单片机课程设计 水位自动控制

河南机电高等专科学校电气工程系

电子课程设计报告

设计题目：水位自动控制

专业： 电机与电器

班级： 101 班

学号：

姓名：

指导教师：

设计时间： 2012-6-25

微控制器技术课程设计任务书

设计题目： 水位自动控制 7

设计时间： 2012.6.7——2012.6.19

设计任务：

在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：

1、使用LED数码管显示当前水位；

2、使用按键模拟水位开关；

3、可以设定水位上、下限，到达或超过温度上限时，电机停止转动；到达或超过温度下限时，电机开始转动。

背景资料：1、单片机原理与应用

2、检测技术

3、计算机原理与接口技术

进度安排：

1、第一天，领取题目，熟悉设计内容，分解设计步骤和任务；

2、第2-3天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。

3、第4-6天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。

4、第7天，中期检查。

5、第9-10天，完善为完成内容，书写设计报告。

6、第11天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。

7、第12天，设计答辩。

题目：水位自动控制

一、设计目的

1、掌握51单片机的基本硬件结构及工作原理。

2、熟悉关于51单片机系列的程序编写，并学会基本程序的设计。

3、了解51系列单片机的有关控制系统的相关知识。

4、学会将理论赋予实践，逐步掌握运用理论知识解决实际问题的方法。

二、设计要求

在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：

1、使用LED数码管显示当前水位；

2、使用按键模拟水位开关；

3、可以设定水位上、下限，到达或超过水位上限时，电机停止转动；到达或超过水位下限时，电机开始转动。

4、设置声光报警系统，当水位过低或满水位时，相应报警指示灯闪烁，并发出报警声。

三、方案设计与论证

水位检测电路可以通过两个 51 单片机的管脚来感知水位的变化，产生不同的逻辑组合来控制是否进水或是停止进水。输出端可由一个端口来控制电机的运行状态，进而控制水泵的工作。

方案一:设计采用 ADC0808 芯片。用 LED 灯来显示水位的高低。ADC0808 有 8 路模拟量的输入端口，本次设计只要用其中一个。通过 A/D 转换为数字量作用于单片机，进而控制电机的运转。采用可调电阻器来控制模拟电信号的输入。通过对电阻器的调节来模拟输入量的变化。通过对比数字量来进行进行判断水位的高低。进而通过输出口对电机进行开关控制。

方案二：本方案采用555电路进行控制，即当水位探测传感器探测到低水位时送一个低于1/3VCC的低电平给NE555芯片,555的输出即为高电平驱动水泵加水;当在正常的水位时候,送给NE555为1/3VCC----2/3VCC的电平,即保持前一个水泵不加水的状态;当水位居于高水位时,给NE555电路一个高电平,这时NE555输出电平翻转为低电平,不能驱动水泵,水泵停止加水。

方案三：本方案采用单片机AT89C51作为我们的控制芯片,主要工作过程是当高塔中的水在低水位时,水位探测传感器送给单片机一个高电平,然后单片机驱动水泵加水和显示系统使红灯闪烁;当水位在正常范围内时,水泵加水;当水位在高水位时,单片机不能驱动水泵加水,黄灯闪烁。

本课程设计采用方案三，这个方案中使用了单片机处理，单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术。此系统使用过程中采用稳压电路能够准确地把输入的电平送给单片机不会产生误判的情况,由于AT89C51单片机有四端口，20引脚能够非常方便地设计显示系统。

四、设计原理和电路图如下

1、系统原理

当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测器没被+5V的电源导通进入稳压电路，经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.7口，输出的高电平进入单片机的P1口单片机经过分析，在P3.2口输出一低电平，驱动红灯闪烁，同时在P3.1口输出一低电平，驱动蜂鸣器报警；P3.0出来一个信号使三极管导通，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，在P3.2引脚出来一个低电平，使红灯灭；当水位在高水位区时，传感器的低水位探测线被导通，经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.0口，单片机经过分析，在P3.3引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P3.1口输出一低电平，驱动蜂鸣器报警；P3.0输出一个信号使三极管导通，使水泵停止加水。

2、系统结构图

图1 系统结构图

采用单片机AT89C51作为我们的控制芯片,主要工作过程是当高塔中的水在低水位时,水位探测传感器送给