单片机水位控制系统毕业论文(编辑修改稿)

单片机水位控制系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的最底端，另四条分别放置 在水塔内不同高度如图 35 所示。 图 35 传感器连接示意图 吉林工业职业技术 学院论文 15 此原理的电路设计比脉冲调制 式红外发射接收器 结构简单，方便。 此电路的灵敏度可以达到本设计的要求，能够准确地分辨出有水信号和无水信号不用调试便可很方便的使用。 由此可知，这种设计方案简单实用，元器件选用方便，费用低。 此电路无需调试，解决了第一种方案中调试繁琐，信号干扰的问题，信号传输的准确率高达 95%以上。 本电路选择第二种方案，作为水位传感器。 水位 传感器工作原理 其工作原理很简单，如图 35，当水体内无水时，四个 传感器都输出高电平，表示无水需要水泵蓄水，单片机通知水泵开始蓄水，水位随时间上升，当水位到达水位最极限时，水泵继续工作且蓄水指示灯工作。 水继续上升，到达低水位时，水将低水位传感器的探头和电源接通，传感器发出低电平信号送给单片机，表明已到达了低水位线，单片机控制低水位指示灯工作；水上升到中水位线时，水将中水位传感器的探头和电源接通，传感器发出低电平信号送给单片机处理，表明已到达了中水位线，以控制中 水位指示灯工作； 水上升到高水位线时，水将高水位传感器的探头和电源接通，传感器发出低电平信号送给单片机处理，表明已到 达了高水位线，以控制高 水位指示灯工作 此时水泵停止工作。 反之，水位开始从高水位下降，水位离开高水位线时，水将高水位传感器探头与电源断开，传感器输出高电平送给单片机，以控制高水位指示灯停止工作，表明水位下降到了高水位线以下；当水位下降到中 水位 以下时， 传感器探头与电源断开，传感器输出高电平送给单片机，以控制 中水位 指示灯吉林工业职业技术 学院论文 16 停止工作，表明水位下 降 到了 中水位 水位线以下； 以此类推，当水位下降到蓄水警告线以下时，单片机控制水泵开始蓄水，又开始从无水状态循环工作。 显示电路设计 用于显示的电路有很多种类，可以运用 LCD 液晶显示、 LED 数码管显示或 LED 发光二极管显示。 但是由于 LCD 价钱比较昂贵，不利于本电路的设计。 LED 数码管显示的符号有限， 不能形象的将水位显示出，而发光二极管，排列有序时可以形象地显示出水位的基本位置如图 36 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R ev i s io nS iz eBD at e: 7 J un 2 0 0 6 S he e t o f F ile : D :\金中华 \程序 \M y D es ig n \M y D es ig n .d db D ra w n B y:D2D3D4D5P0.4P0.5P0.6P0.7高水位中水位低水位蓄水 图 36 水位指示 水位指示灯的设计很简单，用的是发光二极管，和电阻串联后一端接到5V电源上，另一端接到单片机的 P0 口上（在这里我们用的是 引 脚），单片机只要通过对 P0 口的控制便可让二极管发光和熄灭。 以便形象的表达出水位的位置。 蜂鸣器接于单片机的 ，用于声 音提示和报警。 为了显示 电源 是否有电也可以用发光二极管和电阻串联 接于电源的正负极作为电源指示灯。 这类电路很简单，这里就不再赘述了，具体连接如下图 37吉林工业职业技术 学院论文 17 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 6 S he e t o f F i l e : D : \金中华 \程序 \ M y D e s i g n \ M y D e s i g n .d db D r a w n B y:D1 D2 D3 D4 D5R11KR21KR31KR41KR51K+ 5VGND P 0. 4 P 0. 5 P 0. 6 P 0. 7电源指示 高水位 中水位 低水位 蓄水F M Q P 1. 4 图 37 指示灯及蜂鸣器 水泵电机 控制电路 设计 水泵电极控制电路是以微信号控制大信号，同样也利用了三极管的开关特性，具体内容请看传感器部分。 通过单片机的 口发出高低电平来控制三极管导通截止，使继电器去控制接触器的线圈得电或失电，让水泵工作。 其原理也比较简单，这里也不详述了如图 38。 V59 01 3D14 00 7R 1 31kk MM1U V WP 2. 0+5K12 20 ∽ V 图 38 水泵电 机控制电路图 这里应用电子水阀去控制水塔向其 它用户点供应水的大小，以便节约用吉林工业职业技术 学院论文 18 水量。 电路设计方法与水泵电机电 路的设计和原理 是相同的 如图 39 所示 ，三个开关接于单片机的 P1 口上，是分别来设置电子水阀的大小的。 SS S3分别是小、中、大三种大小。 这里不再赘述了。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 6 S he e t o f F i l e : D : \金中华 \程序 \ M y D e s i g n \ M y D e s i g n .d db D ra w n B y:D34 00 7R 1 01kK32 20 ∽ VM G 1V6P N PP2.1+ 5V 图 39 电磁阀控制电路 电源 电路 设计 采用市面上的干电池为系统供电，省掉了笨重的变压器，减少了成本，使系统轻便。 由于干电池的稳压性能很差，会给系统的工作带来不便。 因此为了解决稳压的问题在电路中加入了 几个电容和 集成稳压块如图 310 所 示 V i n1GND2V o u t 31 1 1 7C21 0 3C31 0 3+ C14 7 0 u f+ C41 0 u f+ C54 7 u fI N 8 VGND+ 5 V 图 310 A1117 供电电路 吉林工业职业技术 学院论文 19 ，但是，干电池不适用于长久使用。 会增加更换电池的烦恼，不利于电路长久工作。 采用 市电 220 伏交流 供电。 220 交流电源通过变压器变成适当范围内的电压值，经桥式整流、电容滤波、稳压块稳压形成了稳定的直流电压。 如图311 所示。 虽然加入了笨重的变压器，体积很大，但是可以长久稳定的工作。 V i n1GND2V o u t 3U11 1 1 7C14 7 0 u F C24 7 u FC31 0 3 C41 0 3T?2 2 0 ～ V12 ～ V + 5 V D14 0 0 7 图 311 电源 电路 因此，根据上述特点我们选择了市电 220 伏交流 供电 方案，作为电路设计的供电电路。 其中， 电源 电路 使用的 集成稳压电路 有很多种，最常用的 有 7805 和1117，稳压值为 +5 伏，都可以为单片机供电使用， 他们的封装 如图 312a和 b 所示。 其中， 7805 的功耗比较大，易于发热，使用时需要在集成电路上安装散热器，以便散去内部电路产生的热量，否则，长期使用会烧毁集成电路，而且它的体积要比 1117 大。 1117 是低功耗的集成稳压电路，不需要安装散热器，稳压性能稳定，体积小而轻盈适用于本电路。 吉林工业职业技术 学院论文 20 a 7805 的 封装 b 1117 的 封装 图 312 集成稳压电路的封装 本章小结 经过以上的分析，以经济、简单、方便、实用 的原则，选择了以单片机STC89C51 位核心处理器，使用简易的水阻开关传感器采集信号，以 +5V 稳压集成电 1117 组成的整流稳压电源。 构成电路的核心部分。 吉林工业职业技术 学院论文 21 第 4 章 软件设计 软件 总体 设计 随着当今计算机技术的发展，繁琐的硬件设计已经被软件所取代。 我们运用的单片机设计电路便是一个鲜明的实例。 本设计是利用软件和硬件相互结合的方法，这样减少了繁琐的硬件设计，体现了电路的集成化，并且简化了电路。 电路能够正常地工作，不仅取决于硬件电路， 而且，更取决于软件和硬件的结合。 因此，我根据外围硬件电路连接方案，编写具体软件。 本电路的软件程序很简单，运用循环、判断语句就可以完成软件的编写。 开 始头 文 件 定 义 及 自定 义 文 件程 序 初 始 化水 位 控 制 子 程 序EN D 图 41 程序 总 流程图 根据具体硬件连接以及设计思路，首先将流程图绘制出来作为变成的依吉林工业职业技术 学院论文 22 据如图 41 所示。 主程序通过调用水位控制子程序来实现软件控制的。 这样设计是为了让程序井然有序方便模块化编程。 水位测量部分 软件 设计 水位测量部分软件设计 说明 电路中有四个输入端口，分别为高水位 、中水位、低水位、蓄水输入接口，向单片机传输信号，本电路中规定输入信号为低电平即 0 时表示有水，输入信号为高电平即 1 时表示无水。 因为有四个输入端口，它形成了 16 种不同的组合如下图 412 表格 1 表 1 四路输入状态组合 高水位 中水位 低水位 蓄水 水塔状态 水泵工作状态 0 0 0 0 水满 停止 0 0 0 1 无效 无效 0 0 1 0 无效 无效 0 0 1 1 无效 无效 0 1 0 0 无效 无效 0 1 0 1 无效 无效 0 1 1 0 无效 无效 0 1 1 1 无效 无效 1 0 0 0 在高水位以下 有程序流程决定 1 0 0 1 无效 无效 1 0 1 0 无效 无效 1 0 1 1 无效 无效 1 1 0 0 在中水位以下 有程序流程决定 1 1 0 1 无效 无效 1 1 1 0 在低水位以下 有程序流程决定 1 1 1 1 无水 运行 所示。 我们仔细观察此真值表，可知对于本电路的有效状态只有 5 种状态，将其归纳为表格 2。 表格 3 是输入状态与指示灯的对应关系，在这里指示灯的亮灭，在程序中只要控制相应端口的高低电平即可（输出为 0 时表示亮，吉林工业职业技术 学院论文 23 输出为 1 时表示灭 ）。 因此，我们根据表格 2 和表格 3 对其进行编程操作。 表 2 与本设计相关的五种状态 高水位 中水位 低水位 蓄水 水塔状态 水泵工作状态 0 0 0 0 水满 停止 1 0 0 0 在高水位以下 有程序流程决定 1 1 0 0 在中水位以下 有程序流程决定 1 1 1 0 在低水位以下 有程序流程决定 1 1 1 1 无水 运行 表 3 指示灯与输入对应关系 高水位 中水位 低水位 蓄水 高水位指示灯 中水位指示灯 低水位指示灯 蓄水指示灯 0 0 0 0 亮 亮 亮 亮 1 0 0 0 灭 灭 亮 亮 1 1 0 0 灭 灭 亮 亮 1 1 1 0 灭 灭 灭 亮 1 1 1 1 灭 灭 灭 灭 水位测量部分 软件 设计 水位控制子程序流程图 如下图 44 所示。 其流程图包含的编程思想是在循环当中套用判断，它的顺序是从高水位开始判断的。 首先，程序先判断高水位，如果水塔是满的，它就做出相应的处理（关闭水泵，水位指示灯全亮），然后再返回去判断高水位，如果始终处于高水位在此循环等待。 如果不处于高水位，程序继续向下执行，判断是否为中水位，如果是，程序将仅关闭高水位指示灯，此时说明水位下降到 中水位， 然后再返回去判断高水位，如果始终处于 中 水位在此循环。 如果不处于中水位，程序继续向下执行，判断是否为低水位，如果是，程序将仅关闭高水位、和中水位指示灯，此时说明水位下降到低水位 然后再返回去判断高水位，如果始终处于 低 水位在。