1、四路水位控制器畢業(yè)論文四路水位控制器學 生 姓 名： 專 業(yè) 班 級： 指 導 教 師： 完 成 日 期： 摘 要本設計簡單、方便、成本低，采用的是比較優(yōu)化的電路設計方案；以單片機STC89C51為核心控制水塔水位, 利用簡易的水位傳感器進行水位信號采集，通過單片機對采集來的信號進行處理后，以便控制水泵工作。該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比較符合電廠生產(chǎn)用水系統(tǒng)控制的需要。本文還詳細的給出了相關的硬件框圖和軟件流程圖，并編制了該匯編語言程序。關鍵詞：STC89C51；水位傳感器；水位控制目 錄畢業(yè)論文聲明I摘 要II第1章 緒論11.1 課題背景11.2 課題意義2第2章 51單片機基礎32.1

2、STC89C系列單片機概述32.2 STC89C51硬件資源42.3 STC89C51的引腳說明62.4 本章小結(jié)8第3章 硬件電路設計93.1 硬件電路總體設計93.2 水位測量電路設計93.2.1 水位傳感器的設計與原理93.2.2 水位傳感器工作原理133.3 顯示電路設計143.4 水泵電機控制電路設計153.5 電源電路設計163.6 本章小結(jié)18第4章 軟件設計194.1 軟件總體設計194.2 水位測量部分軟件設計204.2.1 水位測量部分軟件設計說明204.2.2 水位測量部分軟件設計214.3 顯示與水泵控制部分軟件設計234.4 本章小結(jié)24結(jié) 論26參考文獻27附 錄2

3、8致 謝38IV第1章 緒論1.1 課題背景目前，水位控制在日常生活及工業(yè)領域（工廠、農(nóng)場、學校等用水量大的場所）中應用相當廣泛，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測和控制一般是由人工完成的，值班人員全天候地對水位的變化進行監(jiān)測，用有線電話及時把水位變化情況報知主控室，然后主控室再開動電機進行相應的水位控制。很顯然上述重復性的工作無論從人員、時間和資金上都將造成很大的浪費。并且經(jīng)常會出現(xiàn)在蓄水時，由于工人的疏忽大意，忘記關閉蓄水閥門，大量的水從水塔頂部外流。造成了“水漫金山”，這樣不僅浪費了水力資源，同時也浪費了大量的電能；甚者會造成重大損失。另外在我國，節(jié)電節(jié)水的潛力

4、非常大。據(jù)有關國際組織發(fā)表的資料顯示:中國的單位國民經(jīng)濟總產(chǎn)值所消耗的電是美國、德國等國的4倍左右，消耗的水是他們的2倍左右。我國的大量用電設備中，風機和泵類電機的耗電量占全國發(fā)電量的50%左右,若適當?shù)毓?jié)約水電,可節(jié)電40%左右,即可以節(jié)約全國發(fā)電量的1/5.由于我國人均占有水、電資源相對于別國又少很多,因此,在我國一方面水電供應緊張,而另一方面,水電的浪費又十分驚人.節(jié)電節(jié)水,不僅潛力巨大,而且意義深遠。因此，研制出一種能自動檢測、控制水位的裝置有很重大的意義，我所研究的就是這方面的課題。隨著科學技術不斷的發(fā)展，人們的生產(chǎn)水平也隨之提高。智能化產(chǎn)品的出現(xiàn)，解決了人們生產(chǎn)、生活當中的許多實際

5、問題。從而減輕了人們的勞動強度和資源浪費。1.2 課題意義本課題的意義在于：（1）通過這次課程設計，加深對單片機理論方面的理解。（2）掌握單片機的內(nèi)部模塊的應用，如定時器/計數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存儲器、I/O口、串行口通訊等。（3）了解和掌握單片機應用系統(tǒng)的軟硬件設計過程、方法及實現(xiàn)，為以后設計和實現(xiàn)單片器應用系統(tǒng)打下良好基礎。（4）通過簡單課題的設計練習，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。（5）對于水源危機的今天，我們更加注重節(jié)約用水，因此，研制開發(fā)出四路水位控制器，以解決上述問題，保護我們賴以生存的水源，同時也節(jié)省了不必要的人力資源。根據(jù)四路水

6、位控制器的原理，也可以應用的其它控制領域當中。水、電資源浪費嚴重，設備事故隱患多、管理困難，以節(jié)能降耗、提高自動化水平為主要目的技術改造方案。第2章 51單片機基礎隨著科技的發(fā)展，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術發(fā)展史上的一個重要里程碑。單片機芯片的體積微小和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。特別是在自動化控制領域應用最廣泛。因此，本次設計采用單片機為控制核心。市場上流通單片機的種類很多，占有率最高的是MCS51系列，因為

7、世界上很多知名的IC生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。生產(chǎn)MCS51系列單片機的廠家如美國AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韓的LG公司、日本NEC、西門子公司等。到目前為止，MCS51單片機已有數(shù)百個品種，在一般性能上都可以達到本次設計的要求。例如AT89C51、AT89C52等都可以用于控制水位，唯一缺點在于不能在線下載，并且，AT系列單片機編程器價錢比較昂貴。不利于小資本實驗。，造成了不便的煩惱。STC89系列單片機是MCS-51系列單片機的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標準8051單片機完全

8、兼容，且價錢容易接受。其優(yōu)點是可以在線下載，下載器也比較容易購買到，方便攜帶應用。例如STC89C51，其可以用于控制水位，在功能和性能上要比AT系列單片機突出，因此，選擇STC89C系列單片機，作為水位控制器核心。2.1 STC89C系列單片機概述STC89C51是深圳宏晶公司生產(chǎn)的一種單片機，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；片內(nèi)程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0-P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；

9、片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。STC89C51單片機采用40Pin封裝的雙列直插DIP結(jié)構(gòu)，與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機高速（最高時鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)在應用可編程（ISP,IAP)，不占用戶資源。主要特性：處理器單元是以80C51為核心；工作電壓為3V/5V，操作頻率 0-33MHz (STC89LE516AD最高可達90MHz); 工作電壓為5V，操作頻率0-40MHZ。大容量內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM: IK字節(jié)RAM; 64/32/16/8kB片內(nèi)Flash程序存儲器，具有再應用可編程（IAP)，再

10、系統(tǒng)可編程（ISP)，可實現(xiàn)遠程軟件升級，無需編程器；支持12時鐘（默認）或6時鐘模式。雙DPTR數(shù)據(jù)指針；SPI（串行外圍接口）和增強型UART; PCA（可編程計數(shù)器陣列），具有PWM的捕獲比較功能。4個8位I/O口，含3個高電流Pl口，可直接驅(qū)動LED;3個16位定時器計數(shù)器；可編程看門狗定時器（WDT);低EMI方式（ALE禁止）;兼容TTL和COMS邏輯電平；掉電檢測和低功耗模式等。2.2 STC89C51硬件資源單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。如圖2-1所

11、示。圖2-1 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)·數(shù)據(jù)存儲器(RAM)單片機內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。· 程序存儲器(ROM)：單片機共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。·定時/計數(shù)器(ROM)：有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。·并行輸入輸出(I/O)口：共有4組8位I/O口(P0、 P1、

12、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。·全雙工串行口：內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。·中斷系統(tǒng)：具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。2.3 STC89C51的引腳說明STC89C51采用DIP40形式封裝，如圖2-2所示，其特殊管腳說明如下。 圖2-2 單片機引腳圖RESET/Vpd復位信號復用腳，

13、當單片機通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)。 單片機的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖2-3。此外，RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖2-3 復位、晶振連接示意圖·Pin3.0:ALE/當訪問外部程序

14、器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。·Pin2.9:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。·Pin3.1:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，單片機內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當EA為高電平并且程序地址

15、小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。對內(nèi)部無程序存儲器的單片機,EA端必須接地。圖2-4 單片機P3口第二功能說明2.4 本章小結(jié)本章介紹了STC89C51基本結(jié)構(gòu)與相關的硬件資源，這些知識是本次設計必須掌握的基本內(nèi)容。第3章 硬件電路設計3.1 硬件電路總體設計四路水位控制器硬件電路構(gòu)成框圖如圖3-1所示。以STC89C51為電路的中央處理器，用來處理傳感器采集來的數(shù)據(jù)，進而控制水泵電機工作。為了人們能清晰地了解系統(tǒng)工作狀況，在電路圖中設計了水位指示，電源部分是為整個電路模塊提供電源，以便能

16、正常工作。本設計總共包含五大部分：中央處理器（CPU）、電源模塊、水位限位傳感器（含四個單元）、水位指示部分、水泵電機驅(qū)動。依此框圖作為電路設計的依據(jù)。從中也體現(xiàn)了電路的結(jié)構(gòu)簡單、實用，設計靈活等特點。圖3-1 四路水位控制器硬件電路構(gòu)成框圖3.2 水位測量電路設計3.2.1 水位傳感器的設計與原理脈沖調(diào)制式紅外發(fā)射接收器。該器件由于采用的是交流分量的調(diào)制信號，側(cè)可大幅度減少外界干擾，以便提高信號傳輸?shù)臏蚀_性；另外紅外發(fā)射接收管的最大工作電流取決于調(diào)制信號的平均電流，如果采用占空比小的調(diào)制信號，在平均電流不變的情況下，瞬時電流很大（50100mA），則大大提高了信噪比。并且紅外傳感器反應靈敏，

17、外圍電路也很簡單，如圖3-2所示。它的優(yōu)點是消除了外界光線的干擾提高了靈敏度，制作比較簡單。圖3-2 脈沖調(diào)制式紅外發(fā)射接收器電路因為光在水中的傳播與空氣中光的傳播是由不同的差異的，即光在不同的介質(zhì)中其強弱程度不同?？梢愿鶕?jù)此原理采集水塔中是否有水，如圖3-3所示。共有四組光電耦合器組成采集信號。脈沖調(diào)制式紅外發(fā)射接收器工作原理：接收管與發(fā)射管放在水塔對立的兩側(cè)且在一條直線上，在空氣中接收管完全接收到發(fā)光管發(fā)送來的信號，運算放大器同向端電平高于反向端，輸出高電平送給單片機處理；當發(fā)射接收兩管之間有水時，水對光有反射和折射特性減弱了光信號，在此適當?shù)恼{(diào)整好圖3-2中電阻R2，使接收管在有水圖3-

18、3 光電水位檢測示意圖時接受的信號是弱信號，此時運放的同向端低于反向端，這樣輸出為低電平。由此可以判斷出是否有水。但是，問題在于電路調(diào)試比較困難，因為光在水中傳播的亮度與光在空氣中傳播的亮度信號，單片機難于區(qū)分出，實現(xiàn)起來比較困難。水阻開關傳感器。任何物質(zhì)在電學里都有一定的阻值，實驗證明，純凈水幾乎是不導電的，但自然界存在的，以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩幸欢ǖ腗g2+、Ca2+等離子，它們的存在使水可以具有導電的性能，水的阻值大約為10K左右。本控制裝置就是利用水的導電性完成的。其傳感器電路結(jié)構(gòu)簡單，是由三極管9013、兩個電阻、和一個無極性電容組成，可以簡單的自制出水位傳感器如圖3-4所示。

19、此傳感器利用了兩個原理，一個是三極管的開關特性；另一個是水的阻值特性(實驗證明，純凈水幾乎是不導電的，但自然界存在的以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩幸欢ǖ腗g2+、Ca2+等離子，它們的存在能夠使水導電)。 圖3-4 傳感器工作電路為此，在水塔的不同高度安裝了5根金屬棒，以感知水位變化情況。根據(jù)水與空氣的阻值特性（水的阻值大約為10K左右，空氣的阻值約為無窮大）。我們利用的是三極管的開關特性（即飽和導通，截止斷開）。在水塔中分別放置了正5伏電源線和四條帶有金屬棒判斷水位的導線。+5伏導線放在水塔的最底端，另四條分別放置在水塔內(nèi)不同高度如圖3-5所示。圖3-5 傳感器連接示意圖此原理的電路設計比脈沖

20、調(diào)制式紅外發(fā)射接收器結(jié)構(gòu)簡單，方便。此電路的靈敏度可以達到本設計的要求，能夠準確地分辨出有水信號和無水信號不用調(diào)試便可很方便的使用。由此可知，這種設計方案簡單實用，元器件選用方便，費用低。此電路無需調(diào)試，解決了第一種方案中調(diào)試繁瑣，信號干擾的問題，信號傳輸?shù)臏蚀_率高達95%以上。本電路選擇第二種方案，作為水位傳感器。3.2.2 水位傳感器工作原理其工作原理很簡單，如圖3-5，當水體內(nèi)無水時，四個傳感器都輸出高電平，表示無水需要水泵蓄水，單片機通知水泵開始蓄水，水位隨時間上升，當水位到達水位最極限時，水泵繼續(xù)工作且蓄水指示燈工作。水繼續(xù)上升，到達低水位時，水將低水位傳感器的探頭和電源接通，傳感器

21、發(fā)出低電平信號送給單片機，表明已到達了低水位線，單片機控制低水位指示燈工作；水上升到中水位線時，水將中水位傳感器的探頭和電源接通，傳感器發(fā)出低電平信號送給單片機處理，表明已到達了中水位線，以控制中水位指示燈工作；水上升到高水位線時，水將高水位傳感器的探頭和電源接通，傳感器發(fā)出低電平信號送給單片機處理，表明已到達了高水位線，以控制高水位指示燈工作此時水泵停止工作。反之，水位開始從高水位下降，水位離開高水位線時，水將高水位傳感器探頭與電源斷開，傳感器輸出高電平送給單片機，以控制高水位指示燈停止工作，表明水位下降到了高水位線以下；當水位下降到中水位以下時，傳感器探頭與電源斷開，傳感器輸出高電平送給單

22、片機，以控制中水位指示燈停止工作，表明水位下降到了中水位水位線以下；以此類推，當水位下降到蓄水警告線以下時，單片機控制水泵開始蓄水，又開始從無水狀態(tài)循環(huán)工作。3.3 顯示電路設計用于顯示的電路有很多種類，可以運用LCD 液晶顯示、LED數(shù)碼管顯示或LED發(fā)光二極管顯示。但是由于LCD價錢比較昂貴，不利于本電路的設計。LED數(shù)碼管顯示的符號有限，不能形象的將水位顯示出，而發(fā)光二極管，排列有序時可以形象地顯示出水位的基本位置如圖3-6所示。圖 3-6 水位指示水位指示燈的設計很簡單，用的是發(fā)光二極管，和電阻串聯(lián)后一端接到5V電源上，另一端接到單片機的P0口上（在這里我們用的是P0.4-P0.7引腳

23、），單片機只要通過對P0口的控制便可讓二極管發(fā)光和熄滅。以便形象的表達出水位的位置。蜂鳴器接于單片機的P1.4，用于聲音提示和報警。為了顯示電源是否有電也可以用發(fā)光二極管和電阻串聯(lián)接于電源的正負極作為電源指示燈。這類電路很簡單，這里就不再贅述了，具體連接如下圖3-7所示 。圖3-7 指示燈及蜂鳴器3.4 水泵電機控制電路設計 水泵電極控制電路是以微信號控制大信號，同樣也利用了三極管的開關特性，具體內(nèi)容請看傳感器部分3.1。通過單片機的P2.0口發(fā)出高低電平來控制三極管導通截止，使繼電器去控制接觸器的線圈得電或失電，讓水泵工作。其原理也比較簡單，這里也不詳述了如圖3-8。圖3-8 水泵電機控制電

24、路圖這里應用電子水閥去控制水塔向其它用戶點供應水的大小，以便節(jié)約用水量。電路設計方法與水泵電機電路的設計和原理是相同的如圖3-9所示，三個開關接于單片機的P1口上，是分別來設置電子水閥的大小的。S1、S2、S3分別是小、中、大三種大小。這里不再贅述了。圖3-9 電磁閥控制電路3.5 電源電路設計采用市面上的干電池為系統(tǒng)供電，省掉了笨重的變壓器，減少了成本，使系統(tǒng)輕便。由于干電池的穩(wěn)壓性能很差，會給系統(tǒng)的工作帶來不便。因此為了解決穩(wěn)壓的問題在電路中加入了幾個電容和集成穩(wěn)壓塊如圖3-10所示圖3-10 A1117供電電路，但是，干電池不適用于長久使用。會增加更換電池的煩惱，不利于電路長久工作。采用

25、市電220伏交流供電。220交流電源通過變壓器變成適當范圍內(nèi)的電壓值，經(jīng)橋式整流、電容濾波、穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓形成了穩(wěn)定的直流電壓。如圖3-11所示。雖然加入了笨重的變壓器，體積很大，但是可以長久穩(wěn)定的工作。圖3-11 電源電路因此，根據(jù)上述特點我們選擇了市電220伏交流供電方案，作為電路設計的供電電路。其中，電源電路使用的集成穩(wěn)壓電路有很多種，最常用的有7805和1117，穩(wěn)壓值為+5伏，都可以為單片機供電使用，他們的封裝如圖3-12a和b所示。其中，7805的功耗比較大，易于發(fā)熱，使用時需要在集成電路上安裝散熱器，以便散去內(nèi)部電路產(chǎn)生的熱量，否則，長期使用會燒毀集成電路，而且它的體積要比1117大

26、。1117是低功耗的集成穩(wěn)壓電路，不需要安裝散熱器，穩(wěn)壓性能穩(wěn)定，體積小而輕盈適用于本電路。a 7805的封裝 b 1117的封裝圖3-12 集成穩(wěn)壓電路的封裝3.6 本章小結(jié)經(jīng)過以上的分析，以經(jīng)濟、簡單、方便、實用的原則，選擇了以單片機STC89C51位核心處理器，使用簡易的水阻開關傳感器采集信號，以+5V穩(wěn)壓集成電1117組成的整流穩(wěn)壓電源。構(gòu)成電路的核心部分。第4章 軟件設計4.1 軟件總體設計隨著當今計算機技術的發(fā)展，繁瑣的硬件設計已經(jīng)被軟件所取代。我們運用的單片機設計電路便是一個鮮明的實例。本設計是利用軟件和硬件相互結(jié)合的方法，這樣減少了繁瑣的硬件設計，體現(xiàn)了電路的集成化，并且簡化了

27、電路。電路能夠正常地工作，不僅取決于硬件電路，而且，更取決于軟件和硬件的結(jié)合。因此，我根據(jù)外圍硬件電路連接方案，編寫具體軟件。本電路的軟件程序很簡單，運用循環(huán)、判斷語句就可以完成軟件的編寫。圖4-1 程序總流程圖根據(jù)具體硬件連接以及設計思路，首先將流程圖繪制出來作為變成的依據(jù)如圖4-1所示。主程序通過調(diào)用水位控制子程序來實現(xiàn)軟件控制的。這樣設計是為了讓程序井然有序方便模塊化編程。4.2 水位測量部分軟件設計4.2.1 水位測量部分軟件設計說明電路中有四個輸入端口，分別為高水位、中水位、低水位、蓄水輸入接口，向單片機傳輸信號，本電路中規(guī)定輸入信號為低電平即0時表示有水，輸入信號為高電平即1時表示

28、無水。因為有四個輸入端口，它形成了16種不同的組合如下圖4-1-2表格1所示。表1 四路輸入狀態(tài)組合高水位中水位低水位蓄水水塔狀態(tài)水泵工作狀態(tài)0000水滿停止0001無效無效0010無效無效0011無效無效0100無效無效0101無效無效0110無效無效0111無效無效1000在高水位以下有程序流程決定1001無效無效1010無效無效1011無效無效1100在中水位以下有程序流程決定1101無效無效1110在低水位以下有程序流程決定1111無水運行我們仔細觀察此真值表，可知對于本電路的有效狀態(tài)只有5種狀態(tài)，將其歸納為表格2。表格3是輸入狀態(tài)與指示燈的對應關系，在這里指示燈的亮滅，在程序中只要控

29、制相應端口的高低電平即可（輸出為0時表示亮，輸出為1時表示滅）。因此，我們根據(jù)表格2和表格3對其進行編程操作。表2與本設計相關的五種狀態(tài)高水位中水位低水位蓄水水塔狀態(tài)水泵工作狀態(tài)0000水滿停止1000在高水位以下有程序流程決定1100在中水位以下有程序流程決定1110在低水位以下有程序流程決定1111無水運行表3 指示燈與輸入對應關系高水位中水位低水位蓄水高水位指示燈中水位指示燈低水位指示燈蓄水指示燈0000亮亮亮亮1000滅滅亮亮1100滅滅亮亮1110滅滅滅亮1111滅滅滅滅4.2.2 水位測量部分軟件設計水位控制子程序流程圖如下圖4-4所示。其流程圖包含的編程思想是在循環(huán)當中套用判斷，

30、它的順序是從高水位開始判斷的。首先，程序先判斷高水位，如果水塔是滿的，它就做出相應的處理（關閉水泵，水位指示燈全亮），然后再返回去判斷高水位，如果始終處于高水位在此循環(huán)等待。如果不處于高水位，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，判斷是否為中水位，如果是，程序?qū)H關閉高水位指示燈，此時說明水位下降到中水位，然后再返回去判斷高水位，如果始終處于中水位在此循環(huán)。如果不處于中水位，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，判斷是否為低水位，如果是，程序?qū)H關閉高水位、和中水位指示燈，此時說明水位下降到低水位然后再返回去判斷高水位，如果始終處于低水位在此循環(huán)。如果不處于低水位程序繼續(xù)向下執(zhí)行，判斷是否為蓄水，如果是，程序?qū)㈥P閉高水位、中水位和低

31、水位指示燈并且啟動水泵蓄水，此時說明水塔中沒有水了，應該蓄水。然后再返回去判斷高水位，如果始終處于蓄水狀態(tài)在此循環(huán)。本程序中的特點是，無論每一步程序都將返回到起始位置，重新從高水位開始執(zhí)行。其好處是防止程序進入死循環(huán)，提高系統(tǒng)控制的可靠性。圖4-4 水位控制子程序流程圖水位控制部分的匯編語言程序代碼如下（完整的程序代碼見附錄1）：GAA02:JBGSW ,GAA03; 判斷是否是高水位，不是轉(zhuǎn)向中水位CLRXSKG ; 關閉蓄水開關CLRGSZS; 高水位指示燈指示CLRZSZS; 中水位指示燈指示CLRDSZS; 低水位指示燈指示CLRXSZS; 蓄水指示燈指示LJMP GAA02;GAA0

32、3:JBZSW ,GAA04; 判斷是否是中水位，不是轉(zhuǎn)向低水位SETBGSZS; 關閉高水位指示燈CLRZSZS; 中水位指示燈指示CLRDSZS; 低水位指示燈指示CLRXSZS; 蓄水指示燈指示LJMP GAA02;GAA04:JBDSW ,GAA05; 判斷是否是低水位，不是轉(zhuǎn)向蓄水SETB GSZS; 關閉高水位指示燈SETBZSZS; 關閉中水位指示燈CLRDSZS; 低水位指示燈指示CLRXSZS; 蓄水指示燈指示LJMPGAA02;GAA05:JBXUS ,GAA02; 判斷是否是蓄水，不是轉(zhuǎn)向高水位SETBGSZS; 關閉高水位指示燈SETBZSZS; 關閉中水位指示燈SET

33、BDSZS; 關閉地水位指示燈LCALLYS1 ; 蓄水指示燈閃亮指示，警告蓄水SETBXSKG; 打開蓄水開關LJMPGAA02;4.3 顯示與水泵控制部分軟件設計 在硬件方面運用的是發(fā)光二極管進行顯示，并且發(fā)光二極管是直接與單片機引腳相連接的，運用三極管和繼電器控制電機水泵，其對應的軟件非常簡單只要運用CLR和SETB兩條指令就可以控制如下：高水位時軟件設計如下：CLRXSKG ; 關閉蓄水開關CLRGSZS; 高水位指示燈指示CLRZSZS; 中水位指示燈指示CLRDSZS; 低水位指示燈指示CLRXSZS; 蓄水指示燈指示中水位時軟件設計如下：SETBGSZS; 關閉高水位指示燈 CL

34、RZSZS; 中水位指示燈指示CLRDSZS; 低水位指示燈指示CLRXSZS; 蓄水指示燈指示低水位時軟件設計如下：SETB GSZS; 關閉高水位指示燈SETBZSZS; 關閉中水位指示燈CLRDSZS; 低水位指示燈指示CLRXSZS; 蓄水指示燈指示蓄水時軟件設計如下：SETBGSZS; 關閉高水位指示燈SETBZSZS; 關閉中水位指示燈SETBDSZS; 關閉地水位指示燈LCALLYS1; 蓄水指示燈閃亮指示，警告蓄水SETBXSKG; 打開蓄水開關4.4 本章小結(jié)本章對控制系統(tǒng)軟件部分作了較詳細的分析，充分體現(xiàn)了軟件與硬件密切的關系。本電路以單片機為核心，結(jié)合四路水位控制器的設計

35、要求設計出能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)水塔實際的情況自動控制水位的設備。并且根據(jù)外圍硬件電路的設計思想，從而編制出比較優(yōu)化的控制程序。軟件是利用匯編語言進行編寫的，匯編語言能夠直接控制單片機的位操作，方便而又快捷，指令也比較精短。結(jié) 論本控制系統(tǒng)設計充分利用了STC89C51的引腳及其強大的功能，并配合相關的電路，實現(xiàn)了對水塔水位的自動控制。其中，水塔水位的測量是通過自制的開關式傳感器將水位信號傳送給STC89C51的P1口，并對其進行分析處理，然后根據(jù)控制要求輸出控制信號，控制給水泵工作，進而保持水塔有正常的水位。該控制系統(tǒng)設計簡單、操作方便、實用性強，有很高的推廣價值。通過這次畢業(yè)設計，使我具備了使用所學

36、的專業(yè)知識與技能，進行實用控制電路的設計與制作的能力。參考文獻1謝自美武漢電子線路設計實驗測試（第二版）.華中理工大學出版社2劉成輝單片機水位控制中的應用.人民交通出版社3吳恒，候巧虹單片機應用選編清華大學出版社4何希才新型穩(wěn)壓電源及應用電子科學出版社5李光年自動化技術應用東北財經(jīng)大學出版社6童詩白模擬電子技術基礎第三版北京：高等教育出版社7謝自美電子線路設計實驗測試（第二版）武漢：華中理工大學出版社，2000.7附 錄1.控制系統(tǒng)匯編程序代碼如下：;- <STC89C51>系列單片機 -;*;* 字節(jié)頭文件區(qū) *;* ;P0EQU080H;STANDARD 8051;SPEQU0

37、81H;STANDARD 8051;DPLEQU082H;STANDARD 8051;DPHEQU083H;STANDARD 8051;PCONEQU087H;STANDARD 8051;TCONEQU088H;STANDARD 8051;TMODEQU089H;STANDARD 8051;TL0EQU08AH;STANDARD 8051;TL1EQU08BH;STANDARD 8051;TH0EQU08CH;STANDARD 8051;TH1EQU08DH;STANDARD 8051AUXREQU08EH ;內(nèi)存及ALE管理;P1EQU090H;STANDARD 8051;SCONEQU09

38、8H;STANDARD 8051;SBUFEQU099H;STANDARD 8051;P2EQU0A0H;STANDARD 8051AUXR1EQU0A2H ;雙數(shù)據(jù)指針控制;IEEQU0A8H;STANDARD 8051SADDR EQU 0A9H ;串行通訊使用;P3EQU0B0H;STANDARD 8051IPHEQU0B7H;高優(yōu)先級位;IPEQU0B8H;STANDARD 8051SADEN EQU 0B9H ;串行通訊使用XICON EQU0C0H ;INT2,3控制T2CON EQU0C8H;8052 REGISTERT2MOD EQU0C9H ;8052 REGISTERRCA

39、P2L EQU0CAH;8052 REGISTERRCAP2H EQU0CBH;8052 REGISTERTL2EQU0CCH;8052 REGISTERTH2EQU0CDH;8052 REGISTER;PSWEQU0D0H;STANDARD 8051;ACCEQU0E0H;STANDARD 8051WDT_CONEQU0E1H;看門狗控制ISP_DEQU0E2H;ISPISP_AHEQU0E3H;ISPISP_ALEQU0E4H;ISPISP_CMDEQU0E5H;ISPISP_TREQU0E6H;ISPISP_CONEQU0E7H;ISPP4EQU0E8H ;P4端口控制;BEQU0F0H

40、;STANDARD 8051;*;* 位頭文件區(qū) *;*; * TCON (088H) *;TF1EQU08FH;TR1EQU08EH;TF0EQU08DH;TR0EQU08CH;IE1EQU08BH;IT1EQU08AH;IE0EQU089H;IT0EQU088H; * SCON (098H) *;SM0EQU09FH;SM1EQU09EH;SM2EQU09DH;RENEQU09CH;TB8EQU09BH;RB8EQU09AH;TIEQU099H;RIEQU098H; * IE (0A8H) *;EAEQU0AFH;-EQU0AEH;ET2EQU0ADH;ESEQU0ACH;ET1EQU0A

41、BH;EX1EQU0AAH;ET0EQU0A9H;EX0EQU0A8H; * IP (0B8H) *;-EQU0BFH;-EQU0BEH;PT2EQU0BDH;PSEQU0BCH;PT1EQU0BBH;PX1EQU0BAH;PT0EQU0B9H;PX0EQU0B8H; * XICON(0C0H) *PX3EQU0C7H;EX3EQU0C6H;IE3EQU0C5H;IT3EQU0C4H;PX2EQU0C3H;EX2EQU0C2H;IE2EQU0C1H;IT2EQU0C0H; * T2CON(0C8H) *TF2EQU0CFH;EXF2EQU0CEH;RCLKEQU0CDH;TCLKEQU0CCH

42、;EXEN2EQU0CBH;TR2EQU0CAH;C_T2EQU0C9H;CP_RL2EQU0C8H; * PSW (0D0H) *;CYEQU0D7H;ACEQU0D6H;F0EQU0D5H;RS1EQU0D4H;RS0EQU0D3H;OVEQU0D2H;-EQU0D1H;PEQU0D0H;*;* 自定義頭文件區(qū) *;*GSWEQUP1.0; 輸入高水位ZSWEQUP1.1; 中水位輸入DSWEQUP1.2; 低水位輸入XUSEQUP1.3; 蓄水輸入GSZSEQUP0.4; 高水位指示ZSZSEQUP0.5; 中水位指示DSZSEQUP0.6; 低水位指示XSZSEQUP0.7; 蓄水指示XSKGEQUP2.0; 蓄水開關DZFEQUP2.1 ；電子水閥FMQEQUP2.1 ；蜂鳴器KEY1EQUP1.5;S1關小閥門KEY2EQUP1.6;S2開到中閥門KEY3EQUP1.7;S3開到最大;*;* 入口向量區(qū) *;*ORG 0000H; 系統(tǒng)復位 LJMPMAIN ORG 000BH LJMPZDZX;*;* 主程序區(qū) *;*GAA01:MOVSP ,#5FH; 堆棧指針MOV