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1、自动化与电气工程学院专业综合实验实验报告书设计题目：带LED灯显示的水箱液位定点控制系统设计 摘要本设计阐述了以AT89S51和其他一些外围元器件组成的具有LED显示水箱液位定点控制。该电路采用各色LED灯显示的水箱动态液位。通过两个按键分别控制单片机的两种工作模式。单片机通过各色LED来模拟液位信号产生与控制驱动设定。关键词: 水箱液位定点控制，单片机，按键，模式切换，LED显示目录1 概述31.1 课程设计的意义31.2 设计的任务和要求32系统总体方案与硬件设计42.1水箱液位定点控制系统方案论证42.1.1方案42.2系统总体设计52.3系统模块52.3.1 主控制器52.3.2 显示
2、电路62.3.3按键72.3.4报警83 实验仿真94 总结与体会10查考文献11附1 实物照片12附2 源程序代码141 概述1.1 课程设计的意义 本次课程设计是在我们学过单片机后的又一次实践，可增加我们的动手能力。特别是对单片机的系统设计有很大帮助。本课程设计由两个人共同完成，在锻炼了自己的同时也增强了自己的团队意识和团队合作精神。1.2 设计的任务水箱液位定点控制系统设计1) 显示：4个绿色LED竖排显示高、中、低、超低液位；1个双色LED代表模拟水泵（红色亮开/绿色亮停）； 1个黄色LED超低液位报警，要求闪亮（1秒亮，1秒暗）2）可选操作：A按键（按下启动）低液位LED灭时，启动水
3、泵开启并保持；当高液位LED亮时，停止水泵运转。B按键（按下启动）超低液位LED灭时发出报警信号（黄色LED闪亮），同时启动水泵开启并保持；当高液位LED亮时，停止水泵运转。3）模拟液位信号产生：应用单片机定时器编程设定输出模拟液位信号a. 停泵后5秒，高位LED灭；10秒后，中位LED灭；15秒后，低位LED灭；20秒后，超低LED灭。b. 开泵后5秒，超低LED亮；10秒后低位LED亮；15秒后中位LED亮；20秒后高位LED亮。4）控制驱动设定：用高位信号驱动延时3秒停泵；用低位（常规）或超低（报警）信号驱动延时3秒开泵。2系统总体方案与硬件设计2.1水箱液位定点控制系统方案论证2.1.
4、1方案系统功能要求，决定控制系统采用AT89S51单片机，该电路采用LED显示水箱动态液位。以AT89S51和其他一些外围元器件组成的具有LED显示水箱液位定点控制。该电路采用各色LED灯显示的水箱动态液位。通过两个按键分别控制单片机的两种工作模式。单片机通过各色LED来模拟液位信号产生与控制驱动设定。本文采用AT89S51作为核心元件,AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令
5、系统与80C51引脚结构，芯片集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统与引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程与通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT89s51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。2.2系统总体设计温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码
6、管以串口传送数据实现温度显示。AT89S51绿色LED显示黄色LED报警显示单片机复位时钟振荡模式选择按键红绿双色模拟水泵图2.21总体设计方框图图2.22系统仿真图2.3系统模块系统由单片机最小系统、LED显示电路、按键等组成。2.3.1主控制器单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。晶振采用12MHZ。复位电路采用上电复位。图2.3.11晶振电路图2.3.12复位电路2.3.2 显示电路显示电路采用4位共阳极LED数码管，P0作为段码输出并作为各色LED的显示。图2.3.2 LED
7、显示电路2.3.3按键P3.2口和P3.3口。作为两个按键的输入端口。与P3.2连接的是A按键，A按键（按下启动）：低液位LED灭时，启动水泵开启并保持；当高液位LED亮时，停止水泵运转。与P3.2连接的是B按键，B按键（按下启动）：超低液位LED灭时发出报警信号（黄色LED闪亮），同时启动水泵开启并保持；当高液位LED亮时，停止水泵运转。图2.3.3 按键与单片机的连接2.3.4报警 本设计采用黄色LED闪烁报警。若超低液位LED灭时发出报警信号。图2.3.4 报警电路3 实验仿真进入protuse后，连接好电路，并将程序下载进去，并运行。图41 LED显示仿真4 总结与体会通过这次对带LE
8、D灯显示的水箱液位定点控制系统的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于水箱液位定点控制系统的原理与设计理念，要设计一个电路要先用仿真程序仿真尝试验证可行性之后才实际接线的。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把
9、我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。查考文献1海宴. 51单片机原理原理与应用基于Keil与Proteus 航天航空大学2马忠梅，凯，等. 单片机的C语言应用程序设计(第四版) 航空航天大学3俊谟. 单片机中级教程原理与应用（第二版） 航空航天大学4毅，宝芳，丽等. 自动检测技术与仪表控制系统（第二版） 化学工业附1 实物照片图1 实物全照图2 工作状态图3 电路板背面附2 源程序代码#include#define uchar unsigned char#define OFF 1/灯灭#define
10、ON 0/灯亮sbit High_level=P00;/高液位sbit Middle_level=P01;/中液位sbit Low_level=P02;/低液位sbit Ultra_Low_level=P03;/超低液位sbit RED=P05;/水泵运行指示灯sbit GREEN=P06;/水泵停止指示灯sbit Alert=P04;/报警指示uchar time=0;uchar count=0;uchar sign;/按键标志位uchar flag=0;/闪烁标志位/*计时*/void Time_count()interrupt 1 using 1TH0=(65536-50000)/256
11、;/50msTL0=(65536-50000)%256;time+;if(time=20) /1s定时time=0;flag=1;count+;/每1s计时void Style(void)/这个模拟环境 if(count=5&count=10&count=15&count=20&count=23)GREEN=ON;/水泵停止LED亮RED=OFF;if(count=28&count=33&count=38&count=43&count=46)RED=ON;/水泵打开LED亮GREEN=OFF; count=0;/一个循环void Alert_LED(void) /发出警报信号，黄色LED灯亮i
12、f(flag=1)Alert=!Alert;flag=0;/*A按键信号控制*/void A_key()interrupt 0 using 0TR0=!TR0;sign=A; /*B按键信号控制*/void B_key()interrupt 2 using 2TR0=!TR0;sign=B;/*初始化*/void Initial(void)EA=1; /总允许 打开ET0=1; /定时器0 源允许 打开EX0=1; /外部中断0 源允许 打开EX1=1; /外部中断1 源允许 打开IT0=1; /打开外部中断0IT1=1;/打开外部中断1TR0=0;TMOD=0X01;/设置定时器方式1TH0
13、=(65536-50000)/256;/50msTL0=(65536-50000)%256;High_level=OFF;/高液位Middle_level=OFF;/中液位Low_level=OFF;/低液位Ultra_Low_level=OFF;/超低液位Alert=OFF; /警报LED亮RED=OFF;/GREEN=ON;/水泵停止/*主程序*/void main()Initial(); /初始化while(1)if(sign=A)Style();if(sign=B)Style();if(Ultra_Low_level) /超低液位LED灭Alert_LED(); /发出警报信号，黄色LED灯亮else Alert=OFF; /*结束*/- 18 - / 19