1、摘要 水塔水位控制系统，根据水位传感器得知水塔内水位情况，水位传感器分为上限位传感器和下限位传感器，还有一个直接接上 5V 的传感器。当水塔上限位和下限位传感器电位为 0 时，电机运转，期间电机状态不变，直到下限位传感器和上限位传感器的电位不为 0时，电机停转。当发生下限位传感器电位为 0 而上限位传感器电位不为 0 时，电机停转并报警。水塔水位控制电路设有光耦合器，通过光耦合器的通断控制电机运转与停转。同时设有 LED 灯和蜂鸣器，报警时 LED 灯闪烁和蜂鸣器响。水塔水位控制器系统有四种状态，分别为电机运转状态、电机停转状态、保持状态和报警状态。各种状态皆由水位传感器传来的信号来判定并由单
2、片机输出信号来执行，由此使得水位控制在上限位和下限位之间。关键词： 水位传感器 电机控制 光耦合器 C 语言编程一、课程设计的目的计算机控制系统课程设计是计算机控制系统课程与实验结束后的一门综合性实践课。所选题目水塔水位控制紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的计算机控制应用系统的设计能力。1培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的技能；2训练并提高学生在理论计算、结构设计、运用标准与规范、应用计算机等方面的基本能力；3培养学生查阅文献、分析资料和撰写论文的基本
3、功。二、水塔水位控制系统的原理1、功能要求1）水塔水位下降至下线水位时，启动水泵上水。2）水塔水位上升至上线水位时，关闭水泵。3）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。4）供水系统出现故障时，自动报警。2、基本原理图1 水塔水位检测原理图水塔水位控制原理图见图(1)，图中两条虚线表示正常工作情况下水位升降的上下限，在正常供水时，水位应控制在两条虚线代表的水位之间。B 测量水位下限，C 测量水位上限，A 接+5V，B、C 接地。在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C 为断开，B、C 两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到 B 点，B
4、接通，B 点电位变为高电平“1”，C 开关仍断开，C 点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到 C 点时，C 接通。这时 B、C 均接通，B、C 两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到 B点之前，B 点电位为高、C 点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到 B 点以下，B、C 两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低水泵供水。B 和 p1.0、C 和 P1.1 之间接 4.7k 的电阻（下拉电阻） ，目的是为了保护单片机。单片机9 接口用来复位。单片机 18 与 19 接口构成晶振 12.0
5、MHz（一个机器周期为 1us）三、水塔水位控制系统的软件设计1、软件设计要求在水塔无水或水位低于下限水位时，B、C 为断开，B、C 两点电位为零(低电平“0” )，需要水泵供水，单片机输出低电平，控制电机工作供水。水位上升到 B 点，B 接通，B 点电位变为高电平“1”，C 开关仍断开，C 点仍为低电平，维持现状水泵继续供水。当水位上升到 C 点时，C 接通。这时 B、C 均接通，B、C 两点都为高电平，表示水塔水位已满，需水泵停止供水，单片机输出高电平，电机断电停止供水。水塔水位开始下降，水位在降到 B点之前，B 点电位为高、C 点电位为低，单片机输出控制电平维持不变，仍为高。当水位降到
6、B 点以下，B、C 两点电平都为低时，单片机输出控制电平又变低水泵供水。2、软件思路由于水位传感器与单片机的两个 I/O 口相连，故软件应该判定与水位传感器相连端口的状态，当满足某个状态的时候，应该进行判定，符合的进入下一步，可使用条件语句实现。软件程序流程如下图。P1.0=0？P1.1=1？P1.1=0？初始化延时 1s延时 0.2s，蜂鸣器报警启动报警 CPL P1.4P1.3=1停机 P1.2=1停机 P1.2=1开始NYYNNY两个水位信号由 P1.0 和 P1.1 输入，这两个信号共有四种组合状态。如表 1 所示。其中第三种组合（b=1、c=0）正常情况下是不能发生的，但在设计中还是
7、应该考虑到，并作为一种故障状态。C(P1.1) B(P1.0) 操作0 0 电机运转0 1 维持原状1 0 故障报警1 1 电机停转3、软件程序分析#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit xia=P10;sbit shang=P11;sbit guan=P12;sbit LED=P13;sbit jing=P14;void delay1ms(int i) /*1ms*/int j;while(i-)for(j=0;j125;j+); void delay500us() /*500us*/ int i;f
8、or(i=0;i62;i+);void beep()int j;for(j=0;j100;j+)jing=jing;delay500us();void main() P1=0xff;while(1)if(xia=0delay1ms(1000);/*延时 1 秒*/if(xia=0LED=0;beep();delay1ms(1000);/*延时 1 秒*/if(xia=1delay1ms(1000);/*延时 1 秒*/elsedelay1ms(1000);/*延时 1 秒*/四、水塔水位控制系统的硬件电路设计1、基本器件1、塑料桶一个(25-30cm)2、塑料尺 30cm 一个3、微型水泵 一
9、个4、塑料管 2 米 5、光电耦合器 4N25 一个6、 12V 微型继电器 (TWTMP-53) 一个 7、电路板（6*4cm ）一块8、薄铜片 2cm*10cm *o.5mm 一块9、直流稳压电源一台、PC 机一台、XL1000/XL2000 仿真仪一台。 10、其它：导线 2 米、二极管一个、PNP 三极管一个、4.7K 电阻 2 个、300 电阻 2个，12 针排针 1 片。11、电烙铁、焊锡、钳子、剪刀若干（各组共用） 。3、电路基本电路图Q0LED光51R234P.76+9VKM图 2 水塔水位控制硬件图4、电路控制原理学习心得1通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频电子线
10、路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题， 但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌 握的知识不再是纸上谈兵。2过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“ 过而能改，善莫大焉 ”的 知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力， 不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，
11、才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知 难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！3课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同 时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方 法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了收音机的构造及原理。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种
12、其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而 这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想 我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。4回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知 识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结
13、合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知 识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重 重，但可喜的是最终都得到了解决。5 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。6此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。参考文献：1 童诗白,华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2006.5.2 盛珣华,李润梅.计算机控制系统M.北京：清华大学出版社;北京交通大学出版社,2007.73 李全利. 单片机原理及接口技术M.北京：高等教育出版社,2009.14 周树男,张伯颐.电路与电子学基础M.北京：科学出版社,20005 王松武,赵旦峰,于蕾.常用电路模块分析与设计指导 M.北京：清华大学出版社，2007.4.
