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电子系统设计创新实验报告
题 目基于单片机系统的水位控制系统的设计与实现 学生姓名 陈* 学生学号01 专业名称电子信息工程 指导教师肖* 设计要求： - 用按键控制六段水位的显示。
- 电机工作时伴随着工作指示灯的显示。
- 实现水塔处于低水位时电机处于工作状态，到达高水位电机自动停止。
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摘要
随着社会的进步，人类生活水平的不断提高，现在许多家庭都要求能够进行家庭用水自动供水，基于调查我们决定设计一款简单实用、经济的水位控制系统。 本文所设计的水塔水位控制，具有线路简单，体积小等特点。本系统使用的是单片机AT89C51。在水塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测水塔水位，并用共阴极数码管显示水塔水位。整个水塔水位控制系统是由主控制电路、复位电路、晶振电路、工作电路、数码管显示电路、按键控制电路和电机电路六个部分组成的。
水塔水位控制设计框图如图1所示。整个数字温度计系统是由复位电路、晶振电路、工作显示电路、数码管显示电路和按键控制电路、电机控制电路六个部分组成的。通过按键可以实现水位的控制，并实现低水位电机自动开机，高水位电机停止。 图1水塔水位控制系统结构图 1、系统的复位电路 AT89C51需要外加复位电路，本次设计采用按键上电复位，上电复位是利用电容充电来实现的，即上电瞬间RST/Vpd端的电位与Vcc相同，随着充电电流减少，最后被嵌在0V，采用20uF的电容和1k电阻可以保证加在引脚上的高电平使单片机有效复位。按键可以随时使电路复位。复位电路如下图图2所示： 图2 复位电路图 晶振电路在单片机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的的基础。晶振频率的大小决定了单片机系统的工作快慢。本次设计采用内部方式的外部时钟接法。为达到振荡周期是12MHz的要求，采用12MHz的晶振，电容C1、C2对频率有微调作用，故外接晶振时，C1和C2选择30pF，振荡频率取12MHz。晶振的两个引脚分别连接到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。晶振电路如下图图3所示： 图3 晶振电路图 工作提示电路是用一个半导体发光二极管和一个限流电阻接到单片机的P3.7端口组成。二极管发光提示在工作状态。工作提示电路如下图图4所示： 图4工作提示电路图 此次设计采用一个八段共阴极数码管。数码管显示电路如下图图5所示： 图5 数码管显示电路图 按键有七个， K1为控制水位在1、K2为控制水位在2，K3为控制水位在3,K4为控制水位在4，K5控制水控制水位在5，K6位在控制水位在6，并自动关闭电机，K7为控制水位在0，并且开启电机。按键控制电路如下图图6所示： 图6按键控制电路图 电机采用电源220v供电方式，电机控制电路由限流电阻、9015三极管、晶体二极管和电机回路及RL回路构成并与p1.7端口连接。电机控制电路如下图图7所示： 图7电机控制电路图
图8工作流程图 当开始的时候，系统初始化，判断是否有键按下，有则进入子程序，否则进行数据读取并进行数据显示，接下来判断水位是否小于6，如果小于6，则电机启动，工作指示灯亮起。子程序中按键K1，控制水位在1；按键K2，控制水位在2； 按键K3，控制水位在3； 按键K4，控制水位在4； 按键K5，控制水位在5；按键K6，控制水位在6，并开启电机；按键K7，控制水位在0，并且开启电机。 四、系统测试仿真 1、在protues软件中绘制系统原理图，如下图图9所示： 图9 系统原理图 2、仿真结果分析及讨论： 启动仿真，数码管不显示示数，如下图图10所示： 
图10 按下K1按键，数码管显示水位为1，如下图图11所示： 图11 按下K2按键，数码管显示水位为2，如下图图12所示： 
图12 按下K3按键，数码管显示水位为3，如下图图13所示 
图13 按下K4按键，数码管显示水位为4，如下图图14所示： 
图14 按下K5按键，数码管显示水位为5，如下图图15所示 图15 按下K6按键，数码管显示水位为1，并且关闭电机，如下图图16所示： 图16 按下K7按键，数码管显示水位为0，并且开启电机。如下图图17所示 图17 五、结论 系统在仿真过程中数据显示正常，，实际电路中，都表现的很完整，能实现预期的所有要求 | 
