黄河科技学院单片机课程设计
第 1 页
目录
1 课程设计系统概述.................................................................................................2 1.1 系统原理........................................................................................................2 1.2 系统结构图....................................................................................................2 1.3 控制方案说明. ..............................................................................................3 1.4 系统组成及原理............................................................................................3 2 硬件设计.................................................................................................................4 2.1 单片机最小系统电路设计............................................................................5 2.2 水位检测传感器的选用................................................................................6 2.3 稳压电路的设计............................................................................................7 2.4 光报警电路的设计........................................................................................8 2.5 继电器控制水泵加水电路............................................................................9 3 软件设计.................................................................................................................9 3.1 系统总原理图...............................................................................................10 3.2 系统总程序如下...........................................................................................11 4 总结........................................................................................................................11 致谢..............................................................................................................................11 参考文献......................................................................................................................12 附录..............................................................................................................................13
黄河科技学院单片机课程设计
第 2 页
1 课程设计系统概述
1.1 系统原理
当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V的电源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.0口，另一个稳压电路输出的高电平进入单片机的P1.1口单片机经过分析，在P1.2口输出一低电平，驱动红灯亮，P1.5出来一个信号使光电耦合器GDOUHE导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，在P1.3引脚出来一个低电平，使绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V的电源导通，送入单片机，单片机经过分析，在P1.4引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P1.5端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。 1.2 系统结构图
系统结构图如图1.2所示：
显示系统电源电路单片机AT89C2051稳压电路水位检测传感器图1.2 系统结构图
水泵加水系统水塔模型水箱
黄河科技学院单片机课程设计
第 3 页
采用单片机AT89C2051作为我们的控制芯片，主要工作过程是当高塔中的水在低水位时，水位探测传感器送给单片机一个高电平，然后单片机驱动水泵加水和显示系统使红灯变亮；当水位在正常范围内时，水泵加水，绿灯亮；当水位在高水位时，单片机不能驱动水泵加水，黄灯亮。 1.3 控制方案说明
这个方案中使用了单片机处理，单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术。此系统使用过程中采用稳压电路能够准确地把输入的电平送给单片机不会产生误判的情况，由于AT89C2051单片机有四端口，20引脚能够非常方便地设计显示系统。 1.4 系统组成及原理
本系统由电源电路、水位探测传感电路、稳压电路、单片机系统、光报警显示电路、继电器控制水泵加水电路、以及高塔模型组成。主电气原理图如图1.4所示：
图1.4 主电气原理图
工作原理：当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V的电
黄河科技学院单片机课程设计
第 4 页
源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.0口，另一个稳压电路输出的高电平进入单片机的P1.1口单片机经过分析，在P1.2口输出一低电平，驱动红灯亮，P1.5出来一个信号使光电耦合器GDOUHE导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，在P1.3引脚出来一个低电平，使绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V的电源导通，送入单片机，单片机经过分析，在P1.4引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P1.5端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。
黄河科技学院单片机课程设计
第 5 页
2 硬件设计
2.1 单片机最小系统电路设计
AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），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MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大at89c2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。
本设计中单片机采用AT89C2051，它是一种高性能低价格单片机。引脚（20个）和指令系统与8031单片机完全兼容。片内有2 K字节的闪速程序存储器（采用电擦除编程， 可重复编程1000次，数据可保10年），除没有P0口、P2口外，具有8031所有功能结构，即一片AT89C2051相当于8031、373 、2716 组成的最小系统。用它构成的测量、控制系统具有电路简单、可靠性好、体积小和成本低等优点。AT89C2051 的P1 口为八位双向I/ O 口， P1.2～P1.7有内部上拉电阻， P1.0与P1.1无内部上拉电阻。P1.0与P1.1具有第二功能，分别作为片内精密比较器的同相、反相输入端。P1口输出驱动器能提供20mA 的灌电流驱动能力，其锁存器写1时可作为输入口。AT89C2051 的P3口为七位双向I/ O 口， 有内部上拉电阻， P3口输出驱动器能提供20mA 灌电流驱动能力， 其锁存器写1时可作输入口。P316作为输入线与片内精密比较器输出端在片内相连， 故无引出线， 但可读该位的值。P310～ P315的第二功能与8031 P3口相应口线的第二功能完全相同。综上所述， P1 和P3 口中的各口线可直接驱动发光二极管， 不用再配置发光二极管驱动电路，P1.0与P1.1具有第二功能， 不用再配置比较器，从而简化了控制电路的结构。最小系统电路图如图2.1所示： 2.2 水位检测传感器的选用
传感器是一种能感受被测物体物理量并将其转化为便于传输或处理的电信号的装置，在现代科技领域中，传感器得到了广泛应用，各种信息的采集离不了