基于单片机的水位控制器设计
基于单片机的超声波水位控制器的设计
基于单片机的超声波水位控制器的设计一、引言在许多工业和民用领域，如水库、水塔、污水处理厂等，准确监测和控制水位是至关重要的。
传统的水位控制方法往往存在精度低、可靠性差、响应速度慢等问题。
随着电子技术和单片机技术的不断发展，基于单片机的超声波水位控制器应运而生，它具有精度高、响应快、易于实现自动化控制等优点，为水位控制提供了一种更加高效、可靠的解决方案。
二、超声波水位测量原理超声波是一种频率高于 20kHz 的机械波，它在空气中传播时遇到障碍物会发生反射。
超声波水位控制器就是利用这一原理来测量水位的。
控制器通过发射超声波脉冲，并测量从发射到接收反射波的时间间隔，根据声音在空气中的传播速度，就可以计算出传感器到水面的距离。
由于传感器的安装位置是固定的，因此可以通过计算得出水位的高度。
三、系统硬件设计（一）单片机选型在本设计中，选用了_____型号的单片机作为核心控制器。
该单片机具有性能稳定、运算速度快、资源丰富等优点，能够满足系统的控制和数据处理需求。
（二）超声波传感器选择了一款高精度的超声波传感器，其测量范围能够满足实际应用的需求，并且具有良好的稳定性和可靠性。
（三）显示模块为了实时显示水位信息，选用了_____显示模块。
它可以清晰地显示水位高度、报警状态等信息，方便操作人员查看。
（四）按键模块设置了按键模块，用于设定水位的上下限阈值，以及进行系统的参数设置和操作控制。
（五）报警模块当水位超过设定的上下限阈值时，报警模块会发出声光报警信号，提醒操作人员及时采取措施。
（六）电源模块为整个系统提供稳定的电源供应，确保系统的正常运行。
四、系统软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后进入主循环，不断地采集水位数据、进行数据处理和判断，并根据判断结果控制显示模块和报警模块。
（二）数据采集与处理程序通过单片机的定时器和中断功能，精确地测量超声波从发射到接收的时间间隔，并将其转换为水位高度。
基于单片机的水温水位控制系统设计
四、结论
基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有结构简单、成本低、可靠性 高等优点。通过实时监测和控制水箱的水位和水温，可以满足不同用户的需求。 此外，通过优化系统的硬件设计和软件设计，可以进一步提高系统的性能和可靠 性。这种系统不仅可以应用于家庭用水领域，也可以应用于工业生产中的液体控 制，具有广泛的应用前景。
1、抗干扰设计
由于环境因素和设备本身的影响，系统可能会受到干扰。因此，需要在硬件 设计和软件设计中加入抗干扰措施，如滤波电路、软件去抖动等。
2、节能设计
为了降低系统的功耗，可以在软件设计中加入休眠模式和唤醒模式。当系统 不需要工作时，可以进入休眠模式，降低功耗。当有数据需要处理时，系统被唤 醒，进入工作状态。
2、软件设计
系统的软件设计主要实现以下功能：数据的采集、处理、显示和控制。首先， 单片机通过水位传感器和水温传感器采集当前的水位和水温数据。然后，单片机 对采集到的数据进行处理，判断水位和水温是否正常。如果异常，则启动相应的 执行机构进行调节。最后，单片机将处理后的数据通过显示模块进行显示。
三、系统优化
六、结论
本次演示设计了一种基于单片机的水温水位控制系统，实现了温度和水位的 自动检测、调节和控制。该系统具有成本低、可靠性高、易于实现等优点，同时 支持远程控制和节能模式等功能。在家庭、工业和科学研究中具有广泛的应用前 景。
参考自动化技术的普及，智能化设备在日常生活和工业生产中 的应用越来越广泛。其中，基于单片机的智能水箱水位和水温控制系统具有重要 应用价值。这种系统可以实现对水箱水位和水温的实时监测和控制，以适应不同 的应用需求。
系统软件采用C语言编写，主要包括以下几个部分：数据采集、数据处理、 控制输出和远程通信。
1、数据采集：通过I/O端口读取DS18B20和超声波水位传感器的数据。
基于单片机的水位检测控制系统设计
基于单片机的水位检测控制系统设计学院：专业：姓名：指导老师：信息学院自动化刘翔学号：职称：0901********盛珣华曹宇教授助理工程师中国·珠海二○一三年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的水位检测控制系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
本人签名：日期：年月日基于单片机的水位检测控制系统设计摘要随着社会和科技的进步，以及人们的生活标准水平逐步的提高与发展，方便的全自动控制系统生活的开始逐步进入到我们的生活，单芯片微型计算机发展是其中的一个重要分支，具有高可靠性，高性能价格比，低电压，低功耗等优点，以单片机为核心的自动化控制系统已经赢得了广泛的应用范围。
本设计是基于单片机的水位检测控制系统设计。
设计系统的目的在于应用单片机的自动运行技术，使得水塔中的水位始终保持在一定范围内，以保证连续正常的供水。
本设计是以AT89C51单片机为核心部件的水塔水位检测控制仿真系统设计的，用以检测水位并进行控制、处理以及报警功能，并在Proteus仿真软件环境中仿真测试。
结果表明，设计的系统具有良好的检测和控制功能，方便移植性和可扩展性。
关键词：水位控制单片机报警Based SCM the water level detection control system designAbstracWith the social and technological progress, as well as the level of people's standard of living gradually improve with the exhibition, and the convenience of automatic control system for the beginning of life gradually into our lives, single-chip microcomputer development is an important branch,the advantages of high reliability, high performance and low cost, low-voltage, low-power microcontroller as the core of the automation control system has won a wide range of applications.The title of the graduate design microcontroller-based water level detection and control system design, three metal rods into the water used to detect the signal, the conductivity of the water, can see that the water level changes. Under normal circumstances, the water level should be kept within a certain range changes, the water level does not exceed the stipulated upper and lower limits, in the event of a system failure, should be promptly cut off electrical power, and there should be sound and audible alarm signals of the light-emitting diode. Design System aimed the application microcontroller run automatically, so that the water level in the water tower always maintained within a certain range in order to ensure the continuous normal water. The design is based on AT89C51 microcontroller as the core components of the water tower water level detection and control simulation system designed to detect water level control, processing, and alarm functions, and Proteus simulation software environment simulation testing. Experimental results show that the design of the system has a good detection and control functions, portability and scalability.Keywords:Level controlmicrocontroller alarm目录1前言 (1)1.1.本设计在国内发展概况 (1)1.2国外发展概况 (1)1.3设计目的 (2)1.4设计意义 (2)2总设计 (2)2.1设计的技术要求 (2)2.2应解决的主要问题 (3)2.3设计原理 (3)2.4方案选择 (3)2.5给定参数 (5)2.6整体方案设计 (5)2.7优点和特色 (6)2.8创新点 (7)2.9系统运行过程可能存在的问题 (7)2.9.1现场数据经过DTU发送后在远程监控室接收不到 (7)3硬件介绍 (7)3.1光电耦合器4N25 (7)3.1.1工作原理 (7)3.1.2主要性能 (8)3.1.3引脚图和引脚名称 (8)3.1.4极限参数 (8)3.2单片机芯片STC90C516RD+ (9)3.2.1芯片简介绍 (9)3.2.2芯片STC90C516RD+引脚 (9)3.2.3主要性能 (10)3.3电磁继电器 (11)3.4蜂鸣器 (11)3.5远程通信模块DTU (12)3.6液位高度传感器 (12)4组态软件 (13)4.1组态概况 (13)4.2组态设计 (13)5软件设计 (17)5.1Keil软件 (17)5.2程序方框图 (17)5.3程序设计 (18)5.4I/O口的分配 (18)5.5子程序 (18)5.5.1延时子程序 (18)5.5.2报警子程序 (19)5.5.3初始化子程序 (20)5.4主程序 (20)6结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)附录 (25)程序代码 (25)1前言1.1.本设计在国内发展概况国产水位监测仪主要有浮筒式水位仪、压力传感器式水位仪、超声波式水位仪等，在功能齐全、性能稳定等方面，虽然与国际上先进的同类型产品存在一定差距，但是却可以基本满足水位监测及控制的需要。
基于单片机的水位水温控制系统
系统对水位和水温变化的响应时间反映了其动态性能，快速响应有助 于及时调节系统参数，保持环境稳定。
稳定性
在长期运行过程中，系统应保持稳定的工作状态，避免频繁的故障和 维修。
易用性
系统操作界面应简洁明了，易于用户理解和操作，同时应提供完善的 故障提示和报警功能。
拓展功能及升级方案探讨
远程监控与控制 数据记录与分析
数据采集与处理模块设计
1
设计并实现水位和水温传感器的接口电路，将传 感器信号转换为单片机可处理的电信号。
2
编写数据采集程序，定时读取传感器输入信号， 并进行必要的信号预处理，如滤波、放大等。
3
实现数据转换功能，将采集到的模拟信号转换为 数字信号，以便进行后续的数据处理和控制算法 实现。
控制算法研究与实现
在工业生产过程中，稳定 的水位和水温对于保证产 品质量和生产效率至关重 要。
节能环保
合理的水位和水温控制可 以减少能源消耗，降低温 室气体排放，符合可持续 发展要求。
单片机在控制系统中的应用
实时性
01
单片机具有高速运算能力，可以实时监测并控制水位和水温。
精确性
02
通过精确的算法和传感器技术，单片机可以实现高精度的水位
03 软件设计与实现
主程序设计思路及流程
进入主循环，不断检测水位 和水温传感器的输入信号。
初始化单片机系统及各外设 模块。
01
根据设定的控制算法处理输 入信号，并输出相应的控制
02
03
信号。
实时更新显示模块，以图形 化界面展示当前水位和水温
信息。
04
05
接收并处理用户通过按键或 远程通信发送的控制指令。
01
(完整版)基于单片机的液位监测系统的设计(完美版)
目录一、概述 (1)二、系统设计方案的确定 (1)2.1功能需求分析 (1)2.2系统设计方案的选择 (1)三、部分电路的设计 (2)3.1传感器 (2)3.2单片机电路设计 (3)3.2.1 AT89C51功能及引脚分布 (3)3.2.2 振荡方式的选择 (5)3.2.3 复位电路的设计 (5)3.3AD转换电路的设计 (6)3.3.1 ADC0809主要信号引脚的功能 (6)3.3.2 ADC0809和AT851单片机的连接 (7)3.3.3 转换数据的传送 (8)3.4键盘输入电路的设计 (9)3.4.1 按键去抖 (9)3.4.2 键盘扫描方法 (10)3.5数显输出电路的设计 (11)3.6报警及控制电路的设计（略） (12)四、软件设计部分 (12)4.1原理图的绘制 (12)4.2流程图的设计 (12)五、心得体会 (12)参考文献 (13)附录 (13)基于单片机的液位检测系统的设计一、概述随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛使用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。
经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合使用所学知识的潜能。
另外，液位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛使用。
通过对模型的设计可很好的延伸到具体使用案例中。
本设计基于AT89C51单片机，包括测量电路部分、AD转换部分、键盘输入控制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分（原理图中不涉及），还可在此基础上添加报警器（不涉及）。
本设计只是概念性设计了电路部分，并不涉及具体的数值设定，未经过实际使用检测。
二、系统设计方案的确定2.1 功能需求分析（1）要求能够实现较高精度的测量（2）以单片机AT89C51为基础，设计外围电路。
（3）电路设计，包括AD转换模块、数显模块、键盘输入模块（4）对测量电路的各种精度指标进行测试（非线性误差、重复性、滞后、灵敏度、抗侧向能力大小、温变对灵敏度的影响等指标）。
基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真
基于单片机的水塔水位控制系统设计及仿真水塔水位控制系统是一种常见的智能控制系统，通过监测水塔的水位并控制水泵的开关来实现自动化的水位调节。
本文将设计并仿真一种基于单片机的水塔水位控制系统。
系统设计的主要组成部分包括水位传感器、单片机控制模块、水泵和相应的电路。
水位传感器用于检测水塔的水位，单片机控制模块用于接收传感器的信号并根据设定的水位控制算法来控制水泵的开关。
首先，需要选择适合的水位传感器。
常用的水位传感器包括浮球式、电容式和超声波测距式传感器。
考虑到水塔中水位的变化范围较大，选择电容式传感器较为合适。
接下来，将水位传感器与单片机控制模块进行连接。
通过模拟引脚将传感器的输出信号输入到模拟转换模块，然后转换为数字信号输入到单片机的IO口。
然后，需要编写单片机的控制程序。
程序的主要功能包括读取传感器的信号、根据设定的水位阈值判断水位高低、控制水泵的开关。
例如，当水位低于设定的最低水位时，单片机通过IO口输出高电平来打开水泵的电源；当水位高于设定的最高水位时，单片机通过IO口输出低电平来关闭水泵的电源。
最后，需要设计水泵的电路。
水泵的电源需要接入单片机控制模块，通过继电器来控制水泵的开关。
当单片机输出高电平时，继电器吸合，水泵开始工作；当单片机输出低电平时，继电器脱离，水泵停止工作。
系统设计完成后，可以进行仿真测试来验证系统的功能和性能。
通过设置不同的水位阈值和模拟水位传感器的输出信号来模拟不同的水位变化情况，观察系统是否能够稳定地控制水泵的开关。
如果系统运行正常，则可以进一步进行硬件实现和调试。
总结起来，基于单片机的水塔水位控制系统设计包括选择适合的传感器、编写控制程序、设计水泵的电路等步骤，并通过仿真测试来验证系统的功能和性能。
这种系统的优势在于能够自动实现水位的控制，提高了水资源的利用效率，减轻了人工操作的负担。
同时，可根据实际需要进行系统的定制和优化，提高系统的稳定性和可靠性。
基于单片机的水位控制系统设计答辩
D9 YELLOW 1K R15 D8 GREEN 1K
光报警电路原理图
继电器控制电路模块
1 2 3 CON3 R9 1K GDOUHE U3 R10 10K R7 2K D7 JUMP RELAY-SPDT Q3 NPN R8 2K
+5V
+5V
继电器控制水泵加水电路的原理图
电源电路模块
电源电路设计如下图所示： 电源电路设计如下图所示：
基于单片机的水位控制系统设计
姓名：###### 学号：@@@@@@@ 班级：07电子2班 指导老师：￥￥￥
选题背景和意义
本设计就是采用单片机来实现水位自动 控制。其人机交互性强，功能强大，控 制精度高。且通用性、实用性强， 能够 在稍作改造后或直接用于诸如自来水厂 的储水池、爆气池，污水处理厂、化学 工厂的各类液体池以及电厂一的锅炉气 泡等需要水位自动控制的场合。
U2 +5V 14 6 7 2 3 U3A 5 1 2 R1 10k R4 4.7k C2 P1.6 0.01uF R2 10K 14 MS1 MS2 MR1 MR2 CLK0 CLK1 7490 Q0 Q1 Q2 Q3 12 9 8 11 UIA 1 C3 2 0.01uF R3 10k A Y B 7432 3 RESET
U1 7812 1 D2 D3 C4 1000uF C5 0.1uF GND Vin Vout 3 1 U2 7805 GND Vin Vout 3 C7 0.01uF C6 0.1uF 2 2 J1 12V 5V GND D1 D4 1 2 3 CON3
V1 VSIN
看门狗电路模块
R6 07-02-01 C4 +5V 0.1uF R5 1k 1k
方案结构方框图
(完整word版)基于单片机的水位控制系统设计
基于单片机的水位控制系统设计摘要随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。
经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。
设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。
该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。
介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。
关键字:电子；水位控制；单片机；ProteusAbstractWith the rapid development of microelectronics industry, intelligent MCU is widely used in electronic products, in order to enable students to have a deeper understanding of the intelligent controller controlled by single chip microcomputer. After a comprehensive analysis of selected by the intelligent liquid level controller MCU control as the research project, through training to fully stimulate students to analyze problems, to solve problems and the comprehensive application of knowledge potential. Based on the design of a single-chip microcomputer control system of water tower water level detection. This system can realize the water level detection, motor fault detection, processing and alarm functions, and realize the high, low water level warning alarm, high warning level processing. The interface circuit schematic diagram, the corresponding software design flow chart and assembler, and simulation with Proteus software.Keywords:electronic; water level control; MCU; Proteus1引言水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。
基于单片机的水位控制系统
单片机高塔水位控制系统本课程设计要求：在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。
低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。
本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。
技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89C2051实现对高塔进行水位的控制；2、把水位探测传感器探得高塔中的水位送给单片机以实现对水泵加水系统和显示系统的控制；3、光报警显示系统电路，采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况4、水泵加水电路由继电器进行控制；5、分析工作原理，绘出系统结构原理图及流程图；一、本课程设计系统概述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。
2、系统结构图图1 系统结构图采用单片机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。
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。
基于单片机的水位控制系统设计
基于单片机的水位控制系统设计水位控制系统是一个广泛应用于水处理、工业生产、农田灌溉等领域的自动化控制系统。
基于单片机的水位控制系统设计可以实现对水位的监测、判断和控制，以满足不同应用场景下的需求。
本文将从系统设计的背景、硬件设计和软件设计三个方面进行详细介绍。
一、系统设计的背景水位控制系统的设计是为了解决水位监测和控制的问题。
在许多场景下，人工对水位进行监测和控制工作效率低，且易出现错误。
因此，基于单片机的水位控制系统设计就显得尤为重要。
通过该系统的设计，我们可以实现对水位的自动监测和控制，提高效率和准确性。
二、硬件设计硬件设计是水位控制系统的基础，主要包括传感器、单片机、继电器和执行器等组成部分。
1.传感器：传感器是水位控制系统的核心部分，用于实时监测水位的变化。
常用的传感器有浮球传感器和水压传感器。
浮球传感器通过浮子的上升和下降来检测液位的高低，而水压传感器则是通过测量液体对其施加的压力来确定液位高低。
2. 单片机：单片机是水位控制系统的控制核心，负责对传感器采集到的数据进行处理和判断，并控制继电器和执行器的工作。
常用的单片机有51单片机和Arduino等。
3.继电器：继电器用于实现对水泵等执行器的控制。
当水位过低时，继电器会触发并启动水泵，增加水位；当水位过高时，继电器会触发并关闭水泵，减少水位。
4.执行器：执行器是水位控制系统的最终执行部分，常见的有水泵、电磁阀等。
执行器的选择需要根据具体应用场景和要求来确定。
三、软件设计软件设计是基于单片机的水位控制系统的重要组成部分，主要包括数据处理和控制逻辑的设计。
1.数据处理：单片机通过传感器采集到的数据进行处理和分析判断。
例如，通过比较当前水位与设定水位的差值来判断是否需要控制执行器的启停。
2.控制逻辑：根据具体需求设计水位控制逻辑，例如，当水位低于设定水位时，启动水泵将水注入；当水位高于设定水位时，关闭水泵停止注水。
3.用户界面：有些系统可能需要用户交互，因此可以设计一个简单的用户界面，用于设置设定水位、显示当前水位和控制系统的工作状态等。
(完整word版)基于单片机液位控制的设计
单片机原理与应用课程设计报告题目：基于单片机的液位控制器设计学院： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 班级： xxxxxxxxxxxx 学号： xxxxxx 姓名： xxx 联系方式： xxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxx 报告成绩：xx年xx月xx日目录1 绪论 (5)2 系统总体设计 (6)2.1设计思路 (6)2.2 系统框图 (6)2.3 设计原理分析 (7)2.4 电路工作原理................................................................................................错误!未定义书签。
3 系统硬件设计 (9)3.1 驱动电路设计 (9)3.2 报警电路设计 (9)3.3液位指示电路设计............................. 错误!未定义书签。
3.4压力自动控制模拟和手动操作控制电路设计 ..... 错误!未定义书签。
3.5晶振电路..................................... 错误!未定义书签。
3.6 复位电路 (14)4 系统软件设计 (15)4.1 软件设计说明 (15)4.2主程序流程图 (15)4.3液位控制程序流程图 (15)5 设计的结果 (18)6 总结............................................. 错误!未定义书签。
附录................................................ 错误!未定义书签。
摘要该设计是由单片机AT89C51控制的锅炉水位控制器，它主要有硬件和软件部分共同完成控制系统功能。
其中硬件部分主要由水位检测电路、驱动电路、夜位指示电路以及压力自动控制模拟和手动控制等部分组成；软件部分主要由汇编语言所编写的程序组成。
基于单片机的水温水位控制系统设计
本次设计的控制系统是以单片机作为其主控芯片，因此是一种数字化的控制方式，通过传感器配合以模数转换器将水位水温信号转换为数字信号并通过单片机处理从而完成对水位水温的自动控制,利用数字式的温度传感器大幅度的提高了温度测量的精度，并且由于以单片机为控制芯片，可以通过编程方便地扩展其功能，能够满足不同的需求，因而具有巨大的现实意义。
1、单片机的选择
方案一：采用AT89C51单片机，它具4k的Flash闪存，128字节内部RAM,32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路.具有低功耗模式，在空闲模式下CPU停止工作，但允许其他系统的正常工作。
方案二：采用AT89C2051单片机，它具有15个I/O口，2KB可重复编程的Flash并具有128byte的RAM，，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，2.7V—6V的供电范围，全静态工作频率范围为0Hz-24MHz,并配备有2级程序存储器，精度较高的电压比较器。由于其I/O资源较少，不能满足系统的需求。
早期通过模拟电路实现的水位和温度参数控制上存在很多弊端，如电路复杂，成本较高，可靠性低，易受环境影响、扩展功能差等缺点。相比之下,如今数字控制对这一现状有了明显的改善，特别是传感器的发展与应用，使得这一技术的准确度也明显提高。
单片机的水位控制系统设计
单片机课程设计题目：基于单片机的水位控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化姓名：杨艳坤学号：090105059指导教师：牛月兰日期： 2013.1目录摘要： (2)关键词： (2)一、系统组成及工作原理 (3)1、系统的组成 (3)2、系统的工作原理 (3)（1）工作原理及原理框图 (3)（2）工作过程 (3)二、系统的硬件设计 (4)1、硬件组成 (4)2、硬件的特性 (4)（1）单片机系统 (4)（2）水位探测传感电路 (6)（3）光报警显示电路 (7)（4）稳压电路 (8)（5）水泵的介绍 (9)（6）电源电路模块 (11)（7）继电器控制电路 (11)（8）看门狗技术 (13)三、系统的软件设计 (14)1、软件设计框图 (14)2、程序设计 (15)（1）汇编语言程序设计 (15)（2）C语言程序设计 (17)3、系统仿真 (18)（1）程序编译和加载 (18)（2）系统设置 (18)（2）系统仿真结果分析 (20)四、基于单片机的水位控制系统的抗干扰措施 (20)1、硬件抗干扰电路的设计 (20)2、软件抗干扰的设计 (21)五、结束语 (22)参考文献 (23)基于单片机的水位控制系统设计摘要：液位是许多工业生产中的重要参数之一，在化工、冶金、医药、航空等领域里，对液位的测量和控制效果直接影响到产品的质量。
本文介绍一种基于单片机实现的液位控制器的设计方法，该控制器以单片机为核心，通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。
由于单片微型计算机具有体积小，耗电少，控制精度高，运行可靠等的特点，所以广泛应用于生产实际中。
本文介绍了水位控制系统工作的基本原理。
阐述了一种基于单片机的通用水位控制系统的基本组成，并提出了该系统模块化的硬件和软件设计方法，本文设计了一种以AT89C2051为核心研制的液位控制系统，该系统不仅能对液位进行巡回检测、显示和报警，同时也能对液位进行智能控制。
单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术。
基于单片机的水库水位报警系统设计
基于单片机的水库水位报警系统设计本文旨在设计一个基于单片机的水库水位报警系统。
水库水位报警系统在水利工程中具有重要的作用，可以及时监测水库的水位变化并发出报警信号。
本文将探讨水库水位报警系统的设计原理和实现方法，旨在提供一种可行的解决方案。
本文的研究目的是设计一个可靠、有效的水库水位报警系统。
通过该系统，可以实时监测水库的水位，并在水位异常时及时发出报警，以便采取相应的措施。
本文将重点讨论以下几个方面的内容：单片机的选择与使用：选择适合水库水位监测的单片机，并了解其基本原理和编程方法。
传感器的选择与接口：选择合适的水位传感器，并设计相应的接口电路将传感器与单片机进行连接。
水位报警算法：设计合适的算法，实时监测水位数据并判断是否触发报警条件。
报警信号的输出：设计报警信号的输出电路，使其能够及时发出报警信号，以便采取相应的应对措施。
通过以上研究内容的探讨和实践，本文旨在提供一个可靠的水库水位报警系统设计方案，为水利工程中的水文监测提供有效的支持。
本文将详细描述水库水位报警系统的设计方案，包括硬件和软件部分。
硬件设计水库水位报警系统的硬件设计主要涉及以下方面：传感器选择：选择合适的水位传感器用于检测水库水位，并将水位信号转换为电信号。
单片机选择：选择适用于水位报警系统的单片机，具备足够的计算和控制能力。
电源电路设计：设计合理的电源电路，确保系统稳定可靠。
报警器设计：设计报警器电路，当水位超过安全范围时发出警报信号。
软件设计水库水位报警系统的软件设计主要包括以下内容：数据采集和分析：通过单片机进行水位数据的采集和分析，实时监测水位情况。
报警逻辑设计：设计合理的报警逻辑，当水位超过设定的安全范围时触发报警。
报警信号输出：通过单片机控制报警器电路，触发报警信号输出。
用户界面设计：设计简洁直观的用户界面，用于显示水位信息和报警状态。
通过以上硬件和软件设计，水库水位报警系统能够实时监测水位情况，并在水位超过安全范围时及时发出报警信号，提供有效的安全保障。
基于单片机的液位控制器设计
3.1核心芯片8051单片机
计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。
2.1系统硬件总体方案ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
系统的原理是采用电容式液位传感器对液面进行控制，并把液位状态通过模数转换器ADC0809传到单片机中，再通过3位八段LED显示器显示出液位的测量值及报警安全提示。用LED显示是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水泵，需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。
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3.2.3 ADC0809的引脚图及各引脚作用
ADC0809芯片为28引脚双列直插式封装，其引脚排列见图3-5。
图3-5AD0809的管脚图
IN0－IN7：8条模拟量输入通道。ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。
基于单片机的水位测量及控制电路设计
基于单片机的水位测量及控制电路设计
随着现代社会的不断发展，单片机的使用越来越广泛，在电气领域有着广泛的应用。
例如，基于单片机的水位测量及控制电路设计，能够实现对水位及水流速率的准确检测控制，监测水位及流量是水力管理系统中不可或缺的一部分。
以下将介绍基于单片机的水位
测量及控制电路设计及其实施过程。
基于单片机的水位测量及控制电路设计主要包括以下几部分：计算机、传感器、模拟
数模转换器、模拟数字转换器、放大器、计算单片机和控制输出器。
首先，将传感器安装在测量管以及被测体内，以实现实时测量水位、水流及温度值。
接着，将测量值传输到模拟数字转换器，在模拟数字转换器中将测量值转换为数字信号，
并传输到计算单片机，由计算单片机进行实时的数据计算处理，计算机利用计算单片机处
理的数据进行进一步的信息处理和输出，以实现水位测量及控制的功能。
基于单片机的水位测量及控制电路的优势在于能够实时检测水位、流量及温度等多种
参数，所用到的元器件少、采用高精度的数据采集控制芯片，可提高电路的可靠性以及减
小噪声。
最后，基于单片机的水位测量及控制系统控制电路的实现过程，需要用到地面模块、沉浮模块和PCB电路的设计，以及软件开发编程，以验证和保证电路控制系统的有效
性及可靠性。
综上所述，基于单片机的水位测量及控制电路设计虽然复杂，但是能够满足实时安全、准确的测量和控制，大大提高工业管理中测量和控制的要求，可以有效地实现水资源及水
位控制，以及确定水质和水位变化趋势，为水资源的长期有效利用提供了强有力的技术支撑。
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分数：评语：专业综合实验报告(Part Ⅰ)题目：基于单片机的水位控制器设计学生姓名：学号：指导教师：二○一六年一月目录1 绪论 (1)1.1 实验课题来源与背景 (1)1.1.1 课题来源 (1)1.1.2 课题背景 (1)1.2 实验内容 (1)1.3 实验目的和要求 (2)1.3.1 实验目的 (2)1.3.2 基本要求 (2)1.4 实验所需相关知识 (2)1.4.1 水箱水位自动控制系统 (2)1.4.2 AT89C51单片机（控制器） (3)2 系统设计流程 (4)2.1 设计内容及要求 (4)2.2 系统设计方案流程图 (4)2.3 Proteus生成PCB具体操作流程 (5)3 原理图设计 (5)3.1 Proteus概述 (5)3.2 电路原理图所用元器件介绍 (7)3.2.1 水位检测传感器 (7)3.2.2 复位电路的设计 (7)3.2.3 光报警电路的设计 (8)3.2.4 泵的简介及泵的相关参数 (8)4 设计原理和电路图 (9)4.1 设计原理 (9)4.1.1水位控制原理 (9)4.1.2 系统结构图 (10)4.1.3 控制方案说明 (10)4.1.4 元件清单 (11)4.1.5 电路原理图 (11)4.2 PCB 板图 (11)5 实验总结 (11)附录Ⅰ：实验电路原理图 (13)附录Ⅱ：PCB图 (14)附录三：三维视图 (15)1 绪论1.1 实验课题来源与背景1.1.1 课题来源在武汉大学动力与机械学院自动化系本科生的教学课程中，安排学生学习了《自动控制理论》、《智能化仪器仪表原理与应用》等课程，学生已初步掌握了单片机的基本原理以及水位控制的系统。
在此基础上，为增强学生的自主动手操作与实际解决问题的能力，将学到的知识与实践相结合，故将学生专业综合实验课题定为“基于单片机的水位控制器设计”。
1.1.2 课题背景在生产领域中，实现水位自动检测和控制是工业过程控制的一项关键技术，对于提高工业过程控制的自动化水平有着重要的意义。
在生活领域中，供水方式过去一般是通过人工来实现控制，容易造成对水资源的浪费，所以现在人们越来越关注水资源的问题。
目前，水位控制系统是受到广泛应用的供水系统，水位控制可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制、传感器控制等，但传统的控制方式存在控制精度低、能耗大、不能实现连续控制和跟踪水位的特点，采用单片机对水位进行控制，不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅提高被控水位的技术指标，从而大大提高控制的效果，更加符合人们的预期。
1.2 实验内容针对水箱水位自动控制系统，要求设计一个基于单片机的控制器，其完成过程需要以下步骤：1、学习水箱水位自动控制系统的工作过程，了解控制器所需的功能及要求。
2、学习单片机的各部件的工作原理和工作过程。
3、学习Proteus 的使用方法。
4、参考AT89C51单片机开发板设计水位控制器，并利用 Proteus绘制电路原理图和 PCB 板图。
1.3 实验目的和要求1.3.1 实验目的1、培养掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。
2、提高读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力。
1.3.2 基本要求1、了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Proteus 软件的功能及使用方法。
2、掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图。
3、掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。
4、熟练掌握手工绘制电路版的方法。
5、掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。
6、了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。
1.4 实验所需相关知识1.4.1 水箱水位自动控制系统水箱水位自动控制系统如图 1.1。
图1.1 水箱水位自动控制系统设定水位上、下限，到达或超过上限时，电动机停止转动，到达或低于下限时，电动机开始转动。
1.4.2 AT89C51单片机（控制器）AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
单片机结构功能如下：•8位CPU•4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)•128bytes的数据存储器(RAM) （52有256bytes的RAM）•32条I/O口线•111条指令，大部分为单字节指令•21个专用寄存器•2个可编程定时/计数器•5个中断源，2个优先级（52有6个）•一个全双工串行通信口•外部数据存储器寻址空间为64kB•外部程序存储器寻址空间为64kB•逻辑操作位寻址功能•双列直插40PinDIP封装•单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
最佳振荡频率为6M—12M。
2 系统设计流程2.1 设计内容及要求设计内容：根据题目要求的指标，通过查阅有关资料，确定系统设计方案，并设计其硬件电路，绘制电路原理图，并绘制 PCB 板。
设计要求：在水箱内部设计一个简易的水位探测器用来探测三个水位，即：低水位、正常水位、高水位。
低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，驱动水泵停止工作，黄灯亮。
用两个开关按钮的状态来表示水位的变化，即按钮的接通和断开状态分别用数字0、1表示，从而实现实际的仿真功能。
2.2 系统设计方案流程图1、原理图设计流程，如图 2.1。
图2.1 原理图设计流程2、PCB设计流程图，如图2.2。
图2.2 PCB 设计流程图2.3 Proteus生成PCB具体操作流程1、绘制电路原理图，并仿真调试。
2、加载网络表及元件封装。
进入Proteus的ARES界面，通过工具导网络图表到ARES，系统会自动添加元件封装。
3、规划电路板并设置相应参数。
1）选择Board Edge选项，在绘图工具栏，绘制方框按钮。
2）进行元件布局，布线并调整。
4、输出及制作PCB单击Output选项中的Set Output Area选项，按住鼠标左键并拖动，选择要输出的版图，在打印布线层和布局层时，分别进行不同的设置。
3 原理图设计3.1 Proteus概述Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。
这些功能包括：1．原理布图2．PCB自动或人工布线3．SPICE电路仿真另外，Proteus具有一些独特的特点1．互动的电路仿真用户可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC器件。
2．仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。
还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。
配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
Proteus具有丰富的资源用于仿真1．Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。
2．Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI 调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。
理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
3．除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。
这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。
这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。
4．Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
3.2 电路原理图所用元器件介绍3.2.1 水位检测传感器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者处理的电信号的装置。
在现代科技领域中，传感器得到了广泛的应用，各类信息的采集均可见到传感器的身影，传感器的基本功能在于能感受外界的各种“刺激”，并作出迅速反应。
在实验中，我们采用的传感器较为简单，其外形轮廓如图3.1：图3.1 水位检测传感器实验仿真中，我们用按钮开关来作为传感器的原始状态即用按钮的状态来表示传感器的传输的数据。
3.2.2 复位电路的设计如图3.2所示，复位电路由两个电容串联后再晶振片并联组成：图3.2 单片机复位电路图3.2.3 光报警电路的设计实验中，光报警电路的设计用不同颜色的发光二极管表示不同水位的情况，来作为报警信号。
当红灯亮，其他两灯不亮，表示是低水位状态，此时需要启动水泵加水；当绿灯亮其他两灯不亮，表示在正常的水位线内，此时水泵不停止工作，继续向水箱加水；当黄灯亮，其他两灯不亮，表示高水位状态，水泵停止工作，不向水箱加水；若出现其他情况，则表示系统出现故障，三灯均不亮，马达不转动。
光报警电路的设计路图如图3.3所示：图3.3 光报警电路原理图电路中采用共阳极连接，只有当单片机给发光二极管为低电平时才能推动发光二极管点亮，其中R2、R3、R4为上拉电阻，起限压控流作用。