单片机水位监测系统资料
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。
基于单片机的水位雨量自动检测系统的设计
基于单片机的水位雨量自动检测系统的设计设计概述本文介绍了一种基于单片机的水位雨量自动检测系统。
该系统主要由传感器、单片机、LCD显示屏、存储器和通讯模块组成。
系统可以实时监测水位和雨量，并将数据显示在LCD屏幕上。
此外，该系统还具有数据存储功能，可以将数据存储在系统存储器中。
通讯模块可以让用户通过远程访问来获取数据。
系统硬件设计该系统的硬件设计包括传感器、单片机、LCD显示屏、存储器和通讯模块。
传感器使系统能够检测水位和雨量。
该系统使用超声波传感器来检测水位，并且使用雨量传感器检测雨量。
这些传感器将数据传输到单片机上。
单片机是系统的核心。
它从传感器中读取数据，并在LCD显示器上显示水位和雨量的实时值。
这个系统使用ATmega16单片机作为主控制器。
这个单片机还可以存储数据，并与通讯模块进行通信。
LCD显示器用来显示系统检测到的水位和雨量。
它可以显示当前值、历史值和报警信息。
存储器用来存储检测到的数据。
这个系统使用EEPROM作为存储器。
EEPROM可以存储长期的数据，并且不会丢失数据。
通讯模块用于远程管理系统。
用户可以通过通讯模块远程访问系统中的数据。
软件设计该系统的软件设计主要包括传感器读取模块、数据存储模块、报警模块和通讯模块。
传感器读取模块负责从传感器读取水位和雨量数据。
该模块使用ATmega16的IO口来读取数据，并将读取到的数据传输到单片机上。
数据存储模块负责将检测到的数据存储在EEPROM中。
这个模块使用单片机的存储器来存储数据，并可以通过通讯模块进行访问。
报警模块在检测到预设的水位或雨量阈值时触发。
当达到阈值时，该模块会向用户发送警报信息。
通讯模块负责将数据传输给用户。
用户可以通过通讯模块远程访问系统中的数据，并可以远程控制系统。
实验结果本系统在实验中能够准确地检测到水位和雨量，并通过LCD显示屏及时显示检测到的值。
数据存储功能能够有效地存储检测到的数据，预警功能在达到预设值时能够发出警报。
单片机毕业设计—水文站的水位自动监测系统设计(论文+外文翻译+电路图+程序)
水文站的水位自动监测系统设计摘要本文是为了实现对大坝水位进行多点水位采集，然后通过远距离传输，并且有数据显示和越限报警功能，单片机作为下位机，负责大坝现场各水位点的选通和采集，作为上位机的PC机，则负责大坝水位的集中显示和管理记录，而PC机与单片机之间的通讯方式主要采用RS-485总线技术。
本文阐述了通过超声波液位传感器等对大坝水位进行自动监测系统，主要由硬件部分和软件部分组成。
硬件部分主要是传感器主要是超声波传感器，数据采集部分采用多路开关方式进行，利用超声波传感器进行模拟数据采集，为了满足生产中多通道的要求，设计了8个模拟数据采集通道。
传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器TLC0838，数据处理部分采用AT89S52单片机为核心控制器件，当AT89S52单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片HD7279八驱动LED数码管进行现场显示，再通过RS-485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示。
软件部分主要采用汇编语言编程进行了数据采集处理、数据显示、报警等程序的设计。
针对电磁干扰对系统的干扰，本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措施，以增加系统的稳定性。
关键词：超声波传感器；AT89S52单片机；数据采集通信；上位机Design of Automatic Monitoring System of the Water Levelin Hydrological StationAbstractThe paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine, is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record, but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology.Here uses the sensor mainly is the ultrasonic sensor, the data-acquisition works in frame of multi-channel switch. Carries on analog data gathering using the ultrasonic sensor, It designs eight analog-data acquisition system .The sensor changes the non-electronic signals into electronic signals and sends them to eight TLC0838 tandem modu1us transfers after being amplified. Data-acquisition takes AT89S52 single chip microcomputer as the key controller element, when the AT89S52 receives the channel acquisition order from the controlling software, the collected signals will be sent to the single chip microcomputer through tandem interface, and will be shown alive as the showing chips HD7279A drives the LED, and sent to the PC through RS-485 the main communication wire, also it will be shown.It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication Etc, using complied languages. As to the interference from the electromagnetism to the system, the thesis proposes three measures to resist the interference like capacitance dispose, to steady the system.Key word: Ultrasonic sensor; Single Chip Microcomputer of AT89S52; Data-acquisition and communication System; PC目录第一章绪论 (1)1.1国内外的发展概况 (1)1.2目的和意义 (1)1.3主要内容 (2)第二章数据采集的硬件设计 (3)2.1单片机数据采集系统 (3)2.1.1基本组成 (3)2.1.2采集方式 (3)2.1.3硬件组成 (4)第三章硬件电路设计 (5)3.1水位传感器的选择 (5)3.1.1浮子式水位传感器 (5)3.1.2压力式水位传感器 (5)3.1.3气泡式水位传感器 (6)3.1.4超声波水位传感器 (6)3.2传感器检测电路 (8)3.2.1超声波发射电路 (9)3.2.2超声波接收电路 (10)3.3 A/D转换电路设计 (10)3.3.1 A/D转换器工作过程 (10)3.3.2 A/D转换单元电路设计 (11)3.4单片机最小系统 (13)3.5 LED显示电路 (14)3.6 报警电路 (16)3.7串行通信电路设计 (16)3.7.1 RS-485通信总线 (17)3.7.2串行通信电路设计 (18)3.8 电源电路设计 (19)第四章软件设计 (20)4.1数据处理程序设计 (20)4.2数据采集处理................................................................... 错误！未定义书签。
基于单片机的水位、闸门测控系统
码 ：在转 轴 的任 意位 置都 可读 出一个 固定 的与位 置相 对
应 的 数 字 码 ， 源 切 断 后 位 置 信 息 不 会 丢 失 ； 干 扰 能 力 电 抗
强 ， 用 累 积误 差 ， 没 没有 电量 的转 换 误 差 ， 具有 较 高 的 稳
１ 概
述
韶 山灌 区是 以灌 溉 为 主 、兼 顾发 电和城 镇工 矿供 水 等综 合效 益 的大型 水利 工程 ， 灌溉 ３市 ７县 （ 、 ） 市 区 。灌 区水位 观测 点 和闸 门多 ， 大多建 立 在偏 僻 地方 。汛 期 ． 且
雷 雨 比较 频 繁 ． 渠 道 水 多 ， 理 员 到 现 场 观 测 水 位 和 开 入 管
成 。０ １的 时 钟 频 率 厂 ８３ 衄为 １ ． ９２ＭＨｚ 由 于 系 统 数 据 计 １ ５ ０ 。
．
算 简 单 ．０ １ 供 的 ８ ８３ 提 ０个 字 节 的 一 般 Ｒ ＡＭ 区 足 以 满 足 要 求 ， 此 系统 不接 片外 Ｒ Ｍ 了。 因 Ａ 水 位 数 据 采 集 部 分 由 水 位 传 感 器 、６选 １数 据 选 择 １ 器 ７ １０构 成 。下 大 到 暴 雨 时 ， 位 变 化 不 特 别 快 ， 位 ４５ 水 水
减轻工 作强度 ． 提高反 映速 度 ， 为灌 区的重要二 作之 一 。 成 ｒ 现 以右 干渠 进 口水位 、 门测控 系 统为 例 ， 基 于单 闸 对
片机 的水位 、 门测控 系统 进行探 讨 。 闸
２ 系统功能和结构
右干 渠进 口水 位 、闸 门测控 系 统是 集 散式 控制 系 统
山 灌 区建 立 了水位 、 门测控 系统 。 系统 采 用 ８ ３ 闸 ０ １单 片机 对 水位 、 闸位 实时 采 集 ， 过 ｋＳ ４ ５ 通 － ８ 将 数 据 传 输 给 中央控 制 室的 Ｐ 机 。 当单 片机接 收到 Ｐ Ｃ Ｃ机 传 输 来开 、 闸命 令 时 ． 关 自动 根 据 传 输 来 【 键词 】 ８３ 关 ０ １单 片机 水位 闸 门 测 控 系统
基于单片机的水位监测系统的设计与实现
基于单片机的水位监测系统的设计与实现一、引言水位监测在许多领域都具有重要的作用，如水利工程、环境监测、农田灌溉等。
传统的水位监测方法存在着人工操作困难、数据处理复杂等问题。
因此，设计一个基于单片机的水位监测系统以自动化地实现水位的监测和数据采集具有重要意义。
二、系统设计2.1 系统概述本水位监测系统通过使用单片机作为中心控制器，借助传感器实时采集水位信息，并通过显示屏进行实时展示。
2.2 硬件设计2.2.1 单片机选择根据任务要求，选择适合的单片机进行设计，常见的单片机有STM32系列、Arduino、Raspberry Pi等，本设计选择STM32作为中心控制器。
2.2.2 传感器选择根据实际需求，选择合适的水位传感器，常见的有浮子式水位传感器、压阻式水位传感器等。
本设计选择压阻式水位传感器。
2.3 软件设计2.3.1 程序流程编写相应的程序，实现水位数据的采集和处理，以及显示屏的控制与展示。
2.3.2 数据处理在采集到的水位数据基础上，进行数据处理，如滤波、校正等，提高数据稳定性和准确性。
三、系统实现3.1 硬件实现根据设计要求，搭建硬件电路，将单片机和水位传感器进行连接，确保各部件正常工作。
3.2 软件实现编写相应的程序，通过单片机的IO口进行数据采集和处理，实时展示水位信息。
四、系统测试与结果分析4.1 测试方法利用水箱进行模拟测试，逐步调整水位并记录数据，验证系统的功能和准确性。
4.2 测试结果分析测试结果，对比设定和测量值，检验系统的准确性和稳定性。
4.3 结果分析对测试结果进行分析，讨论系统的优缺点，并提出改进和优化方案。
五、总结与展望5.1 总结通过本次设计与实现，成功搭建了基于单片机的水位监测系统，实现了水位数据的自动采集和实时展示。
5.2 展望进一步完善系统功能，并结合互联网技术，实现远程监测和数据云端存储，为水位监测提供更便捷的解决方案。
六、参考文献1.《单片机技术与应用》，杨文胜，电子工业出版社，2018年。
基于单片机的水位控制系统
摘要：本设计是利用STC89C52单片机设计一种水位控制系统.主要是基于单片机的硬件设计以及程序设计.该系统实现了水位监测，水位控制，水位显示，故障报警功能.在设计中主要采用了传感技术、单片机技术、弱电控制强电技术、C语言编程等技术.本文还讲述了水位控制系统工作的基本原理，介绍了电路接口原理图，给出了相应了设计流程图和C语言程序.本文主要是为了更多得了解单片机，掌握单片机的组成部分和控制原理，最终达到设计出“单片机水位控制系统的”的目的.实验证明，单片机控制的水位控制系统的硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，充分发挥了单片机的性能，可以大大的提高单片机的开发效率.关键词：单片机，水位，控制，ABSTRACTThis design is STC89C52 SCM design using a water level control system. Mainly based on single chip microcomputer hardware design and programming. This system realizes the water level, water level control, monitoring the alarming function, according to water. In design mainly adopts sensing technology and single-chip microcomputer technology, low &high technology, control technology such as the C programminglanguage. This paper also tells the water level control system, this paper introduces the basic principle of schematic interface circuit and presents the corresponding the design flow chart and C language program.This paper is mainly to more understanding of single chip microcontroller, grasps achieve finally designed "one-chip computer water level control system" purposes. Experiments show that single chip microcomputer control water level control system hardware circuit is simple, software function consummation, the control system is reliable, give full play to the performance of the single-chip microcontroller, can greatly improve the efficiency of the development.Keywords:SCM Level Control1.绪论 (3)2. STC89C52单片机介绍 (5)2.1 STC89C52介绍 (5)3 硬件的设计 (11)3.1水位传感方式的选择 (11)3.1.1简单的控制方式 (11)3.1.2红外线发射接收装置 (11)3.2.1系统工作原理 (13)3.2.2稳压电路 (15)3.2.4电机控制电路 (17)3.2.5电机工作指示灯电路 (18)3.2.6振荡电路和复位电路 (19)3.2.6水位控制系统的整体电路仿真图 (20)3.2.7实物图 (21)4. 软件程序设计以及仿真 (22)4.1 程序流程图 (22)4.1.1加水时程序流程图： (22)4.1.2水位降低时程序流程图： (23)4.2水位对应的传感器信号 (24)4.3水位对应的亮灯情况 (25)4.4 C语言程序设计 (26)5.结论 (36)参考文献 (37)答谢 (38)1.绪论当今社会，科技以迅雷不及掩耳之势的速度发展着，人民生活水平也在不断的提高.自动水位控制将给人们生活带来巨大的方便.由于单片机有极高的可靠性，微型性和智能性，单片机已经广泛应用于我们生活和学习中，我们可以在许多领域见到单片机的身影，，小到玩具家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域都可以见到单片机的身影.单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随即存储器RAM，只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器、计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统.中央处理器CPU是单片微型计算机指挥、执行中心，由它读程序并执行指令.CPU功能，是以不同方式来执行各种指令.有的指令涉及到各个寄存器之间的关系；有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系；有的则与外部器件发生关系.总的来说CPU是通过复杂的时序电路来完成不同的指令功能的.对于本设计单片机结构简单实用性强，功能齐全，技术先进，使实现这设计不难实现.同时，C语言是单片机的重要“组成”，如果能掌握好C语言编程，这将很大程度上提高了开发效率.在设计过程中我们采用了软硬件双结合的方式，软件设计的方法简化了硬件的要求，为设计创造了条件.单片机采用的STC89C52的单片机.2. STC89C52单片机介绍2.1 STC89C52介绍STC89C52是51单片机，它采用的是DIP40封装. 主要特性有：与MCS-51 兼容8K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定512内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路单片机管脚图说明图如下：图1.1单片机引脚图管脚说明：VCC：供电电压.GND：接地.P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流.当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位.在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流.P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故.在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收.P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入.并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流.这是由于内部上拉的缘故.P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位.在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容.P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号.4个TTL门电流.当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入.作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故.P3口也可作为单片机的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号.RST：复位输入.当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间.ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节.在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲.在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6.因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的.然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲.如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0.此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用.另外，该引脚被略微拉高.如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效./PSEN：外部程序存储器的选通信号.在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效.但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现./EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器.注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器.在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）. XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入.XTAL2：来自反向振荡器的输出.振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出.该反向放大器可以配置为片内振荡器.石晶振荡和陶瓷振荡均可采用.如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接.有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.STC89C52是一种8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的单片机.该器件采用ATMEL搞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.它的工作电压3V/5V,操作频率0~33MHZ.4个8位I/O口，含3个高电流P1口，可直接驱动LED；3个16位定时器/计数器；可编程看门狗定时器（WDT）；低EMI方式; 兼容TTL和COMS逻辑电平；掉电检测和低功率模式等.STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端.时钟可以由内部方式产生或外部方式产生.内部方式的时钟电路如图1.1所示，在RXD 和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡.外部方式的时钟电路如图1.2所示，RXD接地，TXD接外部振荡器.对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度.XTAL1XTAL2图2.1内部方式时钟电路图2.2外部方式时钟电路STC89C52单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM ）、数据存储器（RAM ）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等极大单元数据总线、地址总线和控制总线等三大总线.STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品.他们的指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8051单片机完全兼容，而且价格更实惠.其优点是可以在线下载，下载器也比较容易购买到，方便携带应用.STC89C52可以用于控制水位，在功能和性能上要比AT 系列单片机突出，因此，选择STC89C 系列单片机，作为水位控制器核心. XTAL1 XTAL2外部振荡器3 硬件的设计3.1水位传感方式的选择3.1.1简单的控制方式简单的控制方式有浮标式、电极式等，这些控制方式的优点是结构简单，成本低廉.但有很多问题存在，比如是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误查，且只能单独控制，与计算机进行通信连接比较难实现，很难快速准确传输信号，所以不利于水位信号的传送.3.1.2红外线发射接收装置因为光在水中的传播与空气中的光的传播是由不同的差异的，即光在不同的介质中其强弱度不同.可以根据此原理采集水中是否有水.脉冲调制式红外发射接收器工作原理：接收管与发射管放在水塔对立的两侧并且在一条直线上，在空气中接收管完全接收到发光管发送过来的信号，当发射接收两管之间有水时，水对于光有反射和折射特性减弱了光信号，使接收管在有水位时接受的信号时弱信号.由此可以判断出是否有水.但是，问题在于电路调试比较困难，难以实现，而且准确度不够.3.1.3水阻传感方式任何物质在电学里都有一定的阻值，实验证明，纯净水几乎不导电的，但人们日常使用的水都会含有一定的Mg+、Ca+等离子，他们的存在使水可以具有导电的性能，水的阻值大约为10K Ω左右.本控制装置就是利用水的导电性完成的.传感器结构图3.1：+5v蓄水位探针低水位探针中水位探针高水位探针电压输入探针P1.0P1.2P1.1P1.3图3.1传感器结构图高电平通过电压输入探针输入，水位在不同的水位的时候接通相应的水位探针将高电平穿送给稳压电路，通过稳压电路转置为低电平再输送给单片机，促使单片机控制电机电路和水位显示电路工作、停止.此水位探测传感方法比脉冲调制式红外发射接收器结构简单，方便.此电路的灵敏度可以达到本设计的要求，能够准确地分辨出水位信号.有此可知，这种设计方案方便实用，元件选用方便，费用低.此方案解决了第一种方案中调试繁琐，信号干扰的问题，信号传输的准确率高达95%以上.本设计选择第三种方案，作为水位传感器.3.2系统的组成水位控制系统由电源电路、水位探测传感电路、稳压电路、继电器控制电机加水电路、水位显示电路、单片机STC89C52组成.系统组成的方框图如下：3.2.1系统工作原理当水箱里的水位在蓄水位以下的时候电机开始工作.当水箱里水在蓄水位的时候，蓄水位、低水位、中水位、高水位四个传感器都没有和+5V电源导通.传感器传给稳压电路一个低电平，低电平通过稳压电路里的NPN三极管、电容、电阻转换成高电平.单片机收到高电平，表示水箱里没有水了需要系统开始运作，给水箱加水，这时单片机通知水泵开始加水，红灯亮.当达到低水位的时候，蓄水位传感器传送给单片机一个低电平，水泵继续工作，亮一黄灯.水位继续上升，当达到中水位时，蓄水位、低水位传感器传送给单片机低电平，水泵继续工作，亮一个绿灯亮.水位继续上升达到高水位时，蓄水位、低水位、中水位、高水位传感器同时传送给单片机一个低电平，两个绿灯亮.同理，水位从高水位开始下降，水位离开高水位线时，高水位传感器探头与电源断开，传感器输出高电平给单片机，绿灯熄灭一个，表示水位下降到中水位了.当水位下降到低水时，一黄灯亮，表示水位下降到低水位了.当水位下降到蓄水位时，红灯亮、黄灯熄灭，电机开始工作.3.2.2稳压电路图3.3稳压电路图本电路的主要作用是使从传感器输入的电平能够稳定的输入到单片机中，，是由三极管9013、两个电阻、和一个无极性电容组成.如果我们不使用此稳压电路也能实现我们的设计目的，但有时会产生水位误判和不稳定现象，所以我认为此电路是不可缺少的.3.2.3水位显示电路图3.4水位显示电路图本电路采用不不同颜色的LED作为显示装置，有单片机P2.0、P2.1、P2.3、P2.4、P2.7口控制进行水位显示.亮红灯代表水位在蓄水位以下.亮两黄灯代表水位在低水位以下，蓄水位以上.亮一黄灯表示在中水位以下，低水位以上.亮绿灯表示在高水位以下，中水位以上.亮两绿灯表示在高水位以上.此电路采用的是共阳极的，所以只有单片机给发光二极管为低电平的时候才能是发光二极管点亮.R2，R3，R4，R10,R11为上拉电阻起限压控流作用.LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光.LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着LED灯株在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来.半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子.但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”.当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理.而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的.3.2.4电机控制电路图3.5电机控制电路图电机控制电路，由于实际电机额定电压比较高，而单片机的输出电压又比较低，不能直接驱动电机工作，所以采用了三级管放大和二极管正向导电的作用和电磁式继电器的吸合作用来控制电机（弱电控制强电）.由单片机的P1.6口来控制的.电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的.只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合.当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放.这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的.3.2.5电机工作指示灯电路图3.6电机工作指示灯图本电路采用红色LED灯作为电机工作指示灯接在单片机P3.7口上，当电机开始工作的时候，指示灯就亮直到电机停止工作.3.2.6振荡电路和复位电路图3.7振荡电路和复位电路图振荡电路和复位电路是单片机不可缺少的部分，是单片机的重要组成，它们集成在单片机里，对于单片机稳定工作有至关重要的作用. 并且可以延长它的使用寿命.3.2.6水位控制系统的整体电路仿真图图3.8水位控制系统仿真图3.2.7实物图图3.9实物图4. 软件程序设计以及仿真4.1 程序流程图4.1.1加水时程序流程图：4.1.2水位降低时程序流程图：4.2水位对应的传感器信号表14.3水位对应的亮灯情况表24.4 C语言程序设计C语言程序如下：#include <reg52.h>#define uchar unsigned char #define uintunsiged intsbit xsw=P1^0;sbit dsw=P1^1;sbit zsw=P1^2;sbit gsw=P1^3;sbit LED_G1=P2^0;sbit LED_G2=P2^1;sbit LED_Y=P2^3;sbit LED_R1=P2^7;sbit LED_R2=P3^7;sbit DJ=P1^6;void main(void){char i=0;P1=0Xf1;DJ=0;while(1){while(DJ==0){if(xsw==0&&dsw==1&&zsw==1&&gsw==1) { LED_R1=0;LED_R2=0;DJ=0;}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==1&&gsw==1) {{LED_R1=1;LED_Y=0;LED_R2=0;DJ=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==1) {{LED_Y=1;LED_R2=0;DJ=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==0){LED_R2=1;LED_G1=0;LED_G2=0;DJ=1;break;}}while(DJ==1){if(xsw==1&&dsw==1&&zsw==1&&gsw==1) {LED_R1=1;LED_R2=0;break;}if(xsw==0&&dsw==1&&zsw==1&&gsw==1) {LED_R1=0;LED_R2=0;DJ=0;LED_Y=1;}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==1&&gsw==1) {{LED_G1=1;LED_R2=1;LED_R1=1;LED_Y=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==1){{LED_G2=1;LED_R2=1;LED_Y=1;LED_G1=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==0) {LED_R2=1;LED_G1=0;LED_G2=0;}}}}4.5 各种水位情况下的仿真图加水水到达在蓄水位时：电机运转，电机指示灯红灯亮，低水位警示灯红灯亮.仿真图如下所示：图4.1蓄水位仿真图加水水到达低水位时：电机运转，电机指示灯红灯亮，中水位警示灯黄灯亮.仿真图如下所示：图4.2水位上升时低水位仿真图加水水到达中水位时：电机运转，电机指示灯红灯亮，中水位警示灯绿灯亮.仿真图如下所示：图4.3水位上升时中水位仿真图加水水到达高水位时：电机停止，电机指示灯红灯灭，高水位警示灯两个绿灯都亮.仿真图如下所示：图4.4高水位仿真图水位减少到中水位时：中水位警示灯绿灯亮.仿真图如下所示：图4.5水位减少时中水位仿真图水位减少到低水位时：低水位警示灯黄灯亮.仿真图如下所示：图4.6水位减少时低水位仿真图5.结论经过这段边写论文边学习的时间后，我感触颇多，其中充满了酸楚和幸福.我初步把自己学到的东西用于了实践之中，也在实践中学到了很多东西.首先，我加深了自己的理论知识，使理论知识更好的用于实践之中，是理论与实践更好的结合.其次，锻炼了自己的动手能力，为自己以后的工作打下了一个基础，所以我们应该明白任何知识都源于实践，出自于实践，实践是检验真理的唯一标准.此设计中还存在许多不足之处，自己的理论知识也不够全面和扎实，不懂许多元件的使用方法，C语言还不能学以致用.通过此次毕业论文的设计我一定要加强自己的学习，不断的温故知新，不断的完善自己.参考文献（1）刘得营张志霞等《单片机原理及接口技术》中国水利水电出版社 2006.3-4（2）张肃文《高频电子线路》高等教育出版社（3）邱关源《电路》高等教育出版社（4）阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社（5）童诗白华成英《模拟电子技术基础》高等教育出版社（6）刘刚《单片机原理及应用》中国林业出版社（7）杨路明《C语言程序设计教程》北京邮电大学出版社（8）许文《protues教程》北京大学出版社（9）刘成辉《单片机在水位控制系统中的应用》人民交通出版社（10）姚艳楠等主编《微型计算机原理》西安电子科技大学出版社答谢此毕业设计是在王书志老师精心指导、严格要求以及同学们的帮助下完成的.在此对王书志老师表示感谢，也对给予我论文提供帮助的同学表示感谢.光阴似箭，日月如梭，四年的大学时间在我们的人生中式那么短暂，但是就在这短暂的四年时间里我学会了很多，我学会了为人处世，自学能力得到了很大的提高.我还得感谢我的班主任李向群老师以及指导过我的许许多多的老师们，正是它们的辛勤工作和付出使我能完成我的大学学业.我真心的希望我的大学生涯画上一个圆满的句号，我的人生也能画上一个圆满的逗号.。
基于单片机控制的水位远程监控系统
基于单片机控制的水位远程监控系统针对目前农业灌溉中水位无法精确测量以及监控不及时的问题，开发设计了基于AT89S51单片机控制的水位远程监控系统。
从下位机系统和上位机系统组成到各功能模块选型及功能进行了详细的介绍。
该系统不仅能够精确地检测水位的数值，还可以利用485总线进行上位机和下位机的通信，实现了水位的实时检测、记录和监控。
标签：单片机水位检测监控485总线0 引言在农业生产中，农业灌溉用水占到全国总用水量的一半以上，实施节水灌溉在水资源合理开发、高效利用中占有举足轻重的地位。
而在这其中，对水位的检测和远程监控是推广节水灌溉政策中一项基础而又关键的技术。
本文介绍利用AT89S51单片机、ADC0809模数转换芯片、AT24C系列存储芯片以及485总线等器件组成一个远程监控系统，监控灌溉水渠中水位变化情况，并能记录存储。
整个系统由下位机系统和上位机系统组成，下位机系统是一个基于单片机控制的水位监测系统，分布在需要监测水位的采集点，负责采集水位信息并转换为数字量进行处理；上位机系统也是单片机控制系统，主要负责通过485总线收集各个采集点的数据并显示、存储及控制。
1 设计思路及设计流程由于整个系统是由下位机系统和上位机系统组成，分别完成不同的功能，因此在设计时要分别设计。
1.1 下位机系统总体设计1.2 上位机系统总体设计根据上位机系统的功能，上位机可分为单片机模块，按键模块，通信模块，显示模块和存储模块。
单片机模块中仍然采用AT89S51单片机作为控制核心，负责上位机的通信、显示及存储等功能；按键模块主要实现切换定点显示和循环显示，只需一个按键，采用独立按键方式；通信模块用于从下位机上传信息，采用485总线通信；存储模块用来存储采集来的数据信息，由于单片机内部存储空间有限，所以采用串行存储器AT24C256。
上位机系统模块图如图2所示。
2 硬件电路设计通过对整个系统的分析，选择合适的芯片进行电路设计，由于本系统中主要芯片是存储芯片AT24C256和模数转换芯片ADC0809，在下文中进行对其原理及电路设计重点讲解，其他电路例如AT89S51单片机电路，数码管电路及驱动芯片，按键电路等可以参考常见教材里的内容，此文不再赘述。
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。
基于单片机的水量监控系统设计
基于单片机的水量监控系统设计随着科技的不断发展，智能化生活逐渐成为现实。
为了满足人们对生活品质的需求，各类智能设备应运而生。
本文将介绍一种基于单片机的水量监控系统设计方案，该系统能够实时监测水量并提供相应的数据反馈，以便于用户对水资源的合理利用和管理。
一、引言随着全球人口的不断增加和城市化进程的加快，水资源的短缺问题日益凸显。
水是生命之源，有效地利用和管理水资源对于可持续发展至关重要。
因此，开发一种能够实时监控和管理水量的设备势在必行。
二、系统组成基于单片机的水量监控系统主要由以下几个组成部分构成：1. 传感器模块：选择适合的水位传感器，用于检测水箱或水管中的水位变化。
传感器模块负责将水位变化转化为电信号，并传输给单片机进行处理。
2. 单片机：选择符合要求的单片机，负责接收传感器模块传输的信号，并进行解析和处理。
单片机还可根据需要控制继电器等外设，用于控制水泵的启停或报警功能等。
3. 显示屏或终端设备：根据实际需求选择相应的显示设备，用于显示水量监控系统的相关信息。
可以是液晶显示屏、LED灯等。
4. 数据存储模块：用于记录水量监控系统的数据，以便用户进行查询和分析。
可以选择SD卡、Flash存储器等。
5. 控制模块：根据用户需求设计相应的控制功能，例如根据水位控制水泵的启停，或者通过手机APP进行水量监控和管理。
三、系统工作原理基于单片机的水量监控系统工作原理如下：1. 传感器模块感知水位变化，并将信号传输给单片机。
2. 单片机接收传感器传来的信号，并进行解析和处理，得到当前的水位信息。
3. 单片机将水位信息通过显示屏或终端设备展示给用户，用户可以直观地了解当前的水量情况。
4. 单片机还可以将水位信息存储到数据存储模块中，以备后续查询和分析使用。
5. 根据用户的需求，单片机可以控制水泵的启停或者进行报警等功能。
四、系统优势基于单片机的水量监控系统相比传统的手动管理方式具有以下优势：1. 实时监控：系统能够实时监控水位变化情况，用户可以及时了解当前的水量情况，以便进行有效的管理和调控。
单片机控制的水位与降雨量检测系统
引言本实验模拟的是现实生活中的水箱进出水系统。
为了避免水箱的“无水”“满溢”，使得水箱水位控制在一定范围内，从而保证生活正常供水而进行的模拟设计。
本系统在实现自动管理的同时，还避免了水资源的浪费。
通过检测电压测量水位变化，从而控制电机，保证水位正常。
本实验通过AT89C51芯片，该芯片集成了微型计算机的各个组成部分，联系显示系统和电机相连实现自动进排水管理，并用软件Proteus来进行仿真。
AT89C51的出现使得众多的现代化自动管理可以实现，并且衍生出众多利于社会进步的相关产物。
1.功能要求该水位控制系统通过AT89C51单片机，红黄绿三个发光二极管各一个，一个电机驱动芯片L297，一个电机，8个按键开关，一个蜂鸣器来实现整个系统的构成。
实验中每个按键代表不同高度的水位，当水位在前两个时，表示水位低于用户设定值，显示为红灯，系统开始报警，并电机开始转动，模拟进水过程。
当水位在第三到底第五个时，报警器不发声，显示为正常水位，绿灯亮。
当水位在底六到第八个时，超过了用户设定值，报警器警报，电机翻转出水。
2.方案论证在实验之前首先进行了水位系统的方案比较，常见的水位控制系统主要有下面三种。
（1）简单的机械控制浮标式，电极式是常见的形式，这种控制的优点是结构简单，成本低廉。
但是存在不利条件是测量不精确，不能实现直观的数值显示。
只能实现简单的测量单独控制，并且容易引起误动作，与计算机的交互性较差。
（2）复杂控制器控制方式这种控制方式是通过在水泵的出口管道上安装压力传感器，把压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大，多路切换，A/D变成数字信号传送到单片机，经过单片机运算和给定量的比较，进行PID运算，得出调节参量；经由D/A变换给调压/变频调速装置输出给定短，来调节电机转速，以达到控制水箱水位的目的。
（3）通过水位变化上下限的控制方式这种控制通过在水箱不同高度的地方分别设置固定不动的8根金属棒，以感知水位的变化情况。
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。
单片机水位检测
单片机水位检测（总9页）-本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--内页可以根据需求调整合适字体及大小-1引言 (1)2设计方案及原理 (1)设计原理 (1)设计方案 (2)3硬件设计 (2)时钟电路和手动复位电路 (3)水位检测接口电路、故障报警电路 (3)存储器扩展接口电路 (4)4软件设计 (4)程序流程图 (4)运行结果 (5)5总结 (7)6参考文献 (7)7附录 (7)1引言随着社会的发展，科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活，单片机作为微型计算机发展的一个重要分支，具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势，以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。
该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制，在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。
工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。
其目的在于对单片机技术的应用，由单片机实现自动运行，使水塔内水位始终保持在一定范围，以保证连续正常地供水。
该课程设计给出以AT89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、处理和报警等功能，并在Proteus软件环境下模拟仿真。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性好。
2设计方案及原理设计原理单片机水塔水位控制原理如图1所示，图中虚线表示容许水位变化的上下线，在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。
其中A棒处于下限水位，C棒处于上限水位，B棒在上下水位之间。
A棒接+5V电源，B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。
图1 水塔水位控制原理图水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。
供水时，水位上升，当达到上限时，由于水的导电作用，B、C棒连通+5V。
因此，b，c两端均为1状态，这时应停止电机和水泵的工作，不再给水塔供水。
基于单片机的水位监测系统的设计与实现
基于单片机的水位监测系统的设计与实现近年来，水位监测系统越来越受到人们的关注，尤其是在涉及到水资源调度方面更是不可或缺。
本文将分步骤介绍基于单片机的水位监测系统的设计与实现。
一、系统设计1.需求分析：根据所需的功能要求，我们可以确定这个监测系统需要实现对水位的实时监测和数据采集，并将采集的数据通过LCD屏幕显示出来，以便于实时观察。
同时，还需要提供人机交互界面，方便用户对系统进行设置和操作。
2.系统结构设计：针对所需的功能设计了一个基于单片机的水位监测系统结构，系统由传感器、单片机、LCD液晶显示屏和人机交互键位构成。
3.硬件设计：根据上述的系统结构图，进行硬件设计，其中包括传感器和其他硬件设备的连接方式的确定。
可以将Ds18B20温度传感器与水位传感器通过MCU主板的引脚进行连接，并将LCD液晶显示屏与MCU主板通过I2C总线连接，实现数据的显示和控制。
4.软件设计：基于硬件设计，对软件进行设计，主要包括传感器数据采集、数据处理、数据显示和人机交互。
程序在MCU主板上进行编译和下载，通过编程实现各个模块的功能。
二、系统实现首先，将MCU主板与传感器、LCD液晶显示屏和人机交互键位连接起来，确保各个硬件设备都能正常工作。
然后，使用编译器编写程序，将编译后的程序下载到MCU主板中。
在系统运行时，系统会通过传感器采集水位数据和温度数据，并将采集到的数据进行处理后，通过LCD液晶显示屏进行显示。
当系统发现水位或温度超过预设阈值时，会通过人机交互界面进行警报提醒。
三、系统优化在实际应用中，系统需要对所收集到的数据进行相关统计和分析，以便对水资源的使用和保护进行优化。
此外，还需要对系统进行进一步的升级，实现远程监测和控制，以方便用户进行操作和管理。
四、总结本文介绍的基于单片机的水位监测系统，实现了水位和温度的监测和数据采集、数据处理、数据显示和人机交互等功能，具有实用性和可操作性。
在未来，不仅需要进一步优化系统功能，还需要将其推广和普及，以便更多的用户能够受益。
基于单片机的水位控制系统
基于单片机的水位控制系统————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1 绪论单片机应用发展迅速而广泛.在过程控制中，单片机既可作为主计算机，又可作为分布式计算机控制系统中的前端机,完成模拟量的采集和开关量的输入、处理和控制计算,然后输出控制信号。
单片机广泛用于仪器仪表中，与不同类型的传感器相结合,实现诸如电压、功率、频率、湿度、流量、速度、厚度、压力、温度等物理量的测量；在家用电器设备中，单片机已广泛用于电视机、录音机、电冰箱、电饭锅、微波炉、洗衣、高级电子玩具、家用防盗报警等各种家电设备中。
在计算机网络和通信、医用设备、工商、金融、科研、教育、国防、航空航天等领域都有着十分广泛的应用。
随着科技的发展，液位测量技术趋于智能化、微型化、可视化。
本设计思想是用单片机做下位机,PC机做上位机，单片机和PC机相结合对水箱液位进行测量和监控。
该设计要求具有一定的智能化，可操作性和稳定性好。
1．1 课题背景与研究意义在工农业生产中,常常需要测量液体液位。
随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。
低温液体(液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用,作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中,保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置.1．2 国内外研究现状及发展液位测量的方法比较多,依据测量方式的不同可分为接触式与非接触式两种类型。
●接触式测量法接触式测量法是指测量用传感器直接与容器内存储液体相接触,从而获得测量参数的方法。
本方法所使用的电容通常由两块圆柱形极板或一个探极与罐壁构成.当液位不同时，电容器的介电常数就不同，故电容量也不同.在此基础上可以把电容量转化为电压、相移、频率、脉宽等物理量，再进行测量.电容式液位测量装置通常结构简单、灵敏度高、稳定性好、动态响应快,适合于恶劣的工作环境,生产成本也不高；但电容液位测量器需要考虑温度补偿，且介质的成分、水分、温度、密度等不确定变化因素直接影响测量结果的准确性,另外检测电路比较复杂，尤其是检测微小电容量的变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
湖南科技工业职业技术学院毕业设计论文设计课题：水位监控系统班级：姓名：学号：专业：机电一体化教研室：指导老师：联系电话：E-mail：1/ 29(水位监测系统)水位监控系统目录摘要 (3)1前言 (4)1.1课题背景 (4)1.2国内外研究的现状 (4)1.3使用单片机实现水体液位控制的优点 (5)1.4系统的总体研究方案 (5)1.4.1系统硬件总体方案 (5)1.4.2系统软件总体方案 (6)1.4.3设计的研究进程 (6)2系统硬件设计 (7)2.1核心芯片A T98C51单片机 (7)2.2液位传感器设计 (10)2.3 压力传感器的基本特性 (13)2.4A D C0832A/D转换器 (16)2.4.A D C0832转换芯片 (18)2.5.L E D显示管的设计 (20)3软件的设计 (22)3.1 软件设计流程图 (23)3.2 水位检测的主程序 (24)4结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)2/29毕业设计论文摘要本文主要设计了一种液位控制器，它以AT89C51作为控制器，通过AT89C51单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示。
本系统是基于单片机的液位控制，在设计中主要有水位检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现液位控制。
主要用水位传感器检测水位，用六个控制按键来实现按健控制，用三位7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。
把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵或排水泵，来实现对液面的控制,从而实现单片机自动控制液面的目的。
本设计用单片机控制，易于实现液位的控制,而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点。
关键词：AT89C51单片机; 模数转换; 水位控制; 自动控制1 前言1.1 课题背景液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势:1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。
3) 具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员3/ 29(水位监测系统) 在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。
单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。
单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。
一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。
1.2 国内外研究的现状目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。
在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。
上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。
一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上,已积累了很多经验,奠定了基础,进入了国际市场。
我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上,与其他发达国家相比还存在差距,但是我国的研究人员已经克服很多困难,并在不断的摸索中前进,有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水平,这是发展趋势。
1.3 使用单片机实现水体液位控制的优点使用单片机实现水体液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点。
采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器测量水位，可有效保证水位的自动控制，能更好地对水体水位进行自动化控制,避免了工作人员在现场进行检测操控,方便了人员对液位系统的控制,控制方便且系统稳定性能好；单片机不仅有体积小，4/29毕业设计论文安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广，同时有助于发现可能存在的故障，通过微机实现给水系统的自动控制与调节，维持稳定系统，保证安全经济运行。
本文就是采用8051单片机为核心芯片的一种水体水位控制系统，具有较高的实用价值和优越性。
本系统与PLC控制系统相比大大降低了使用成本,提高了控制运行速度。
根据仿真模拟运行的结果表明,该系统能很好的运行,将液位控制在给定的范围内,对过高和过低进行安全报警,稳定性能好,容易操作和控制,保证了生产的正常进行。
1.4 系统的总体研究方案本设计是采用8051单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时, CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或打开排水泵。
1.4.1 系统硬件总体方案系统的原理是采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器对液面进行控制,通过四对传感器分别安装在现场的四个不同的位置，由上至下测量水体的液位值,。
并把这四个液位状态通过模数转换器ADC0809传到单片机中,在通过3位七段LED显示器显示出液位的四种状态及报警安全提示。
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。
本设计主要运用了液位传感器测液位,第三章将着重介绍。
1.4.2 系统软件总体方案水位检测是通过四对由高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对水位进行检测。
当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。
由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水阀控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出5/ 29(水位监测系统) 故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开始加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。
本系统所使用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机与组态软件技术对工业生产过程进行自动控制有着重要的意义。
其优越性主要在于：首先，通过对水体液位进行的简易方便的操纵，可以准确得控制水泵进行添加水或放水以适应工作的需要，操作简单，经济效益好。
其次，水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。
随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业以及其他方面的微机控制必将得到更加广泛的应用。
1.4.3 设计的研究进程本设计第二章对系统进行硬件分析,主要介绍了本设计所使用的核心芯片AT89C51,重要对其端口进行介绍,介绍其功能与用途,还介绍了液位传感器、数模转换ADC0832、执行设备、LED显示和报警装置,介绍了他们的原理、结构和电路连接，另外我着重介绍了本设计所使用的传感器,因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用,尤其对检测精确度起着重要的作用。
第三章我介绍了整个系统的软件设计。
2 系统硬件设计广泛的液位控制系统包括对水体的液位，压力等的控制，本系统只侧重于介绍液位的控制。
液位控制是利用由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器，把液位的状态转换成模拟信号,再通过模数转换器ADC0832把输出状态直接接到单片机的I/O接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接LED进行显示,实现液位的报警和键盘的显示与控制；下图即是液位控制系统：6/29毕业设计论文7 / 29图2-1 基于单片机的液位控制系统由上图可观察到传感器通过对液面进行测量，输出模拟信号，再通过模数转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过AT89C51单片机的运算控制，在通过LED 进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示之后再通过对阀门的开启实现对水体的液位进行调节控制,阀门的驱动设备是电动机。
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AT89C51。
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AT89C51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。
整个系统电控部分以ATMEL 公司的AT89C51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AT89C51外置EPROM 程序控制结构，则造成控制线不够；而AT89C51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控制执行装置 C PU LED 显示 其他装置传感器(水位监测系统) 很大的提高。