毕业论文基于51单片机控制的水塔自动供水系统设计
基于单片机的水塔控制系统
基于单片机的水塔控制系统基于单片机的水塔控制系统基于单片机的水塔控制系统设计摘要水塔是大型养殖场必不可少的部件，主要的功能是为家畜提供饮用水，冲洗养殖圈。
对水塔的管理不仅仅决定了家畜的生长，而且也关系着养殖场的收益。
在传统的管理方式下，水塔的管理是由相应的工作人员对水塔进行监视。
然而，人工管理方式存在很大的弊端，例如对水塔中水位的控制，要时刻的监控，尤其在夜间时，工作人员稍有疏忽，就会出现缺水现象。
若家畜缺水，家畜就会饮用地面上的脏水，这将致使家畜生病，不利于家畜的健康生长；若情况较为严重，将导致家畜在养殖圈中踩踏、撕咬，就会发生伤亡，直接降低养殖场的收益。
因此，对水塔的管理显得十分重要。
如果能够使用精密的、自动化的控制系统，则可以最大限度的降低缺水机率，同时也能有效提高养殖场的收益。
本文设计的是以单片机作为控制中心，运用单片机控制技术管理水塔中的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。
该水塔控制系统操作方便、降低工作人员的工作量，比较符合养殖场对水塔的管理。
关键词单片机水位控制报警引言 1.1 研究意义在当社会经济高速增长的同时，水在人们的生活、生产中起着重要的作用。
一旦出现缺水，轻则给人们生活带来极大的不便，重则出现造成严重的生产事故并造成不可挽救的经济损失。
因此，对供水系统的控制显得十分重要。
水塔是我国广泛应用的供水系统，传统的水塔水位控制方式存在很大的弊端，需要工作人员的时刻监控，不仅劳动强度大，而且工作效率低，最重要的是供水的安全性难以保障。
而自动控制则不需要工作人员的时刻监控，水塔控制系统能自动地调节水塔中的水位以保持恒定，以满足人们生活中用水需求。
在大型养殖场中，对家畜的饮用水控制显得十分重要，稍有不慎则会出现缺水现象。
若家畜缺水，家畜就会饮用地面上的脏水，这将致使家畜生病，不利于家畜的健康生长；若情况较为严重，将导致家畜在养殖圈中踩踏、撕咬，就会发生伤亡，直接降低养殖场的收益。
单片机，它是在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分，它的出现使众多自动化控制系统得以实现。
基于单片机的水塔水位自动控制系统的设计【开题报告】
开题报告电气工程及其自动化基于单片机的水塔水位自动控制系统的设计一、课题研究意义及现状不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。
一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。
如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由此必须进行自动化控制系统的改造。
从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计低成本、高实用价值的控制器。
该设计采用分立的电路实现超高、低警戒水位处理,实现自动控制,而达到节能的目的,提高了供水系统的质量。
本次课题的研究意义：1.通过这次的设计，更加深了对单片机理论方面的理解。
2.掌握单片面的内部模块的应用。
3.了解和掌握单片面应用系统的软硬件的设计过程，方法及实现。
4.通过这次的商讨也培养了我独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。
5.通过外文翻译在一定的程度上加强了我的阅读能力。
水箱水位控制系统的技术已比较成熟,有简单机械式控制装置的系统,也有复杂控制器控制的系统。
目前对水箱水位控制的系统大致可分为以下2种:(1)机械式控制系统。
机械式控制系统结构简单、成本低廉。
但这种控制装置故障多,误动作多,且只能单独控制,与计算机进行通信较难实现。
(2)交流调压/变频调速控制系统。
该系统是通过安装在水泵出口管道上的压力传感器,把出口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变换成数字信号传送到单片机,经单片机运算和给定参量的比较,进行PID运算,得出调节参量;经由D/A变换给调压/变频调速装置输入给定端,控制其输出电压变化,来调节电机转速, 以达到控制水箱水位的目的。
二、课题研究的主要内容和预期目标随着城市高层建筑供水问题的日益突出，保持供水的自动控制、提高供水质量是相当重要的；同时要求保证供水的可靠性和安全性。
基于单片机的水塔水位控制系统设计学士学位论文
摘要在当今社会，水塔水位控制系统在我们的各个行业中占有很重大的作用，在大型养殖场中为家畜提供饮用水，冲洗养殖圈；在工业生产中通过水塔控制系统来排放污水。
然而传统的水塔控制系统存在很大的不足，需要工作人员时刻监控，需要的劳动力十分强大，而且还会带来很多不足，轻则给人们的生活带来很大的不便，重则出现造成很大的事故和经济损失。
本次设计采用基于单片机水塔水位控制系统，为了使实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。
首先通过实时检测测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。
因此，这里给出以STC公司的STC89C52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、处理等功能，并在Proteus软件环境下实际仿真。
系统程序语言是使用比较广泛的C语言进行编写，结构清晰，达到的系统控制效果很好。
实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。
该基于单片机的水塔水位控制系统方便，降低工作人员的工作量提高了整体的效率。
关键词：水塔控制；单片机STC89C52；Proteus软件；C语言AbstractIn today's society, the water tower water level control system plays very important role in our various industries, in large farms for livestock with drinking water, irrigation farming circles; in industrial production by water tower control system to discharge the sewage. However traditional water tower control system in the presence of a lot of problems and need to staff time monitoring and need of labor force is very strong, but also brings many problems, light to people's life bring inconvenience, re appeared a lot of accidents and economic loss caused by. By the design of control system based on MCU for water tower water level, in order to make the actual process of water to ensure water level within the allowed range of floating, the voltage control level. Firstly, the water level is measured by real-time detection, so as to control the motor and ensure the normal water level.. Therefore, given here to STC STC89C52 microcontroller as the core device of the water tower water level detection control system design and simulation, to achieve the detection of the water level control and treatment function and under the environment of the Proteus Software simulation. System programming language is the use of a wide range of C language, structure clarity, to achieve the system control effect is good. Experimental results show that the system has good detection control function, portability and scalability.. The water level control system based on MCU is convenient, reduce staff workload and improve the overall efficiency.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
毕业论文(设计)：基于51单片机控制的水塔自动供水系统设计
毕业(设计) 论文题目：基于51单片机控制的水塔自动供水系统系部：电气工程与自动化系专业：自动化技术班级：电气A0701班姓名：李月鹏指导教师：陈毅朋、张慧明山西综合职业技术学院摘要微型计算机SCMC，简称单片机，又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，可进行简单运算和控制。
虽然单片机只有一个芯片，但无论从组成还是从功能上看，它已具备了计算机系统的属性，是一个简单的微型计算机。
单片机以其体积小、功能全、价格优等种种优势充斥着整个市场。
现在，单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、导航系统、家用电器等。
单片机开发出的各种产品遍布于我们日常生活中的每个角落。
为了加深对单片机智能型控制器的了解，经过综合分析，本次设计最终选取了由51单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，本文对单片机水塔水位控制系统进行了整体设计，完成了单片机水塔水位控制系统硬件接线图和流程图以及单片机内部控制程序设计，并完成了开发板模拟仿真过程。
通过此次设计过程，自己在分析问题、解决问题方面的能力得到了很大程度的提高。
关键词：MCS-51单片机液压传感器AD转换水塔水位检控目录引言 (3)1、系统设计方案比较及论证 (3)2、系统原理框图 (4)3、工作原理 (4)4、硬件设计 (4)4.1 STC89C52RC单片机简介 (4)4.2 锁存器(74HC573)简介 (5)4.3 ADC0804简介 (6)4.4 单片机与继电器及蜂鸣器的接口电路 (7)4.5 井中缺水信号检测电路 (8)4.6 压力传感器介绍 (9)4.7 LCD1602液晶显示屏接线图及其引脚功能图 (10)4.8 开关电源部分 (10)5、软件设计 (12)5.1 程序流程图 (12)5.2 程序流程图解析 (13)6、实验仿真结果 (13)7、结束语 (13)致谢 (14)附录 (15)附录1 PCB原理图 (15)附录2 C程序 (16)参考文献 (26)基于51单片机控制的水塔自动供水系统山西综合职业技术学院李月鹏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。
[毕业设计]基于51单片机的水箱控制系统
![[毕业设计]基于51单片机的水箱控制系统](https://img.taocdn.com/s3/m/f8474b17866fb84ae45c8d36.png)
论文设计说明书题目：海丰热电公司800立方米水箱单片机控制系统姓名：指导教师：摘要本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以8051单片机为核心控制庆丰热电公司的800立方米的水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。
该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。
本文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。
关键词：单片机水位控制报警目录摘要 (1)目录 (2)一、单片机的说明 (3)1、8051单片机简介 (3)2、单片机的时序 (5)3、引脚极其功能 (6)二、水箱给水设备系统的构成 (10)三、本系统8051单片机控制部分 (12)四、本系统的工作原理 (13)五、主程序框图 (14)六、本系统程序清单 (17)七、附录：本系统电路图 (21)一 8051单片机系统说明1． 8051单片机简介目前，8051单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。
89C51是Intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。
每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个256K的片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。
最高允许振荡频率是12MHZ。
以上各个部分通过内部总线相连接。
下面简单介绍下其各个部分的功能。
中央处理器CPU是单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序，并逐条执行指令，它是由8位算术／逻辑运算部件(简称ALu)、定时／控制部件，若干寄存器A、B、B5w、5P以及16位程序计数器(Pc)和数据指针寄存器(DM)等主要部件组成。
基于单片机的智能水塔水位控制系统设计_袁新娣
基于单片机的智能水塔水位控制系统设计＊袁新娣(赣南师范学院物理与电子信息学院,江西赣州 341000)摘 要:为了克服传统的浮子系统控制水塔水位的不足,本论文设计了一种实时无线水位智能监测系统,该系统以A T 89S 52单片机为核心,通过安装在水塔上的超声波传感器测量出水位后,单片机与设定的水位上下限进行比较决定是否接通或断开抽水机电路,同时该单片机通过无线发射器把数据发至中控室的单片机以显示水塔水位.论文从硬件设计与软件设计两方面进行了阐述.实践表明:该系统简单可靠,实用性较强.关键词:水位;单片机;超声波传感器;无线发射器中图分类号:T P 212.11 文献标识码:A 文章编号:1004-8332(2010)06-0052-031 系统概述目前,我国处理生活或工厂供水主要采用的是水塔形式,为了防止水塔水位过高而溢水,或水过少而出现用水时的等待现象,应当控制塔内水位始终保持在一定范围.目前,控制水塔水位常用的方法是由浮子检测水位,通过浮子杠杆原理接通或断开抽水机工作电路,这种系统精确度与可靠性都不高,而且很难实时查看水位高低,如果要调整控制水位的上下限也非常不方便.本论文设计了一种智能水位控制系统,首先通过传感器实时检测水塔水位,然后把水位数据传送到水塔处的单片机,单片机把数据与所设定的水位上下限作比较,如果水位低于下限,则启动抽水机抽水,保证水塔的水足够,如果水位达到了上限,则及时停止抽水,防止“溢塔”而浪费水,并且水位的上下限随时可以根据实际情况由拨码开关进行调整;同时该单片机控制无线发送器把水位数据发送到中央控制室的单片机处显示,实现实时监测目的.此系统可以对单个水塔水位进行控制,也可以扩展到对一定距离范围内的多个水塔进行控制.2 系统硬件设计2.1 系统框图图1 系统总体框图系统总体框图如图1所示.由图中可以看出,系统主要由水位检测及无线发送部分和水位数据无线接收两部分组成,控制的核心元件是单片机.图1中的(a )部分是安装在水塔处,(b )部分安装在中央控制室实现水位显示.其中(a )的超声波接收与超声波发送模块用于水位的测量,N R F 24L 01无线发送模块用于把水位数据实时发送到(b )中的N R F 24L 01无线接收器.数据的显示使用液晶显示器L C D 1602.在实际运用中,水位检测及无线发送部分可以扩展到125个,而水位数据无线接收部分只需一个,这就是多发一收,从而实现对一个区域内多个水塔的水量进行监测控制.2.2 系统主要模块硬件设计2.2.1 单片机控制器的介绍该系统中,单片机是控制的核心模块,分析处理传感器检测的数据,接收或发送数据等.本系统采用的单片机是A t m e l 公司生产的A T 89S 52,该单片机是一种低功耗、高性能C M O S 8位微控制器,使用高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C 51产品指令和引脚完全兼容.A T 89S 52具有以下标准功能:8k 字节F l a s h ,2010年 赣南师范学院学报 №.6第六期 J o u r n a l o f G a n n a n N o r m a l U n i v e r s i t y D e c .2010＊收稿日期:2010-09-15 修回日期:2010-10-19 作者简介:袁新娣(1974-),女,江西瑞金人,赣南师范学院物理与电子信息学院讲师,主要从事电子信息方面教学与研究.DOI :10.13698/j .cn ki .cn36-1037/c .2010.06.026256字节R A M ,32位I /O 口线(P 0,P 1,P 2,P 3),看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路等,更详细的原理请参照参考文献[1].2.2.2 超声波收发器模块的设计本系统使用超声波收发器作为测量水塔水位的传感器.该器件能测量自身到水面之间的距离,由超声波发送电路和超声波接收电路组成,本模块的设计主要参照了参考文献[2]来进行的.超声波发射电路原理如图2所示,单片机的P 2.4端口发出40K H Z 的方波信号,然后信号分成两路送出,其中的一路经反向器74L S 4069后送到超声发射管T 的一个电极,另一路经两次反向后送到发射管T 的另一个电极,这样做目的是为了增强超声波发射强度和提高电路驱动能力.电阻R 1和R 2作为上拉电阻作用有两个:第一是提高反向器输出高电平的驱动能力;第二是增加超声波发射管T 的阻尼系数,缩短自由振荡的时间.超声波接收电路原理如图3所示,该部分主要由超声波接收探头R 及红外检波接收芯片C X 20106A 组成,因接收芯片C X 20106A 的载波频率为38K H Z ,而上述超声波发射电路发出的超声波频率为40K H Z ,两者较为接近,所以利用该芯片制作超声波接收电路.实验表明,无超声波信号时C X 20106A 输出高电平,有信号时输出一个脉冲信号,且具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力.图2 超声波发射电路 图3 超声波接收电路 图4 n R f 24l 01与A T 89S 52连接电路当系统工作时,由单片机P 2.4端口发出的40K H Z 的方波信号经过驱动电路使超声波发射器T 发出一定强度的超声波信号,当超声波信号遇到障碍物时就会被反射回来,反射回来的超声波信号被超声波接收器R 所接收,接收到的信号经过信号处理电路的处理送入到单片机的P 3.2端口,单片机根据发送与接收的时间差计算出传感器到水面的距离X ,再由安装时传感器到水塔底部的距离H (已知值),计算出当前水的剩余量h =H-X .2.2.3 N R F 24L 01无线发送器与无线接收模块设计发送器安装在水塔单片机处,接收器安装在中控室单片机处,发送器用来实时发送当前的水位数据,接收器实时接收发送器发来的水位信号,实现远程监测的目的.N R F 24L 01是无线数据传输单片射频收发芯片,工作于2.4～2.5G H z 、I S M 频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通信频道可通过程序进行配置,芯片能耗非常低[3].N R F 24L 01是一个独立的模块,通过S P I 接口和外部控制器件进行数据交换,如果外部控制器件没有S P I 接口可以用普通I /O 口模拟,本系统选用的A T 89S 52则带有可灵活配置的S P I 接口可以方便地和N R F 24L 01连接.单片机与N R F 24L 01的连接如图4所示,电源为3.3V .2.2.4 抽水机模块设计抽水机控制主要是通过用小电压去控制抽水机的工作电路,这里用单片机的P 1.5和P 1.6去控制双向可控硅的通断,从而控制抽水机电路的通断.电路图如图5所示.图5 抽水机控制电路抽水机控制电路中,既能用单片机去控制,也可通过手动去控制,这使得抽水机的控制更灵活,也可避免当单片机控制器出错时,抽水机失控的情况.当开关S W 2闭合时,单片机发出的通断信号可以被抽水机接收,实现在下限水位自动抽水与上限水位自动停止抽水,此时只要手动改变开关S W 1的状态就可将当前的抽水机工作状态切换为相反,所以既体现了手动控制也体现了自动控制.当开关S W 2打开时,也就断开了自动控制功能,此状态主要用于当单片机控制异常时,断开自动控制信号,但此时手动53第6期 袁新娣 基于单片机的智能水塔水位控制系统设计控制功能还是存在的,只要改变开关S W 1的状态也可将抽水机状态切换为相反.2.2.5 测量范围设置模块及显示模块的设计这两个模块相对比较简单,测量范围设置也即水位控制的上下限设置,主要由拨码开关组成,通过单片机的P 1.0～P 1.3口去识别拨码开关各个位的输入状态,输入状态决定对应的测量范围,我们可以根据实际的水塔高度设置水位的上下限. 图6 系统软件主流程图水位的显示使用的是L C D 1602液晶模块,L C D 1602内部的字符发生存储器(C G R O M )已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等.每一个字符都有一个固定的代码,所以对该部分的编程也变得简单了.该系统的中控室单片机连接的L C D 1602与水塔处单片机连接的L C D 1602显示的内容同是水塔的水位,与单片机的连接也是相同的,即将单片机的P 0.0～P 0.7对应接到1602的7～14脚作为数据引脚,P 2.5～P 2.7对应接到1602的4～5脚作为控制引脚,电源用5伏.3 软件设计本系统软件采用C 语言进行开发,软件部分也主要分为两个部分,第一是水位检测并无线发送水位数据部分;第二是水位数据无线接收部分,主流程图如图6所示.超声波发生子函数是通过单片机的P 2.4端口发送8个超声波脉冲信号,同时把定时计数器T 0打开进行计时.水位检测主函数利用外中断0检测返回的超声波信号,一旦接收到返回的超声波信号(即I N T 0引脚呈现低电平),立即进入中断服务函数.进入中断后,首先关定时计数器T 0停止计时,将测距成功标志位赋1,并将信号传送的时间值转换为信号传输的距离值;然后再将此距离值转换为水的剩余量,并显示;最后根据剩余量值判断是抽水还是不抽水,如果水的剩余量大于等于90%,则停止抽水,如果水的剩余量小于等于10%,则开始抽水,如果水的剩余量在10%到90%之间,则抽水机保持当前状态.如果等待30M S 接收不到超声波信号,则不进入距离计算函数,但还会有显示,显示的是上一次测得的数据,但无论如何都会无线发送当前显示的数据.在无线接收程序中只要有数据发过来,就进行实时接收与显示.(程序略)4 结束语本系统的设计实现了对水塔水位的精确控制与检测,并且可以方便地根据实际情况调整测量范围,能有效地防止“空塔”和“溢塔”的现象.该系统设计简单,成本便宜,使用方便,稳定性较好,具有很好的实用意义.参考文献:[1] 孙育才,王荣兴,孙华芳.A T M E L 新型A T 89S 52系列单片机及其应用[M ].北京:清华大学出版社,2006.[2] 李永鉴,刘国安.简易超声波测距仪的制作[J ].福建电脑,2006(7):131-132.[3] 刘靖,陈在平,李其林.基于n R F 24L 01的无线数字传输系统[J ].天津理工大学学报,2007,23(3):38-40.D e s i g na b o u t Wa t e r T o w e r 's Wa t e r L e v e l C o n t r o l S y s t e mB a s e d o nS i n g l e -c h i pC o m p u t e rY U A NX i n -d i(S c h o o l o f P h y s i c s a n dE l e c t r o n i c a l I n f o r m a t i o n ,G a n n a n n o r m a l u n i v e r s i t y ,G a n z h o u 341000,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o o v e r c o m e t h e s h o r t c o m i n g o f t h e t r a d i t i o n a l w a t e r t o w e r 's w a t e r l e v e l c o n t r o l s y s t e m,a n i n t e l l i g e n t a n d r e a l -t i m e w a t e r l e v e l c o n t r o l s y s t e mi s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .T h i s s y s t e m i s m a n a g e db y t w o s i n g l e -c h i p c o m p u t e r s A T 89S 52.A f t e r t h e u l t r a s o n i c s e n s o r m e a s u r e s t h e w a t e r l e v e l ,t h e A T 89S 52a n a l y z e s t h e d a t a a n dd e t e r m i n e s t h e w o r k i n g s t a t e o f t h e p u m p b a s e d o nt h e s e t w a t e r l e v e l .A t t h e s a m e t i m e ,t h ed a t aa b o u t w a t e r l e v e l i s t r a n s m i t t e dt h r o u g h w i r e l e s s t r a n s m i t t e r t o a n o t h e r A T 89S 52a n dd i s -p l a y s i n t h e c o n t r o l r o o m .T h e h a r d w a r e a n ds o f t w a r e a b o u t t h e c o n t r o l s y s t e ma r e d e s c r i b e d i nt h e p a p e r .E x p e r i m e n t s h o w e d t h a t t h e s y s t e m i s s i m p l e a n dr e l i a b l e .K e yw o r d s :w a t e r l e v e l ,s i n g l e -c h i pc o m p u t e r ,u l t r a s o n i c s e n s o r s ,w i r e l e s s t r a n s m i t t e r 54赣南师范学院学报 2010年。
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文
基于单片机的水位控制系统设计毕业论文目录河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................ 错误!未定义书签。
河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 ........................................................ 错误!未定义书签。
摘要 ............................................................................................................................ 错误!未定义书签。
ABSTRACT ............................................................................................................... 错误!未定义书签。
1. 绪论 (2)1.1 研究背景 (2)1.2研究现状 (2)2.设计任务及要求分析 (3)2.1 设计任务及要求 (3)2.1.1 设计任务 (3)2.1.2 设计要求 (3)2.1.3 要求分析 (3)3. 系统方案论证与选择 (3)3.1方案设计 (3)3.2 系统整体方案 (5)3.2 各单元电路方案论证 (5)3.3 主要模块简介 (7)3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7)3.3.2 1602液晶显示器 (9)4. 硬件电路设计 (13)4.1 单片机最小硬件系统电路 (13)4.2水位显示电路 (13)4.3 水位调整及其报警电路 (15)4.4初值设置按键电路 (15)5. 程序设计 (16)5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16)5.2 水位控制系统主程序 (16)6. 实物调试与测试 (16)6.1实物图 (17)6.2 测试结果分析 (17)7. 结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (20)附录 (21)河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 (30)河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 (31)河西学院本科生毕业论文（设计）答辩记录表 (36)1. 绪论1.1 研究背景水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。
基于单片机的水塔水位控制系统设计
基于单片机的水塔水位控制系统设计社会在不断的发展和进步，人们的生活水平也在逐步提高和发展，我们的生活已经越来越离不开便捷的全自动控制系统，微型计算机发展是其中的一个不可或缺的重要分支，单芯机具有高可靠性，高性价比，低功耗，低电压等优点，以单片机为核心的全自动控制系统已经取得了广泛的应用前景和使用范围。
本篇论文是基于单片机的水塔水位检测系统设计。
设计该系统主要是针对应用单片机的自动运行技术，使得水塔水位始终保持在一定范围内，从而确保连续正常的供水。
本设计是以STC89C51单片机为核心的水塔水位检测系统，用以检测水位并对其进行控制、报警以及相应的处理功能，同时在Proteus仿真软件环境中进行仿真测试。
测试结果表明，设计的系统具有一定的检测和控制功能，并且能够应用于实际生产生活当中。
关键词：水位检测；单片机；报警；1 绪论 (5)1.1研究背景 (5)1.2国内外研究现状 (5)1.3研究目的与意义 (6)2 系统总体设计 (7)2.1设计要求 (7)2.2系统设计方案 (7)2.3系统工作原理 (8)3 系统硬件设计 (8)3.1硬件设计 (8)3.2中央处理器模块 (12)3.3继电器控制阀门模块 (13)3.4水位检测系统的整体电路仿真图 (13)4 系统软件设计 (14)4.1软件功能概述 (14)4.2主程序设计 (14)4.3LED显示子程序 (15)5 联调与测试 (16)5.1调试过程 (16)5.2硬件调试 (16)5.3软件调试 (16)5.4功能实现 (16)结论 (17)附录A：系统原理图 (20)附录B：系统PCB图 (21)附录C：系统仿真图 (22)附录D：系统源程序 (23)1.1 研究背景在现实生活生产当中，经常会遇到测量液体液位的问题。
国家工业在迅速发展，液体液位测量技术也被广泛应用到化学化工、医学药物、食品安全、石油开采等各行各业中。
液氧、液氮等低温液体现如今也得到了广泛的应用，因此，作为贮存相应低温液体的容器也要保证能承受其相应的载荷；在冶炼工业中，锅炉汽包液位、除氧器液位、汽轮机凝气器液位、高、低压加热器液位等，保持在一定范围内是设备安全运行的基础保障；在实际科研与学习当中也经常会遇到需要进行液位测量与控制的实验装置。
基于51LPC单片机的智能供水控制器的设计与实现
目录引言--------------------------------------------------------------------------------1 1 系统设计-----------------------------------------------------------------------2 1.1 方案比较----------------------------------------------------------------------------------2 1.1.1 传感器选择方案------------------------------------------------------------------------2 1.1.2 A/D转换方案----------------------------------------------------------------------------2 1.1.3 单片机复位方案------------------------------------------------------------------------2 1.1.4 单片机起振方案------------------------------------------------------------------------3 1.1.5 驱动显示方案---------------------------------------------------------------------------3 1.1.6 电机驱动方案---------------------------------------------------------------------------3 1.1.7 电机选择方案---------------------------------------------------------------------------3 1.2 方案论证-----------------------------------------------------------------------------------3 1.2.1 总体思路---------------------------------------------------------------------------------31.2.2 设计方案---------------------------------------------------------------------------------42 硬件部分-----------------------------------------------------------------------4 2.1 51LPC单片机简介------------------------------------------------------------------------4 2.2 单元模块设计-----------------------------------------------------------------------------4 2.2.1 A/D转换设计----------------------------------------------------------------------------4 2.2.2 起振电路设计---------------------------------------------------------------------------5 2.2.3 数码显示设计---------------------------------------------------------------------------5 2.2.4 电机驱动设计---------------------------------------------------------------------------6 2.2.5 电机控制---------------------------------------------------------------------------------6 2.2.6 报警电路---------------------------------------------------------------------------------82.3 系统整体分析-----------------------------------------------------------------------------83 软件设计-----------------------------------------------------------------------8 3.1 详细流程图--------------------------------------------------------------------------------8 3.1.1 主程序------------------------------------------------------------------------------------9 3.1.2 中断子程序------------------------------------------------------------------------------9 3.1.3 GAODU子程序------------------------------------------------------------------------10 3.1.4 查表子程序-----------------------------------------------------------------------------11 3.1.5 状态子程序-----------------------------------------------------------------------------12 3.1.6 状态控制子程序-----------------------------------------------------------------------154 结论---------------------------------------------------------------------------18 参考文献------------------------------------------------------------------------19 附录------------------------------------------------------------------------------20摘要本设计从分析水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于51LPC单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。
毕业论文：水塔自动上水系统的设计
毕业设计课题水塔自动上水系统的设计学生姓名学号业电子信息工程班级院（系）指导教师职称第一章绪论1.1 题目研究背景今社会电子技术、计算机技术息信处理技术等正在发展，许多工业、农业也在逐步的智能化发展，在用水方面，它们不在是靠人工一天不停的检测来进行控制抽水供用，这样容易耗费大量的人力和物力，使用智化的水塔自动上水，它能在缺水时自动开使抽水补给所需的用水，节省了大量的时间、劳力和物力，也给人们在用水带来了更大的方便。
水塔的自动上水经历了继电式自动上水装置，晶体管自动上水装置，集成式自动上水装置，微处理器自动上水装置。
电继式采用了三个探测电极来检测水位的高低，使继电器开启或闭合来控制电机开停来达到控制水位的目地；晶体管自动上学装置用两只三极管的导通、管断，从而控制继电器达到控制水位的目的。
；集成式自动上水在以前的基础上晶体更加先进、灵敏可靠和耐用；微处理器采用了先进的高新技术来控制现代的水塔水位自动控制系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。
因此，水塔水位自动控制系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。
从某种程度上来说，水塔水位自动控制系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。
1.2毕业设计题目研究意义对于当今社会的发展，高楼越来越多，工厂也越来越多水塔自动上水的应用也越来越广泛，水塔自动上水系统的设计符合当今社会的需求，它的成本较低，多半在人的接受范围，使用起来也非常方便，没水时它能自动补充水，不需人长时间的监控着它。
它解决了高楼用水难的问题，有很大的实用性，同时也体现了它的社会价值。
第二章设计系统框图与工作原理水塔自动水控制控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
自动检测水位的检测系统能根据水位变化的情况自动调节。
水塔自动上水控制采用单片机进行主控制，利用水的导电性测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，用单片机对接收到的信号进行数据处理，完成水位的检测、控制及故障报警等功能。
基于AT89C51单片机的水位控制系统的课程设计
基于单片机的水位控制系统设计目录1概述 (2)2设计的基本任务和要求 (3)2.1 基本功能 (3)2.2塔水位控制原理 (4)2.3 系统硬件总体方案 (4)3控制系统方案设计 (4)3.1系统硬件方案 (4)3.2 核心芯片AT89C51单片机 (5)3.3系统软件总体方案 (6)4.Proteus设计与仿真 (7)4.1元器件清单 (7)4.2基于单片机水位控制原理图5 (8)4.3基于单片机的水位控制PCB图6 (8)4.4水位检测的主程序 (9)4.5 实验仿真结果 (12)4.6 结语 (12)5 设计体会 (12)参考文献 (13)1概述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。
基于MCS-51单片机的水塔水位控制器的设计 正文+开题报告+任务书+文献综述
1绪论1.1课题背景水塔是用于储水和配水的高耸结构，用来保持和调节给水管网中的水量和水压。
水塔也是自来水设备中用来增高水的压力的装置，它是一种高耸的塔状建筑物，主要由水柜、基础和连接两者的支筒或支架组成，顶端有一个大水箱，箱内储水，塔越高，水的压力越大，也就能把水送到更高的建筑物上。
水塔的作用有两个，一是蓄水，在供水量不足之时，起着调节补充的作用。
二是利用水塔的高势，自动送水，使自来水有一定的水压扬程。
水塔按建筑材料分为钢筋混凝土水塔、钢水塔、砖石支筒与钢筋混凝土水柜组合的水塔。
水柜也可用钢丝网水泥、玻璃钢和木材建造。
过去欧洲曾建造过一些具有城堡式外形的水塔。
法国有一座多功能的水塔，在最高处设置水柜，中部为办公用房，底层是商场。
中国也有烟囱和水塔合建在一起的双功能构筑物。
按水柜形式分为圆柱壳式和倒锥壳式。
在中国这两种形式应用最多，此外还有球形、箱形、碗形和水珠形等多种。
支筒一般用钢筋混凝土或砖石做成圆筒形。
支架多数用钢筋混凝土刚架或钢构架。
水塔基础有钢筋混凝土圆板基础、环板基础、单个锥壳与组合锥壳基础和桩基础。
当水塔容量较小、高度不大时，也可用砖石材料砌筑的刚性基础[1]。
1.2 研究本课题的现实意义水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。
然后主控室再开动电机进行给排水。
很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。
同时也容易出差错。
因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。
水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本论文采用单片机进行主控制器，在水池上安装一个自动测水位装置。
利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用单片微机接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、控制及故障报警等功能。
论文答辩-基于单片机水塔水位控制器的设计
超声波接收电路
• 超声波接Leabharlann 头采用 与发射头配对的R， 先将超声波调制脉 冲转化为交变电压 信号，经运算放大 器放大后传送到音 频译码集成块 LM567CN的引脚3。 当输出端8脚由高电 平跃变为低电平时， 作为中断请求信号， 送至单片机处理。
报警电路
该系统采用的是声光报警，当系统 的液位超出或低于系统预先设定的 警戒水位时,蜂鸣器就会响铃同时相 应的发光二极管会发亮以提醒工作 人员注意并进行监控。该系统采用 了2只发光二极管分别代表超最高 警戒水位和超最低警戒水位,并用1 只蜂鸣器来进行报警。当液位高于 最高警戒水位时，P2.5为低电平， LED1发光；当液位低于最低警戒水 位时，P2.4为低电平，LED2发光； 当水位超最高警戒水位和超最低警 戒水位时，蜂鸣器都会响，系统自 动报警。
else {Warm = 1; } } else { Warm = 1; Motor1 = 0; Motor2 = 0; }
//其他情况 电机停止
报警模块
系统仿真
• 仿真部分我是用Proteus软件模拟仿真一座 25.5米的水塔，最高警戒水位为23米，最 低警戒水位为5米。
总 结
本次毕业设计，我通过咨询导师和到学校图书馆查阅相 关论文文献和参考书籍，熟悉了水塔水位控制器的工作 原理、特点、发展现状和趋势。经过对比各种方法的优 缺点和适用环境以及方案论证，我选用了超声波测量液 位法。硬件电路设计部分介绍了时钟电路、复位电路、 超声波发射接收电路等硬件电路的工作原理以及主控芯 片的选择和功能特性。系统软件采用的是模块化设计， 根据硬件电路写出各模块的流程图并用C语言编写了程 序。用Proteus软件进行了调试和仿真，系统模拟仿真的 结果表明：该控制器结构简单，准确度较高，且系统在 运行稳定性方面有较理想的结果，在现实应用中应该能 正常实现其作用。
毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的水塔智能水位控制系统设计
摘要水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，水塔供水的主要问题是塔内水位应该始终保持在一定范围内，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。
传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质最。
而智能控制系统的成本低，安装方便，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。
本论文介绍了一种由AT89C51单片机为主控元件的超声波水位测量系统。
超声波水位测量仪应用超声回波原理技术，在硬件部分，超声波发射电路将由AT89C51单片机控制的每隔固定周期的方波脉冲信号控制，以满足超声波发射探头的发射需要。
超声波接收电路对接收的回波进行发大整形，送回单片机。
系统以AT89C51单片机为设计核心，测量得到超声波的传播时间，计算出传播的距离，从而得到所要测量的水位距离,并通过LED显示出来。
软件部分，设计了中断程序、显示程序、主程序等。
使得程序部分适合硬件部分，使系统功能得以实现。
关键词超声波，AT89C51，水位测量目录1水塔水位自动控制系统概述 (4)1.1综述 (4)1.1.1 水塔水位自动控制系统 (4)1.2水位测量的分类 (4)1.2.1 按照原理分类 (4)2 超声波水位检测原理 (6)2.1超声波的水位检测介绍 (6)2.1.1 超声波基本性质 (6)2.1.2 超声波的特性 (6)2.1.3 超声波的衰减 (7)2.1.4 超声波的折射率 (7)2.1.5 水位介质中的声速与温度的关系 (8)2.2超声波水位检测探头 (9)2.3超声波探头的压电效应 (9)2.4超声波水位检测的理论分析 (10)2.5超声波水位计的优缺点与可行性 (12)2.6超声波水位检测的主要任务 (12)3 超声波水位探测系统的硬件设计 (14)3.1系统总体设计思想 (14)3.2发射电路设计 (14)3.2.1 发射电路工作原理 (15)3.2.2 发射电路的组成 (15)3.3接收电路的设计 (17)3.3.1 接收电路的工作原理 (18)3.3.2 接收电路的组成 (18)3.4显示模块 (20)3.5独立式按键 (22)4 超声波水位探测系统的软件设计 (23)4.1软件设计思想 (23)4.2中断程序 (23)4.3显示程序 (24)4.4主程序 (26)4.5按键扫描 (29)结论 (31)参考文献 (32)附件 (33)致谢 (36)1水塔水位自动控制系统概述1.1综述近年来，随着自动控制技术和工业迅猛发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究，水位仪表的研制得到了长足的发展，以适应越来越高的应用要求。
基于51单片机恒压供水系统设计
基于51单片机恒压供水系统设计摘要建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。
根据高校用水时间集中，用水量变化较大的特点，分析了校园原供水系统存在了耗能高，可靠性低，水资源浪费严重，管网系统待完善的问题。
提出利用自来水恒压供水和水泵提水相结合的方式，并配以变频器、软启动器、单片机、微泄露补偿器、压力传感器、液位传感器等不同功能传感器，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，使管网中的压力始终保持在合适的范围。
从而解决因楼层太高而导致压力不足及小流量时能耗大的问题。
另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省近四成。
结合使用可编程控制器，可实现主泵变频，副泵软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了电机的使用寿命。
关键字：恒压变频供水，单片机，差压供水，自动引言随着人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用，使供水设计得到了新的发展机遇，当前住宅建筑的规划趋向于更具有人性化的多层次住宅组合，人们不再仅仅追去立面和平面的美观和合理，而是追求空间上布局的流畅和设计中贯彻以人为本的理念，特别是在市场经济的浪潮中，力求土地使用效率的最大化。
于是选择一种符合各方面规范、安全又经济合理的供水方式，对我们供水系统设计带来了新的挑战。
恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。
供水压力值是根据用户需求确定的，传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施来实现，随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用，利用变频器、PID调节器、传感器、PLC等器件的有机组合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，实现恒压供水。
变频恒压供水系统主要特点1.节能，可以实现节电20%~40%，能实现绿色省电。
2.占地面积小，投资少，效率高。
3.配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。
4.运行合理，由于是软启和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减小了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。
基于单片机水塔系统设计毕业设计论文
基于单片机水塔系统设计毕业设计论文摘要供水是一个关系国计民生的重要产业。
传统的人工供水方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，而水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，为此很有必要对水塔水位进行自动控制。
为了达到节能的目的，提高供水系统的质量，考虑采用单片机技术，设计出一套实用水位自动控制方案。
该设计主要基于单片机的硬件电路设计，在硬件基础上合理配合软件，实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统，完成水塔水位控制系统的设计。
该控制系统由单片机控制部分、时钟显示部分、数码显示部分、电机控制部分、报警部分等构成。
再利用Proteus和Keil软件完成水塔水位控制系统硬件电路以及控制程序的设计，并进行了系统的调试和仿真。
因为它具有电路简单、操作方便、性能良好、可靠性高等优点，因此该设计具有一定的实用性。
关键字：供水；水塔水位；控制系统；单片机AbstractWater is an important property in the people's livelihood. Traditional artificial water supply is labor-intensive, low efficiency and difficult to guarantee security. However, the water tower level control system is widely used in water supply system of our residential community. For this reason, it is necessary for us to accomplish the automatic control of water tower level. In order to achieve energy saving and improve the quality of the water supply system, we can consider using Single-Chip Microcomputer technology and design a practical water level automatic control scheme. The design is mainly based on single-chip hardware circuit design. Based on hardware, the design is reasonable with software and achieves a control system of automatic water level control, automatic protection and automatic sound and light alarm. The control system consists of Single-Chip Microcomputer control section, clock display section, digital display section, motor control section, alarm section and so on. What’s more, we use Proteus and Keil software to complete the tower level control system’s design of hardware circuit an d control program and complete the control system’s debugging and emulation. Because it has the advantages of simple circuit, easy operation, good performance and high reliability. Therefore, this design has certain practical.Keyword：water supply; water tower level; control systems; SCM目录摘要 0Abstract (1)1 绪论 (4)1.1 课题研究背景 (4)1.2 课题设计意义 (4)1.3 课题研究状况 (5)2 设计方法及原理 (5)2.1 水塔水位的控制原理 (5)2.2 系统总体设计方案 (6)3 硬件设计 (7)3.1 硬件设计方案 (7)3.2 主芯片AT89C51 (7)3.3 光报警及显示电路 (10)3.4 键盘连接电路 (10)3.5 复位电路 (11)3.6 晶振电路 (11)3.7 数据采集电路 (12)4 软件设计 (13)4.1 程序流程图及其分析 (13)4.2 系统软件设计 (14)4.2.1Protues7软件概况 (14)4.2.2Keil介绍 (16)4.3 Protues与Keil C的联合仿真 (17)4.4 Keil C的调试步骤 (17)4.4.1建工程 (17)4.4.2新建文件 (18)4.4.3调程序转换成hex文件 (19)4.5 加文件到Protues (20)5 系统调试及仿真 (21)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)1 绪论1.1 课题研究背景在现在的科技发展中，科技给我们带来了丰富多彩，多样化的生活。
基于单片机的水塔水位控制系统的设计与仿真毕业论文
目录绪论 (1)1 总体方案 (2)2 水位控制硬件设计 (3)2.1电路总体框架图 (3)2.2LED数码管显示 (3)2.3电机驱动及显示 (4)2.4水位检测电路 (5)2.5声光报警电路 (6)3 软件部分 (7)3.1程序框图 (7)4 PROTUSE仿真显示 (8)总结 (11)参考文献 (12)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。
1 总体方案本设计基于电阻式传感器并以水槽水位为模型，鉴于单片机液位测量装置的测量准确、重复性能好、功耗低、使用寿命长等特点，所以该设计以单片机为基础的水槽水位控制系统。
在实际中，水位自动控制电路是通过水位传感器对水位进行采样，将采样信号的水位高度转换为0～5 V 的直流电压，再经过 A/D 转换[12]后，将转换所得的8 路并行数字量送入单片机进行处理来来驱动电机的启停等。
基于单片机的水塔水位自动控制系统
摘要在工业和农业生产过程中，经常需要测量和控制水位。
在日常生活中水位控制应用也相当广泛，如水塔、地下水、水电站的控制。
然而，随着世界人口不断增长，增加了人们的生活用水，过去由于频繁操作使用的继电器使水位自动控制系统会产生机械磨损，即不方便维护和更新，也不能满足实际需求。
本论文使用的是西门子S7-200系列PLC可编程控制器作为一个小水塔水位自动控制系统的核心，涉及到需要分析水塔水位功能的自动控制系统。
主要方法是通过水塔中的液位传感器来检测实际的水位，并通过PLC的CPU的智能扩展模块将得到的信息通过模拟量的转换传送给变频器，以控制水泵电动机的操作。
完成整个系统的自动供水过程。
如果水位低于或高于设定值时，危险警告信号将被发出。
本论文给出设计的基础上很好地执行PLC塔液位控制系统的具体过程。
并使用组态王软件画出水塔自动供水的动态流程。
关键字：水塔水位控制系统，PLC，液位传感器，组态王AbstractIn the industrial and agricultural production process, often need to measure and control the water level. In everyday life level control applications are quite extensive, such as control towers , groundwater, hydropower . However, with the growing world population , increasing people's living water , in the past due to the operation of the relay frequently used to make the water level automatic control system generates mechanical wear , which is not convenient to maintain and update , can not meet the actual demand.In this paper, using a Siemens S7-200 series PLC programmable controller as the core of a small water tower water level automatic control system, involving the need to analyze water tower features automatic control system. The main method is through the tower level sensor to detect the actual water level, and through the PLC CPU intelligent expansion module will transmit the information obtained by the conversion to analog converter to control the pump motor operation. To complete the entire process automatic water supply system. If the water level is lower or higher than the set value, the hazard warning signal will be issued. This paper gives specific processes perform well PLC tower level control system on the basis of design. Configuration software to draw and use automatic water tower dynamic processes. Keywords: tower water level control system , PLC, configuration king , level sensors目录1. 引言 (1)1.1 设计背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 主要研究内容 (2)2. 水塔水位控制系统方案设计 (4)2.1设计方案对比 (4)2.1.1传统的水位控制方案 (4)2.1.2PLC控制水塔液位的概述 (4)2.1.3对比的结果 (5)2.2基于PLC的供水方案设计 (5)2.2.1 系统控制要求 (5)2.2.2设计分析示意图 (7)2.3 确定设计方案 (8)3. 水塔控制系统硬件设计 (9)3.1简述 (9)3.1.1PLC的定义 (9)3.1.2 可编程控制器的分类 (9)3.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9)3.3 可编程控制器的工作原理 (10)3.4 PLC的选型 (11)3.5 CPU224应用介绍 (12)3.6 PLC扩展模块的选择 (12)3.6.1交直流输出模块 (12)3.6.2模拟量输出模块 (13)3.7系统的I/O分配表 (14)3.8 电机及驱动线路 (15)3.9检测元件应用设计 (16)4. 控制系统软件设计 (18)4.1 控制程序流程图 (18)4.1.1程序流程图分析： (19)4.2 控制程序设计 (19)5.组态王仿真的设计 (23)5.1 组态软件概述 (23)5.2系统监控界面设计 (23)5.2.1新建工程 (23)5.2.2定义变量 (24)5.2.3调用器件 (25)5.2.4画面部署 (25)5.2.5报警窗口的设计 (26)5.3总结 (26)6.结论 (28)6.1本课题研究结论 (28)6.2课题存在问题与展望 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录1 (31)附录2 (35)1. 引言1.1 设计背景及意义在社会经济飞速发展的今天，水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。
- 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)。
摘要微型计算机SCMC，简称单片机，又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，可进行简单运算和控制。
虽然单片机只有一个芯片，但无论从组成还是从功能上看，它已具备了计算机系统的属性，是一个简单的微型计算机。
单片机以其体积小、功能全、价格优等种种优势充斥着整个市场。
现在，单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、导航系统、家用电器等。
单片机开发出的各种产品遍布于我们日常生活中的每个角落。
为了加深对单片机智能型控制器的了解，经过综合分析，本次设计最终选取了由51单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，本文对单片机水塔水位控制系统进行了整体设计，完成了单片机水塔水位控制系统硬件接线图和流程图以及单片机内部控制程序设计，并完成了开发板模拟仿真过程。
通过此次设计过程，自己在分析问题、解决问题方面的能力得到了很大程度的提高。
关键词：MCS-51单片机液压传感器AD转换水塔水位检控目录引言 (3)1、系统设计方案比较及论证 (3)2、系统原理框图 (4)3、工作原理 (4)4、硬件设计 (4)4.1 STC89C52RC单片机简介 (4)4.2 锁存器(74HC573)简介 (5)4.3 ADC0804简介 (6)4.4 单片机与继电器及蜂鸣器的接口电路 (7)4.5 井中缺水信号检测电路 (8)4.6 压力传感器介绍 (9)4.7 LCD1602液晶显示屏接线图及其引脚功能图 (10)4.8 开关电源部分 (10)5、软件设计 (12)5.1 程序流程图 (12)5.2 程序流程图解析 (13)6、实验仿真结果 (13)7、结束语 (13)致谢 (14)附录 (15)附录1 PCB原理图 (15)附录2 C程序 (16)参考文献 (26)基于51单片机控制的水塔自动供水系统山西综合职业技术学院李月鹏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。
目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。
实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用水压监测来控制水位。
首先通过压力传感器实时检测水压，测量水位变化，再变送成电压信号传回单片机，由单片机执行内部控制程序指令，从而控制水泵电动机，保证水位在正常范围内变化。
为此，这里给出以STC公司的STC89C52RC单片机为核心器件、以压力传感器为检测原件、通过ADC0804芯片为信号转换原件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的自动检测控制、电机故障检测和报警等功能，通过在51单片机实验开发板上实际仿真，实验结果表明：该系统具有良好的检测和控制功能，实用性很强。
1 系统设计方案比较及论证对于液位进行控制的方式有很多，而应用较多的主要有2种，一种是通过简单的机械控制装置来实现，而另一种是由复杂的控制器来控制。
两种方式的实现简介如下：(1)简单的机械式控制方式。
其常用形式有浮标式、电极式等，这种控制形式的优点是结构简单，成本低廉。
存在问题是精度不高，不能进行数值显示，另外很容易引起误动作，且只能单独控制，与计算机进行通信较难实现。
(2)复杂控制器控制方式。
这种控制方式是通过安装在水塔出口管道上的压力传感器来把出口水压变成标准工业电信号的模拟信号，再经过前置放大、A／D转换模块变换成数字信号传送到单片机中，而后经单片机运算和给定参量的比较，进行PID 运算，得出调节参量；最后经由D／A变换给调压、变频调速装置输入给定端，控制其输出电压变化，来调节电机转速，以达到控制水箱液位的目的。
针对上述2种控制方式，以及设计需达到的性能要求，这里选取第二种控制方式，同时考虑到成本问题需要把PID控制去掉。
最终形成的方案是，利用单片机为控制核心，设计一个对水塔水位能进行自动监控的工控系统。
根据监控对象的特征，要求实时检测水塔的液位高度，并与开始预设定的上、下限值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值范围内。
检测值若高于上限设定值时，要求报警，同时断开继电器，使水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，同时开启继电器，控制水泵开始上水。
现场在LCD1602液晶屏上实时显示测量值，从而实现对水箱液位的自动监控。
在功能上，本设计还预留了两个调参按键，通过这两个按键可以自由设定水塔内水位的上下限值，以此来实现人工可控功能。
2系统原理框图图1 系统原理框图3工作原理基于51单片机实现液位控制的控制器是以STC89C52RC芯片为核心，由键盘、LCD1602液晶显示、ADC0804模数转换、液压传感器、开关电源、蜂鸣报警、电磁继电器等部分组成。
工作过程如下：水塔液位发生变化时，引起水塔中液压传感器的输出电压值变化，即把压力变化量转化成电压信号；该信号经过运算放大电路放大后变成幅度为0～5 V标准信号，送入A／D转换器，A／D转换器把模拟信号量变成数字信号量，再由单片机进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时由液晶屏显示液位高度。
通过键盘能够自由设置水位上下限值。
该系统控制器的最大特点是可直观地显示水位占水塔容积的百分量，并可任意控制水位上下限高度。
4 硬件设计液位控制器的硬件主要包括由单片机、液压传感器(带变送器)、键盘电路、液晶显示电路、A／D转换器和输出控制电路等。
4.1 STC89C52单片机简介单片机采用的是由STC公司生产的双列40脚STC89C52RC芯片。
STC公司生产的STC89C52RC单片机,是一款性价比非常高的单片机，普通用户可完全将其当作一般的51单片机来使用，高级用户可使用其扩展功能。
STC公司的单片机内部资源比起来ATMEL公司的单片机要丰富的多，它内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多出了P4口(PLCC封装)、片内自带8路8位AD(AD系列)，片内自带EEPROM、单片机内自带看门狗、双数据指针等。
目前STC公司的单片机在国内市场上的占有率与日俱增。
其中在这里我们把P0口连接LCD1602液晶显示屏；P1口用于A／D转换； P2口用于控制电磁阀、蜂鸣报警和键盘输入；P3口用于读写控制和中断等。
下图是STC89C52RC单片机管脚图。
图2 STC89C52RC单片机管脚图4.2 锁存器（74HC573）简介锁存器，顾名思义，就是把输入端的数据锁存（或送出）到输出端，如下图所示，第11角（锁存端）为高电平的时候，右边D0-D7的输入与左边Q0-Q7的输出是直通的，就是说，输入端是什么电平，输出端就是什么电平，可以把它当作不存在。
当第11角为低电平的时候，左右两端就被断开了，无论输入端怎么变化，输出端都不会变化，当第11角由低电平变为高电平的一瞬间，输入端的数据立刻被传送到输出端，并且在11角保持为高电平期间，输出端数据始终的输入端数据相同，如果此时我们再次把第11角设置为低电平，那么以后当输入端无论再怎么变化，输出端都不会变化而是保持刚才第11角在下降沿（由高电平到低电平跳变）之间时输入端的值，这样就达到了锁存数据的目的，这也就是所谓的总线设计思路，一个8位的数据线加一个锁存器后就可以扩接多个元件，当选通哪个元件的片选信号，就送数据给那个元件。
图3 74HC573管脚图4.3 ADC0804简介ADC0804是8位全MOS中速A/D转换器，它是逐次逼近式A/D 转换器，片内有三态数据输出锁存器，可以和单片机直接接口。
单通道输入,转换时间大约为100us。
ADC0804转换时序是：当CS＝0 许可进行A/D转换。
WR由低到高时，A/D开始转换。
CS与WR同时有效时启动A/D转换，转换结束产生INTR信号（低电平有效），可供查询或者中断信号。
在CS和RD的控制下可以读取数据结果。
在使用时可选择中断、查询和延时等待3种方式编制A／D转换程序。
本实验没有使用INTR信号，而是采用了延时等待的方式，以便把中断口留给LCD1602液晶显示屏接线使用。
A／D转换电路在控制器中起主导作用，用它来将液压传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。
下图是A／D转换部分原理图，在接线时先要经过运算放大器和分压电路把传感器输出的电流信号转换成电压信号，然后输入到A／D转换器。
由于实际条件较为有限，在此暂时由电位器来代替模拟液压传感器传回的电压信号量。
图4 ADC0804与单片机接线图4.4 单片机与继电器及蜂鸣器的接口电路简介采用光电耦合器的开关量输出电路如下图所示。
+5V电源为单片机电源，+24V 电源为开关量输出电源，两个电源是隔离的。
当单片机输出端口输出高电平时，经与非门电路，A点为低电平，经光耦器件使驱动晶体管V导通，出口继电器J得电吸合。
当输出端输出低电平时，经与非门电路，A点输出高电平，经光耦器件使V截止，J 释放。
以此来控制水泵执行运行或停止工作。
图5 单片机与继电器接口电路原理图说明：P2.5口接的J，是为了判断接触器是否吸合，从而判知水泵是否得电，以此来检测配合完成单片机内部程序的运行。
也就是说程序流程图上的“判断水泵的前一个工作状态”就是通过此处的接触器常开触点J的通断来判断的。
图6 单片机与蜂鸣器接口电路原理图4.5 井中缺水信号检测电路图7 井中缺水信号检测电路说明：通过井中的两电极是否导通来判断井中是否缺水，当井中水位过低、不足以淹没两检测电极，则P2.0口会检测到一个低电平输入信号，单片机可判知井中缺水，并作出相应的动作指令，如缺水报警、水泵停机等紧急动作。
4.6压力传感器介绍经过市场及网上实际调查发现，目前的液压传感器价格普遍偏高，多为高规格工业用品。
为实现低价位高功能，在此我们通过气压传感器改制了一个液压传感器。
同样可以满足实际要求。
传感器使用SY一9411L—D型变送器，它内部含有1个压力传感器和相应的放大电路。
该压力传感器是美国SM公司生产的555—2型OEM压阻式压力传感器，其有全温度补偿及标定(O～70℃)，传感器经过特殊加工处理，用坚固的耐高温塑料外壳封装。
其引脚分布如图3所示。
1脚为信号输出(一)；2脚为信号输出(一)；3脚为激励电压；4脚为地；5脚为信号输出(+)；6脚为信号输出(+)。
在水塔底部安装1根直径为5 mm的软管，一端安装在水塔底部；另一端与传感器连接。
水塔水位高度发生变化时，引起软管内气压变化，然后传感器把气压转换成电压信号，输送到A／D转换器。
图8 SY-9411L-D型变送器引脚结构图4.7LCD1602液晶显示屏接线图及其引脚功能图图9 LCD1602与单片机的接线图图10LCD1602液晶屏的各引脚功能图4.8开关电源部分随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个亟待解决的问题。