水位报警器毕业论文

目录

摘要 (1)

序言 (2)

第一章水位报警器设计的基本方案 (3)

§1.1设计的目的和要求 (3)

§1.2系统设计的基本方案 (3)

第二章水位报警器硬件系统方案论证与选择 (4)

§2.1水位报警器电源设计 (4)

§2.2水位报警器各模块方案的选择和论证 (4)

§2.3系统硬件设计与实现 (5)

第三章水位报警器软件系统设计 (10)

§3.1 软件设计 (10)

§3.2 软件的调试 (11)

第四章水位报警器的抗干扰措施 (12)

§4.1 抗干扰措施 (12)

第五章电路板的安装与调试 (13)

§5.1硬件的安装调试 (13)

§5.2水位报警器系统的测试 (13)

第六章水位报警器功能与扩展 (14)

§6.1水位报警器扩展 (14)

全文总结 (14)

致谢 (15)

参考文献： (15)

水位报警器

摘要：本系统主要由5V直流稳压源、水位报警控制模块、报警指示和负载控制模块等几部分构成。其中直流稳压源采用三端稳压芯片LM7805实现，而水位报警控制模块主要由单片机89C2051通过编程实现。单片机89C2051与报警指示和控制之间用光耦进行隔离，报警指示和控制中带有继电器，可以用来控制强电系统，包括电机等进行水位控制。本系统经测试成功地达到预期设计的各项技术指标。

关键词：水位报警，单片机，89C2051，继电器

序言

水位报警器在水位控制方面起关键性的作用，设计一套性能优良、维护简单、运行可靠的水位报警器，具有非常大的现实意义。

国内外水位报警器繁多，但大多价格昂贵，维护和修理也不方便，并且市场上大多数的水位报警器也都功能单一，不适合对其功能进行拓展。市场上当然也有些水位报警器价格比较便宜，但功能简单，体积比较大，容易出现故障。通常锅炉上采用极点式，水塔多采用浮球式，水槽多采用压力变送式，以及家用太阳能热水器多采用极点式电阻变压式等。其中极点式属于简易型但其价格低，运行可靠，选用性广等优点，开发具有现意义。为此，我们便着手设计一种使用方便，体积小，但是又能方便带大负载，维修简单的极点式水位报警器。

该水位报警器使用方便，使用范围广，维护和维修也相对简便，下面我将介绍整个水位报警器的设计与制作。

第一章水位报警器设计的基本方案

§1.1设计的目的和要求

本设计是在学完数电、模电、单片机原理及其他课程之后综合利用所学知识完成的一个系统设计。该设计的主要任务是通过设计和制作水位报警器来巩固和加强对三年来所学的理论知识和锻炼自己的动手能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和动手能力，加深对单片机软硬件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

水位报警器的设计要求：

1．能够对水位的过高和过低做出报警指示。

2．做出报警指示的同时具有一定的带负载能力，比如带动电机控制水位或其他功能。

3．设计的水位报警器不能误报警。

§1.2系统设计的基本方案

根据设计要求，系统可分为四部分，第一部分是辅助电源模块部分，第二部分是水位检测部分，第三部分是水位信号的处理部分，最后一部分是水位报警指示与控制部分。为实现各模块的功能分别做了几种不同的设计方案进行了论证。

第二章水位报警器硬件系统方案论证与选择

§2.1水位报警器电源设计

方案一：串联式稳压源。串联式稳压电源具有较宽的输出电压调节范围，合理地选择元器件可以达到较高的性能指标，如：电压调整率、负载调整率、纹波电压等，但效率较低，需增设保护电路使调整管在输出电流过大或短路时不致损坏。

方案二：并联式稳压电源。并联式稳压电源电路简便易行，所用元器件相对较少，当负载电流恒定时稳定性较好。最突出的优点是可承受输出端短路。但效率低于串联式稳压电源，输出电压小调节范围较小。

方案三：开关电源。开关电源的调整管工作在截止和饱和区，自身功耗很小。电源效率较高，但电路复杂，且纹波较大。

方案四：采用三端集成稳压78系列的稳压管可得到所需的工作电压，如图2.1所示，选用该方法方便简单，工作稳定可靠。

图2.1

§2.2水位报警器各模块方案的选择和论证

（1）水位检测部分

方案一：采用连续信号输出方式进行水位检测，例如超声波探测变送等。这种采用这种探头检测精度比较高，但是价格昂贵，成本太高，而且大部分探头都已成为成品，不适合本设计开发。

方案二：采用ON/OFF输出方式用电极点做水位检测，在水中给予一定的电势，当导线接触到水时电势会发生改变，这种方法设计简单，成本低廉也有一定的精度，能够满足设计要求。

综上所述，我们选用方案二。

（2）水位信号处理部分

方案一：用PLC可编程控制器进行信号处理。PLC可编程控制器控制精度高，但是体积大,价格昂贵,维护也不方便。

方案二：采用简单的模拟电路进行报警控制(如图2.2),这种方案成本低，但是控制报警的可靠性不高,容易误报警，实用性不强。

图2.2 图2.3

方案三：采用单片机进行报警控制,单片机有体积小,控制精度高,不易误报警，且外围电路简单,价格低廉等优点,且方便对水位报警器的功能进行拓展。

综上所述，我们选用方案三。 （3）水位报警指示部分

方案一：采用简单的模拟电路进行报警,这种方案成本低，但是带负载能力差,也不容易进行功能扩展，实用性不强。

方案二：采用继电器和发光二极管进行水位报警指示（如图2.3），继电器控制报警方便进行改装，也可在继电器上带大功率负载包括电机。继电器的后面可以接电机对水位进行控制，也就是说该水位报警器，不单单可以进行水位报警，有需要的话可以很方便的进行改装和带负载。

§2.3 系统硬件设计与实现

经过仔细分析和论证，决定了系统各模块的最终方案如下： （1）稳压电源模块：采用三端稳压7805产生+5V 给系统供电。 （2）水位检测模块：采用导线做水位检测，同时将水用一根导线接地。

（3）水位信号处理模块：采用单片机89C2051进行报警控制, 89C2051单片机有体积小,我们采用p1.5和p1.6进行水位检测，p1.2、p1.3和p1.4进行水位报警信号的输出。 89C2051是由ATMEL 公司推出的一种小型单片机。其主要特点为采用Flash 存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。 1 引脚

89C2051共有20条引脚，详见图2.4从图中可见，2051继承了8031最重要引脚：

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