20-单片机原理及接口技术课程设计(水库水位监测装置设计)---副本

辽宁工业大学

单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：水库水位监测装置设计

院（系）：电气工程学院

专业班级：

学号： 12030

学生姓名：

指导教师：（签字）

起止时间：2015.06.22-2015.07.05

课程设计（论文）报告的内容及其文本格式

1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版，单面打印，并装订成册

2、页边距：上2.5cm，下2.5cm，左3cm，右2.5cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm，左侧装订；

3、字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字，小四号字、宋体；

4、行距：20磅行距；

5、页码：底部居中，五号、黑体；

6、对图题和图中文字要求：图题是5号黑体，在图的下方居中图中文字是5号宋体，参照图2.1

7、对表题和表中文字要求：表题是5号黑体，在表的上方居中表中文字是5号宋体，参照表2.1

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院教研室：

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

目前国内许多水文站监测水位仍采用人工方法。该方法不但存在测量的人身安全问题，而且还存在数据测量不够准确、监测实时性不强等问题。为了实时准确的监测水位，本文设计了单片机控制的水位监测系统。该系统主要由中央处理器、报警、显示、按键电路组成，能够实现水位实时监测显示，并能对超过警戒线上的水位进行报警。

在对该方案进行细化的过程中，对各功能模块的关键技术和设计作了具体的描述,它们包括CPU最小系统，液位传感器，A/D转换器，输入输出接口电路。在软件方面给出了流程图和程序清单。

关键词：51单片机；A/D转换；水位传感器；

目录

第1章绪论 (1)

1.1 水库水位监测装置设计概况 (1)

1.2 本文研究内容 (1)

第2章 CPU最小系统设计 (2)

2.1 水库水位监测装置总体设计方案 (2)

2.2 CPU的选择 (2)

2.3 数据存储器扩展 (4)

2.4 复位电路设计 (4)

2.5 时钟电路设计 (5)

2.6 CPU最小系统图 (6)

第3章水库水位监测装置输入输出接口电路设计 (6)

3.1 液位传感器的选择 (6)

3.2 水库水位监测装置检测接口电路设计 (7)

3.1.1 A/D转换器选择 (7)

3.1.2 模拟量检测接口电路图 (7)

3.2 水库水位监测装置输出接口电路设计 (8)

3.3 人机对话接口电路设计 (9)

第4章水库水位监测装置软件设计 (10)

4.1 软件实现功能综述 (10)

4.2 流程图设计 (10)

4.2.1 主程序流程图设计 (10)

4.2.2 模拟量检测流程图设计 (11)

4.3 程序清单 (12)

第5章系统设计与分析 (14)

5.1 系统原理图 (14)

5.2 系统原理综述 (14)

5.3 硬件仿真图 (15)

5.4 软件调试结果 (15)

第6章课程设计总结 (16)

参考文献 (17)

第1章绪论

1.1水库水位监测装置设计概况

在水利工程中，水库水位测量一直是水文、水利部门的重点。如果没有提前进行有效的水位监测，则在遇到洪水、台风等异常天气状况下，因水位达到警戒线而造成江堤决口，大水冲毁堤坝等恶性事故时有发生，由此给国家和人民生命财产带来巨大的损失，因此需要设计一种自动监测仪器。

随着科学技术的不断发展,我国的监测仪器已具有了一定的研究、开发和生产力,从行业生产水平和专业化等方面来看，于发达国家相比还存在一定的差距，国产水位监测仪器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，但这些仪器设备昂贵，操作步骤复杂，质控程序繁琐，基于此情况本设计设计了一套相对简单的实时自动检测水库水位的装置，该装置能实时监测水库的水位并通过LED显示屏显示出来，对超过警戒的水位情况进行报警，给运行维护人员提供管理依据，提高水库的安全性。

1.2本文研究内容

本论文主要研究水库水位监测系统的设计，对5米以内的水库水位要实现水位报警和水位实时显示功能，设计主要是通过液位传感器将检测来的液位高度转换成电压信号，再通过A/D转换把电压变成数字量传入单片机，单片机将传来的数据通过显示电路进行显示输出，显示精度要达到1厘米。通过键盘管理人员可以自由设定报警阀值，超过阀值的情况要通过报警电路进行有报警，同时报警电路还具有消音功能。

第2章 CPU 最小系统设计

2.1 水库水位监测装置总体设计方案

本设计方案的过程原理图如图2.1，通过液位传感器完成水位的测量，再通过放大器将液位传感器检测来的低压信号进行放大，A/D 转换器将模检测的模拟量电压转换成数字量，单片机将检测来的数字信号进行分析处理，产生相应的控制信号，分别通过信号控制LED 对水库水位实时显示，报警系统对超出警戒水位的情况进行报警，提醒运行人员。

图2.1过程原理图 2.2 CPU 的选择

本设计选择的单片机型号为89C51,89C51片内有4KB 的FlashROM 程序存储器，128B 的数据存储器，可扩展的外部数据和程序存储均为64KB ，基本结构由八部件组成即中央处理器，输入/输出接口，可编程串行口，定时/计数器，中断系统，特殊功能寄存器。下面按引脚功能分四个部分进行介绍。 芯片共有40个引脚。 1、主电源引脚（2根）

VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V 电源。 VSS(Pin20)：接地线。 2、外接晶振引脚（2根）

LED 显示

液位传感器