基于单片机的水位检测系统

目录
摘要、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、2 题目分析、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3 硬件设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3 软件设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6 心得体会、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
摘要
单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。

本次设计是以单片机为核心，配合上LED、数码管、蜂鸣器等器件，制作而成的液位检测系统。

他具有液位检测、低液位报警、自动进料、手动进料等功能。

在生产过程中，具有节省劳动量，实现自动化等作用。

本系统运行稳定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有一定的实用和参考价值。

关键字：单片机、液位检测、报警
一、课题分析：
题目：液位检测系统
基本要求：以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，具有液位检测、低液位报警、自动进料、手动进料等功能。

基本工作原理：利用液体的导电作用输入数字信号，并传送给单片机，通过单片机处理并控制数码管显示当前的液位数值，低液位时启动报警系统（红色LED警报灯以及蜂鸣器）以及输出电动机的驱动信号，再利用一个带触电的接触器控制电动机的运转。

相关说明：在模拟实验中，用按钮来当做水位，水位的上升是从低到高，所以可以把按钮当做水位的上升和下降。

在具体实践中也可以实现，两个水平的触点，一个是高电位，一个是低电位，当水上升到两个触点的时候，接通，都为低电位。

此过程中，一个触点由高电位变为低电位，信号被单片机接受，就可以执行之后所需要的步骤了。

二、硬件设计：
1.硬件清单
2.重要元件选择依据
（1）单片机
单片机的概念：单片机是一种集成在电路芯片，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随机存储器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。

基本特点如下：芯片虽小，五脏俱全，是单片机主要特点之一。

其内部设有程序存储器、数据存储器、各种接口电路。

而大型的处理器运算速度较高，运算器位数较多，处理能力较强，但需要在外部配置接口电路;单片机主频一般在100MHZ以下，适合用于独立工作的小型产品之中，引脚数量从几个到百余个。

;应用简单、灵活，可用汇编语言及C语言开发单片机产品。

单片机的工作过程：单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。

为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。

存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。

程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。

（2）三极管
在电路中的主要作用是开关作用，因为单片的电流不可以直接驱动电机转
动，所以需要一个开关。

（3）带触电的接触器
把电机的工作电源和单片机的工作电源分开，这样在电机的启动和停止时，就不会对单片的程序执行有太大影响。

（4）数码管
显示部分就需要数码管来实现，要注意这是一个共阳的数码管。

（5）电容和电阻
和数码管相接的上拉电阻，因为p0口本身没有上拉电阻，所以电压小需要接上拉电阻。

左边的电阻和电容相连是对单片机进行上电复位用的。

（6）按钮开关
代替水位上升和下降，另外的一个功能是设置最低水位和最高水位。

还有就是用来切换自动资料与手动进料。

3.电路图
三、软件设计
1.程序流程图
2.编写程序
SETB EA
SETB EX0
CLR P2.0
CLR P2.2
SETB P3.0
CLR P3.7
L1: JNB P1.4,L2
MOV P0,#40H ACALL LOOP
CLR P2.0
CLR P2.2
SETB P3.0
CLR P3.7
L2: JNB P1.3,L3
MOV P0,#4FH ACALL LOOP
CLR P2.0
CLR P2.2
SETB P3.0
CLR P3.7
L3: JNB P1.2,L4
MOV P0,#24H AJMP L1
L4: JNB P1.1,L5
MOV P0,#30H AJMP L1
L5: JNB P1.0,L6
MOV P0,#19H AJMP L1
L6: MOV P0,#12H
SJMP L1
LOOP:
SETB P2.2
CLR P3.0
SETB P3.7
LOOP1: JNB P1.1,LOOP2
SETB P2.0
ACALL DELAY_1s
L7: JNB P1.4,L8
MOV P0,#40H
AJMP LOOP
L8: JNB P1.3,L9
MOV P0,#4FH
AJMP LOOP
L9: JNB P1.2,L10
MOV P0,#24H
SJMP LOOP
L10: JNB P1.1,LOOP
MOV P0,#30H
SJMP LOOP LOOP2: CLR P2.2
SETB P3.0
CLR P3.7
RETI
DELAY_1s:
MOV R1,#32H DEL1: MOV R2,#28H DEL2: MOV R3,#0F9H DEL3: DJNZ R3,DEL3 DJNZ R2,DEL2 DJNZ R1,DEL1 RETI
INTER:
CLR EX0
SETB P2.2
CLR P3.0
SETB P3.7
SETB P2.0
ACALL DELAY_1s L11: JNB P1.4,L12
MOV P0,#40H AJMP LOOP3
L12: JNB P1.3,L13
MOV P0,#4FH AJMP LOOP3
L13: JNB P1.2,L14
MOV P0,#24H AJMP LOOP3
L14: JNB P1.1,L15
MOV P0,#30H AJMP LOOP3
L15: JNB P1.0,L16
MOV P0,#19H
AJMP LOOP3
L16: MOV P0,#12H
AJMP LOOP3
LOOP3: CLR P2.0
CLR P2.2
SETB P3.0
CLR P3.7
SETB EX0
RETI
3.相关说明：
上诉程序中
（1）“LOOP”子程序为低液位处理程序，主要是控制警报灯、蜂鸣器、电动机的运作：
（2）“DELAY_1s”子程序为1秒延时子程序
（3）“INTER”子程序为中断子程序，用于手动进料与自动进料的判断，进而启动相关程序
四、心得体会与遇到的困难
本次课程设计是本人第一次对单片机进行探索与设计应用。

从一开始的翻书查找资料，渐渐萌生出设计思路，到后来的程序编写以及软件仿真。

这个从无到有的过程让我再一次体验到了设计的乐趣，也让我对单片机产生了深厚的感情，也许以后我以后还会用单片机设计其他的作品。

之前上课的时候听老师说过单片及可以控制一些大功率电器的运作，但没有详细的解说。

在这次课程设计中，运用单片机来控制电动机的转动完全是摸着石
头过河的。

一些书籍说，在类似的电路中，最好用光电耦合器实现小电流对大电流的控制。

但由于我对光电耦合器不了解，出于保守心态，最后还是决定用一个三极管来实现单片机对电动机的控制。

总之，这次的课程设计给我的收获还是蛮多的，比如说学会了proteus软件的应用，加深了对单片机以及其他元件的熟悉，还有锻炼了我的自习能力......
最后，谢谢刘老师长久以来的教导！老师，您费心了！新年快乐！
10。