基于单片机的水位检测报警系统

XX学院

单片机系统设计三级项目

设计说明书

（2011/2012学年第二学期）

题目：基于单片机的水位检测报警系统_

专业班级： XXXXXXXX

学生姓名： XXX XX

学号： XXXXX

指导教师：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXXXXX

设计周数： XXXXXXXXX

设计成绩：

XXXX年XX月XX日

XX学院

单片机系统设计三级项目任务书

一、题目：基于单片机基于单片机的水位检测报警系统设计与实现

二、参与项目班级： XXXXXXXXXXXXXX

三、项目起止时间： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

四、原始数据及主要任务：

原始数据：水位传感器；51单片机；扬声器。

主要任务：⑴根据技术要求和现有开发环境，分析设计题目；⑵设计系统实现的方案；⑶设计并绘制电路原理图；⑷画出功能模块的程序流程图；⑸使用汇编语言(或C语言)编写实现程序；⑹结合硬件调试、修改并完善程序；⑺编写项目报告。

五、技术要求：

⑴利用单片机及扬声器、水位传感器等器件设计；

⑵将探测到的水位变化信号转换为电压信号，经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机；

⑶单片机对送入的信号进行数据处理，在LED或LCD上进行水位显示，超出水位警戒线时发出报警提示。

学生（签字）：系主任（签字）：

指导教师（签字）：院长（签字）：

目录

1．项目设计要求与任务 (3)

2．项目设计正文 (3)

课题背景及研究意义分析 (3)

课题现状 (4)

设计思路及方案 (4)

水位传感方式的选择 (4)

水位传感器的特点及应用 (5)

系统的组成 (6)

系统工作原理 (6)

稳压电路 (6)

水位显示电路 (7)

振荡电路和复位电路 (8)

自动报警电路 (8)

3．水位检测系统的整体电路仿真图 (9)

硬件连接实物图 (9)

4. 各种水位下的仿真图 (10)

高水位状态下仿真图 (10)

低水位状态下仿真图 (10)

5. 通信单元硬件设计 (11)

6．上位机显示单元 (11)

上位机接受部分窗体控件 (12)

7. 项目设计总结 (14)

8. 参考文献 (15)

附录1 (16)

1设计要求与任务

设计要求：⑴利用单片机及扬声器、水位传感器等器件设计；⑵将探测到的水位变化信号转换为电压信号，经调理电路整形处理为TTL电平送入单片机；

⑶单片机对送入的信号进行数据处理，在LED或LCD上进行水位显示，超出水位警戒线时发出报警提示。

原始数据：水位传感器；51单片机；扬声器。

主要任务：⑴根据技术要求和现有开发环境，分析设计题目；⑵设计系统实现的方案；⑶设计并绘制电路原理图；⑷画出功能模块的程序流程图；⑸使用汇编语言(或C语言)编写实现程序；⑹结合硬件调试、修改并完善程序；⑺编写项目报告。

2 项目设计正文

课题背景及研究意义分析：

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。

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, 包括测量电路部分、键盘输入控制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分，还在此基础上添加报警器。本设计只是概念性设计了电路部分，并不涉及具体的数值设定，经过了实际应用检测。

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。

课题现状

目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。

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。

设计思路及方案

水位传感方式的选择

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。

水位传感器的特点及应用

水位浮球开关特点：1小型浮球液位开关是一种结构简单，使用方便的液位控制零件，它设有复杂的电路，不会受到干扰，只要材质选择正确，任何性质