基于AT89C51单片机的水位控制系统课程设计报告设计.doc

罗新 曼
（ 临汾职业技术学 院 计算机 系 ， 山西 临汾 ０ ４ １ ０ ０ ０ ）
摘
要 ：在设计 中对水塔 水位 控 制 原理 进 行分 析 ， 选用 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １单 片机 作 为控 制水 塔 水位 的 处理 芯 片， 由
Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １的 Ｐ １ Ｉ ２ ： 直 接 来控 制 ． 设 计 方案 采 用 模 块 化 程 序 设 计 方 法 ， 结合程序流程 图， 编写程序代码 ， 最后利 用 Ｋ Ｅ Ｉ Ｌ
公 司的 Ｕ Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ３软件及伟福仿 真软件进行仿真 实验 ， 达到单 片机 自动控 制水塔 水位变化的 目的． 关键词 ：单片机 ； 地址锁存 器 ；水塔 水位控 制 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ０ ９ ５—１ ８ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ ２ １— ０ ４
由于工 厂 的生 产 工 艺在 不 断 的革 新 ， 市 场 的情 况 也在 不 断 的变 化 ， 所 以单 片 机 的控 制 对 象 也 会 不 断地 改 变 ， 所 需控 制 的功能 也有 可 能不 断地增 加 ， 在
设计单片机控制系统时 ， 也许有些功能当时用不到 ， 但 也应 在输入／ 输 出接 口、 数据存储 器 、 程序存储 器 Ｊ 】 ∞ 等方面留有可扩展的余地．
结合控制流程 图编写出程序代码如下 ：
Ｏ Ｒ Ｇ ８ ０ ０ ０ Ｈ Ａ Ｊ ＭＰ Ｌ Ｏ Ｏ Ｐ
３ 单片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 控制水塔水位控制的实现过程
３ ． １ 根据 水塔 水位 控制 原 理绘制 出控制 电路 图 ， 采 用 可靠性 高 、 价 格 适宜 的元 器件 ， 通 过焊 接 、 安装 、 检

目录目录 (1)摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Key words (2)1引言 (3)2研究现状及设计目标 (3)3 锅炉基本工艺过程分析 (3)4 锅炉汽包水位动态特性分析 (3)4.1 给水流量W作用下的汽包水位H的动态特性 (4)4.2 汽包水位H在蒸汽扰动D扰动下的动态特性 (5)5 锅炉液位的控制方案 (6)6 系统实现 (7)6.1 硬件设计 (7)6.1.1 输入模块 (7)6.1.2 键盘/显示模块 (8)6.1.3 报警模块 (9)6.1.4 输出模块 (10)6.2 软件设计 (10)6.2.1 干扰来源及其预防 (10)6.2.1.1 硬件防干扰 (10)6.2.1.2 软件防干扰 (11)6.2.2 软件设计 (12)7 应用 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录 1 主程序 (17)附录2 定时器T0中断服务程序 (20)基于AT89C51单片机的锅炉液位控制系统摘要：本文首先分析了锅炉基本的工艺过程；针对锅炉汽包水位动态过程，设计了锅炉液位的控制方案，该方案采用了三冲量串级控制来实现对汽包液位的控制；针对该方案,文中给出了系统的软硬件设计：硬件方面以AT89C51单片机作为控制系统的中央处理单元，完成对数据采样、运算、Intel 8155H初始化、内部资源初始化、定时器初始化，以及键盘扫描、显示、报警等内容的循环处理；软件程序包括主程序和定时器T0中断服务程序两大模块。

该系统能很好地克服“虚假水位”现象，将汽包液位控制在给定的范围内，保证了生产的正常进行。

关键词：汽包水位；串级三冲量控制；单片机The Liquid Level Control System of Boiler Based on AT89C51Single Chip ComputerStudent majoring in Automation in grade 2003 Wu FenglingTutor Wang HuajianAbstract：The main body of this paper have analysed fundamental procedure of boiler first; For the boiler vapor bag liquid level’s dynamic process,we designed the liquid level control system of boiler.This scheme adopted impulse three and serial control scheme to control vapor bag liquid.This paper gave the hardware design and the software design of the system for this scheme:This system is AT89C51 single chip computer as central treatment element of controlling system at hardware aspect,completing to sample the data,arithmetic,internal Intel 8155H,resource and timer handle as well as content's such as keyboard scaned,displaying,giving an alarm cycles;The software program included the host procedure and the timer T0 interruption servicer two big modules.This system is able to overcome "false liquid level " phenomenon very well and the boiler vapor bag liquid level has been controlled within the given range.This ensured that the regularity of producing is in progress.Key words:boiler liquid level;impulse three and serial control;single chip computer1引言汽包液位是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，液位过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环，引起水冷壁局部过热而损坏，严重时会发生锅炉爆炸。

基于单片机的水位控制系统设计目录1概述 (3)2设计的基本任务和要求 (5)2.1基本功能 (5)2.2塔水位控制原理 (5)2.3系统硬件总体方案 (6)3控制系统方案设计 (6)3.1系统硬件方案 (6)3.2核心芯片 AT89C51 单片机 (7)3.3系统软件总体方案 (8)4.Proteus 设计与仿真 (10)4.1 元器件清单 (10)4.2 基于单片机水位控制原理图5 (11)4.3 基于单片机的水位控制PCB 图 6 (11)4.4 水位检测的主程序 (12)4.5 实验仿真结果 (16)4.6 结语 (16)5 设计体会 (17)参考文献 (18)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。

基于单片机的水位检测控制系统设计学院：专业：姓名：指导老师：信息学院自动化刘翔学号：职称：0901********盛珣华曹宇教授助理工程师中国·珠海二○一三年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于单片机的水位检测控制系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名：日期：年月日基于单片机的水位检测控制系统设计摘要随着社会和科技的进步，以及人们的生活标准水平逐步的提高与发展，方便的全自动控制系统生活的开始逐步进入到我们的生活，单芯片微型计算机发展是其中的一个重要分支，具有高可靠性，高性能价格比，低电压，低功耗等优点，以单片机为核心的自动化控制系统已经赢得了广泛的应用范围。

本设计是基于单片机的水位检测控制系统设计。

设计系统的目的在于应用单片机的自动运行技术，使得水塔中的水位始终保持在一定范围内，以保证连续正常的供水。

本设计是以AT89C51单片机为核心部件的水塔水位检测控制仿真系统设计的，用以检测水位并进行控制、处理以及报警功能，并在Proteus仿真软件环境中仿真测试。

结果表明，设计的系统具有良好的检测和控制功能，方便移植性和可扩展性。

关键词：水位控制单片机报警Based SCM the water level detection control system designAbstracWith the social and technological progress, as well as the level of people's standard of living gradually improve with the exhibition, and the convenience of automatic control system for the beginning of life gradually into our lives, single-chip microcomputer development is an important branch,the advantages of high reliability, high performance and low cost, low-voltage, low-power microcontroller as the core of the automation control system has won a wide range of applications.The title of the graduate design microcontroller-based water level detection and control system design, three metal rods into the water used to detect the signal, the conductivity of the water, can see that the water level changes. Under normal circumstances, the water level should be kept within a certain range changes, the water level does not exceed the stipulated upper and lower limits, in the event of a system failure, should be promptly cut off electrical power, and there should be sound and audible alarm signals of the light-emitting diode. Design System aimed the application microcontroller run automatically, so that the water level in the water tower always maintained within a certain range in order to ensure the continuous normal water. The design is based on AT89C51 microcontroller as the core components of the water tower water level detection and control simulation system designed to detect water level control, processing, and alarm functions, and Proteus simulation software environment simulation testing. Experimental results show that the design of the system has a good detection and control functions, portability and scalability.Keywords:Level controlmicrocontroller alarm目录1前言 (1)1.1.本设计在国内发展概况 (1)1.2国外发展概况 (1)1.3设计目的 (2)1.4设计意义 (2)2总设计 (2)2.1设计的技术要求 (2)2.2应解决的主要问题 (3)2.3设计原理 (3)2.4方案选择 (3)2.5给定参数 (5)2.6整体方案设计 (5)2.7优点和特色 (6)2.8创新点 (7)2.9系统运行过程可能存在的问题 (7)2.9.1现场数据经过DTU发送后在远程监控室接收不到 (7)3硬件介绍 (7)3.1光电耦合器4N25 (7)3.1.1工作原理 (7)3.1.2主要性能 (8)3.1.3引脚图和引脚名称 (8)3.1.4极限参数 (8)3.2单片机芯片STC90C516RD+ (9)3.2.1芯片简介绍 (9)3.2.2芯片STC90C516RD+引脚 (9)3.2.3主要性能 (10)3.3电磁继电器 (11)3.4蜂鸣器 (11)3.5远程通信模块DTU (12)3.6液位高度传感器 (12)4组态软件 (13)4.1组态概况 (13)4.2组态设计 (13)5软件设计 (17)5.1Keil软件 (17)5.2程序方框图 (17)5.3程序设计 (18)5.4I/O口的分配 (18)5.5子程序 (18)5.5.1延时子程序 (18)5.5.2报警子程序 (19)5.5.3初始化子程序 (20)5.4主程序 (20)6结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)附录 (25)程序代码 (25)1前言1.1.本设计在国内发展概况国产水位监测仪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，在功能齐全、性能稳定等方面，虽然与国际上先进的同类型产品存在一定差距，但是却可以基本满足水位监测及控制的需要。

对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术通关，1系电过，力管根保线据护敷生高设产中技工资术0艺料不高试仅中卷可资配以料置解试技决卷术吊要是顶求指层，机配对组置电在不气进规设行范备继高进电中行保资空护料载高试与中卷带资问负料题荷试22下卷，高总而中体且资配可料置保试时障卷，各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看2度并22工且22作尽22下可22都能2可地护1以缩关正小于常故管工障路作高高；中中对资资于料料继试试电卷卷保破连护坏接进范管行围口整，处核或理对者高定对中值某资，些料审异试核常卷与高弯校中扁对资度图料固纸试定，卷盒编工位写况置复进.杂行保设自护备动层与处防装理腐置，跨高尤接中其地资要线料避弯试免曲卷错半调误径试高标方中高案资等，料，编5试要写、卷求重电保技要气护术设设装交备备4置底高调、动。中试电作管资高气，线料中课并3敷试资件且、设卷料中拒管技试试调绝路术验卷试动敷中方技作设包案术，技含以来术线及避槽系免、统不管启必架动要等方高多案中项；资方对料式整试，套卷为启突解动然决过停高程机中中。语高因文中此电资，气料电课试力件卷高中电中管气资壁设料薄备试、进卷接行保口调护不试装严工置等作调问并试题且技，进术合行，理过要利关求用运电管行力线高保敷中护设资装技料置术试做。卷到线技准缆术确敷指灵设导活原。。则对对：于于在调差分试动线过保盒程护处中装，高置当中高不资中同料资电试料压卷试回技卷路术调交问试叉题技时，术，作是应为指采调发用试电金人机属员一隔，变板需压进要器行在组隔事在开前发处掌生理握内；图部同纸故一资障线料时槽、，内设需，备要强制进电造行回厂外路家部须出电同具源时高高切中中断资资习料料题试试电卷卷源试切，验除线报从缆告而敷与采设相用完关高毕技中，术资要资料进料试行，卷检并主查且要和了保检解护测现装处场置理设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

课程设计课程名称嵌入式系统课程设计题目名称（黑体，三号）专业班级2012级电子信息科学与技术（？）班学生姓名学号指导教师二○一五年五月三十一日分工协作说明目录摘要 (1)一引言 (5)二设计方法和原理 (4)（一）水塔水位的控制原理 (4)（二）总体设计方案 (4)三硬件设计 (5)（一）硬件设计方案 (5)（二）主芯片AT89C51 (5)（三）光报警及显示电路 (6)（四）键盘连接电路 (6)（五）复位电路 (7)（六）晶振电路 (7)四软件设计 (9)（四）程序流程图及其分析 (9)五系统仿真及实际调试 (10)（一）元器件清单 (10)（二）系统调试及仿真 (10)六总结 (13)致谢 (13)附录一源代码 (15)摘要水箱水位控制系统研究背景：在工农业生产中，常常需要控制液体水位。

随着国家工业的迅速发展，水位控制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水位控制的实验装置。

水箱水位控制系统研究意义：大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。

在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员稍有疏忽，或者简易的监则器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。

所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产效率。

从水资源节约方面考虑，以往的人工控制在很多情况下，造成资源不必要的浪费，大部分原因是水箱内部水位没有及时的反馈信息到操作员，从而使控制上有一定的延迟，从而造成了水量过多或者没能及时补水而导致资源的浪费或生产出现异常。

课程设计课程名称嵌入式系统课程设计题目名称（黑体，三号）专业班级2013级电子信息科学与技术（3）班学生姓名张磊、徐贤进、曹谦、王浩学号51202011026、5120201101251202011021、51202011033指导教师吕俊龙二○一五年五月三十一日蚌埠学院计算机科学与技术系本科课程设计成绩评定表项目权重分值具体要求得分文献阅读与调查论证0.20 100能独立查阅文献和从事其它调研活动；有收集、加工各种信息的能力设计质量0.30 100 设计合理、功能齐备，程序运行正常，实验数据准确可靠；有较强的实际动手能力论文撰写质量0.20 100设计说明书完全符合规范化要求，用A4复印纸打印成文学习态度0.20 100 学习态度认真，科学作风严谨，严格按要求开展各项工作，按期完成任务学术水平与创新0.10 100 设计有创意，有一定的学术水平或实用价值总分评语：存在问题:等级：指导教师：年月日蚌埠学院计算机科学与技术系课程设计任务书课程嵌入式系统课程设计班级2013电子信息科学与技术<3>班指导教师吕俊龙题目 DSB18B20数字温度计的设计完成时间2015年 5月28日至2015年6月21日主要内容功能要求：数字是温度计测温范围在-55~125℃，误差在±0.5℃以内，采用LED 数码管直接显示。

主控芯片：AT89C2051或ARM9传感器：DS18B20显示电路：4位LED数码管设计报告要求1．封面：（格式附后）2．课程设计任务书3．课程设计报告：⑴系统总体方案⑵设计思路和主要步骤⑶各功能模块和流程图⑷设计代码⑸心得体会和参考资料说明：学生完成课程设计后，提交课程设计报告及软件，要求文字通畅、字迹工整（也可用以打印），文字不少于5000 字，并装订成册。

上机时间安排星期周次一二三四五六日第14周-第17周12电子信息科学本1，1-2节12电子信息科学本1，7-8节12电子信息科学本1，1-2节12电子信息科学本1，5 -6节指导时间地点上机时间，多媒体技术实验室重行楼411版面要求1．题目用黑体三号，段后距18磅（或1行），居中对齐；2．标题用黑体四号，段前、段后距6磅（或0.3行）；3．正文用小四号宋体，行距为固定值,22磅；4．标题按“一”、“㈠”、“1”、“⑴”顺序编号。

摘要本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以AT89C51单片机为核心控制的水箱的水位，并实现了手动废水排放和手动进水、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C语言程序。

关键词：单片机水位控制目录一．目的意义 (3)二．系统分析设计 (3)1.系统总体设计 (3)2.相关器件 (3)3.相关电路 (4)4.总体电路 (9)5.部分电路仿真 (9)三．软件设计 (12)（一）程序流程图 (12)（二）源程序 (15)四．调试仿真 (17)五．课程设计心得体会 (19)六．期望成绩 (19)一．目的意义800立方米由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图：其中M1、M2为给水泵机组，LG、LD、分别为水位高、水位低、浮球开关，当水位低低（小于50开度）时LDD闭合，当水位低（小于75开度）时LD闭合，当水位高（大于90开度）时LG闭合。

二．系统分析设计1.系统总体设计本系统分两部分控制水位的高低，手动不分用于排出废水和需要时快速降低水位，此时两个电动机一起将水抽出。

自动部分当水位低于50%时，开关K3开启两个电动机一起工作加水，当水达到70%时K4一个电动机加水时水位稳定升高，当水过90%接近100%时K5开启水位稳定降低。

水位高低以及开关的控制通过传感器开端开关。

由于传感器模块不能模拟所以本系统仿真时用模拟水箱代替。

本系统用模拟水箱模拟。

经过调试系统，测得以下数据：水位从50%--70%，两台泵运行需要约10分钟；水位从70%--90%，一台泵运行需要约15分钟。

水箱的水位一般保持在70%--90%。

2．相关器件单片机AT89C51电动机MOTOR差动放大器(TIP32,BC182)LED灯开关模拟水箱3.相关电路差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。

基于单片机的水位控制系统设计摘要随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。

经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。

设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。

该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。

介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。

关键字:电子；水位控制；单片机；ProteusAbstractWith the rapid development of microelectronics industry, intelligent MCU is widely used in electronic products, in order to enable students to have a deeper understanding of the intelligent controller controlled by single chip microcomputer. After a comprehensive analysis of selected by the intelligent liquid level controller MCU control as the research project, through training to fully stimulate students to analyze problems, to solve problems and the comprehensive application of knowledge potential. Based on the design of a single-chip microcomputer control system of water tower water level detection. This system can realize the water level detection, motor fault detection, processing and alarm functions, and realize the high, low water level warning alarm, high warning level processing. The interface circuit schematic diagram, the corresponding software design flow chart and assembler, and simulation with Proteus software.Keywords:electronic; water level control; MCU; Proteus1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。

细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，该系统主要由两台给水水泵组并编制了C语言程序,通过LED和有关的显示部件显示出来。

Based onThe system pumps water from the two groups, water tanks and three float swi tch devices and related components, and the preparation of theof the C language program, through the LED display and related components to th em.目录1 8051单片机的说明 (1)1.1 8051单片机的简介 (1)1.2 主要功能特性 (2)1.3 时序 (2)1.4 引脚及其功能 (3)1.5 内部单元 (5)1.5.1 运算器 (6)1.5.2 控制器 (7)1.5.3 复位电路 (7)2 800立方米水箱给水设备系统的构成 (9)3 本系统8051单片机控制部分结构 (10)4 本系统的工作原理 (11)5 主程序框图 (11)5.1 主程序框图 (11)5.2 自动模式子程序 (11)5.3 手动模式子程序 (12)6 本系统程序清单 (13)7 模拟仿真图 (16)参考文献 (17)谢辞 (18)1 8051单片机的说明1.1 8051单片机的简介目前，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。

• 125•设计一款以AT89C51单片机为核心的超声波水位控制系统，硬件包括超声波测距模块，显示、键盘、声光报警及继电器控制电路等部分。

软件采用C 语言编程，主要由主程序、液位控制子程序、按键扫描子程序、显示子程序等部分组成。

该系统能够实现水位的实时监测、实时显示，并能实现水位的自动控制。

1.引言目前，超声波作为一种非接触的测距工具，在距离探测领域得到广泛应用，例如无损检测、过程测量、机器人避障、倒车雷达等（夏继强，郑昆，郑健峰，沈忱，基于STM32的收发一体式超声波测距系统：仪表技术与传感器，2014）。

对于水位控制系统，水位监测是关键，而传统的水位控制系统通常采用浮球式或连通器式液位开关来监测水位，无法实现水位的实时监测。

液位开关由于需要灯模块、蜂鸣器报警模块。

系统结构框图如图1所示。

超声波测距模块利用超声波的反射特性测距，通过精确测量超声波经被测物体反射放大后到达接收端的时间与发射时间之差t ，由AT89C51单片机进行数据处理，计算出超声波发射点与被测物体间的距离S ，液晶显示模块实时显示当前水位状态信息。

系统具有提醒功能，当监测的实时水位处于不同的高度，系统将通过指示灯模块和蜂鸣器报警模块进行相应的声光报警提醒。

水位的高度阈值等系统参数可根据控制的实际需要通过按键输入模块进行修改调整。

继电器控制模块包含了2组继电器，分别用于控制给水水泵和排水水泵。

单片机根据测得的实时水位，驱动相应的继电器控制水泵的启停，使系统水位始终处于合理的范围。

（雷文礼，任新成，邵婷婷，基于单片机的超声波测距系统的设计与实现：现代电子技术，2015）系统硬件电路图如图2所示。

图1 系统结构框图3.硬件设计3.1 超声波测距模块超声波测距模块采用HC-SR04超声波模块，该模块是一种收发一体式的超声波测距器件，内置超声波发射器、接收器和控制电路，测量距离400CM 以内，测距精度可达3mm ，技术参数可充分满足一般液位测距要求（卢超，基于无线收发的超声波液位测量仪：压电与声光，2014）。

目录第一章系统整体设计说明 (1)第二章整体设计方案 (2)第三章设计系统方框图与工作原理 (3)3.1工作原理： (3)3.2系统结构框图: (4)第四章硬件设计及说明 (5)4.1硬件设计说明: (5)4.2水位控制硬件设计： (5)4.3故障及水质监测硬件设计： (6)4.4 水位显示硬件设计原理图： (7)第五章软件设计与说明（包括流程图） (8)5.1 软件设计： (8)5.2 软件设计流程图： (10)第六章调试步骤、使用说明 (11)第七章设计总结 (13)参考文献 ..................................................... 错误！未定义书签。

附录. (14)第一章系统整体设计说明现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。

在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。

检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。

现代的广义智能检测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，智能检测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，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。

本课题研究的内容是“水塔水位控制系统”。

水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，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，我所设计的就是这方面的课题。

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。

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。

单片机原理及系统课程设计专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气1001班 姓 名： 学 号： 2 指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年 3 月 7 日评语：考勤（10）守纪 （10）过程（40） 设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）基于单片机水位控制系统设计摘要：基于单片机设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。

该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。

关键词：AT89C51；74LS373；水位控制1.引言该方案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，应采用电压控制水位。

首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。

2.设计方案2.1水塔水位控制原理单片机水塔水位控制原理如图l所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。

在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。

为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。

其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(底端靠近水池底部，不能过低，要保证有足够大的流水量)。

水塔由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用，使B、C棒均与+5 V连通。

因此b、c两端的电压都为+5 V即为“1”状态．此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，而C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，c端为“0”状态。

此时电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“0”状态，此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。

图1水塔水位控制原理图3.电路设计水塔水位控制系统主要由CPU(AT89C51)、水位检测接口电路、报警接口电路、存储器扩展接口电路、复位电路、时钟振荡等部分组成。

基于AT89C51和AT89C2051水位控制系统的设计赵立琼【摘要】水位控制系统是民间用水的常用设备,在此以AT89C51和AT89C2051为主要芯片来尝试设计一种水位控制系统.该系统主要由中央处理器AT89C51和AT89C2051、通信电路、灯光显示电路、报警电路、语音电路和电源电路等组成.在硬件上力求简单易行,在软件上灵活方便,以满足广大民众的需求.【期刊名称】《宁波职业技术学院学报》【年(卷),期】2010(014)002【总页数】5页(P14-18)【关键词】AT89C51;AT89C2051;水位控制【作者】赵立琼【作者单位】湄洲湾职业技术学院,福建,莆田,351254【正文语种】中文【中图分类】TP271+.4随着人类和周围生活环境矛盾的日益突出，人们越来越关注水资源的问题。

在我国不论是城市里的住宅小区还是广大农村地区的家庭用户，时常会用抽水机抽水的方式进行供水，这种供水方式过去一般是通过人工来实现控制，而这就容易引发没水时不能及时抽水或是水满后忘记关水造成浪费的现象。

因此就必需有一种能自动检测水位，在没水时及时抽水、水满时及时关水的水位检测技术。

目前，水位控制系统是受到广泛应用的供水系统。

水位控制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，但传统的控制方式存在着控制精度低、能耗大的缺点，所以有必要设计出更方便准确的水位控制系统。

本设计是基于单片机控制的供水系统，主要由中央处理器AT89C51以及AT89C2051、通信电路、光显示电路、语音电路、电源电路等组成。

在楼层底部管道上安装一个检测装置，通过单片机对检测到的信号数据进行处理，完成相应的水位显示、控制及语音报数等功能。

所有电路围绕中央处理器进行规律的动作，听从CPU的命令。

具体方框图如图1所示。

在整个系统中以检测到的水位信号为主体，并以此作为灯光指示、超出设定水位报警和各设定点语音报数的依据。

在整个系统中进行上微机与下微机的信号传送，传输模块是整个系统的桥梁扭带。