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

河南机电高等专科学校电气工程系电子课程设计报告设计题目：水位自动控制专业：电机与电器班级：101 班学号：姓名：指导教师：设计时间：2012-6-25微控制器技术课程设计任务书设计题目：水位自动控制7设计时间：2012.6.7——2012.6.19设计任务：在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：1、使用LED数码管显示当前水位；2、使用按键模拟水位开关；3、可以设定水位上、下限，到达或超过温度上限时，电机停止转动；到达或超过温度下限时，电机开始转动。

背景资料：1、单片机原理与应用2、检测技术3、计算机原理与接口技术进度安排：1、第一天，领取题目，熟悉设计内容，分解设计步骤和任务；2、第2-3天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。

3、第4-6天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。

4、第7天，中期检查。

5、第9-10天，完善为完成内容，书写设计报告。

6、第11天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。

7、第12天，设计答辩。

题目：水位自动控制一、设计目的1、掌握51单片机的基本硬件结构及工作原理。

2、熟悉关于51单片机系列的程序编写，并学会基本程序的设计。

3、了解51系列单片机的有关控制系统的相关知识。

4、学会将理论赋予实践，逐步掌握运用理论知识解决实际问题的方法。

二、设计要求在Proteus中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：1、使用LED数码管显示当前水位；2、使用按键模拟水位开关；3、可以设定水位上、下限，到达或超过水位上限时，电机停止转动；到达或超过水位下限时，电机开始转动。

4、设置声光报警系统，当水位过低或满水位时，相应报警指示灯闪烁，并发出报警声。

三、方案设计与论证水位检测电路可以通过两个 51 单片机的管脚来感知水位的变化，产生不同的逻辑组合来控制是否进水或是停止进水。

输出端可由一个端口来控制电机的运行状态，进而控制水泵的工作。

方案一:设计采用 ADC0808 芯片。

单片机课程设计水塔水位一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本原理，掌握其编程和应用方法；2. 了解水塔水位监测的原理，掌握水位检测传感器的工作原理和使用方法；3. 学会使用单片机对水位数据进行采集、处理和显示。

技能目标：1. 能够运用C语言编写单片机程序，实现对水塔水位的实时监测；2. 能够设计并搭建水位检测系统，进行实际操作和调试；3. 能够分析水位数据，提出并实现相应的控制策略。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及嵌入式系统的学习兴趣，提高其探究问题的积极性；2. 增强学生的团队合作意识，培养其相互协作、共同解决问题的能力；3. 培养学生的创新意识，使其能够运用所学知识解决实际问题，提高社会责任感。

课程性质分析：本课程为单片机实践课程，以项目为导向，注重理论联系实际，提高学生的动手能力。

学生特点分析：学生具备一定的单片机基础知识，但实践经验不足，对实际应用中存在的问题充满好奇心。

教学要求：1. 结合实际案例，引导学生掌握单片机及水位检测系统的理论知识；2. 注重实践操作，让学生在实际操作中掌握技能；3. 强化团队协作，培养学生的沟通能力和解决问题的能力；4. 鼓励创新，激发学生的思维潜能。

二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理及编程基础：复习单片机的工作原理、内部结构，掌握C语言编程方法；- 水位检测传感器原理：学习水位传感器的工作原理、种类及其应用；- 数据采集与处理：学习单片机与传感器接口设计，数据采集、处理和显示方法。

2. 实践操作：- 水位检测系统的设计与搭建：根据项目需求，设计水位检测系统，选用合适的传感器和单片机；- 程序编写与调试：编写水位监测程序，实现数据采集、处理和显示，并进行调试；- 控制策略实现：根据水位数据，设计并实现相应的控制策略。

3. 教学大纲安排：- 第一周：复习单片机原理及编程基础，学习水位检测传感器原理；- 第二周：设计水位检测系统，进行程序编写与调试；- 第三周：完善系统功能，实现控制策略，进行实践操作。

水文站的水位自动监测系统设计摘要本文是为了实现对大坝水位进行多点水位采集，然后通过远距离传输，并且有数据显示和越限报警功能，单片机作为下位机，负责大坝现场各水位点的选通和采集，作为上位机的PC机，则负责大坝水位的集中显示和管理记录，而PC机与单片机之间的通讯方式主要采用RS-485总线技术。

本文阐述了通过超声波液位传感器等对大坝水位进行自动监测系统，主要由硬件部分和软件部分组成。

硬件部分主要是传感器主要是超声波传感器，数据采集部分采用多路开关方式进行，利用超声波传感器进行模拟数据采集，为了满足生产中多通道的要求，设计了8个模拟数据采集通道。

传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器TLC0838，数据处理部分采用AT89S52单片机为核心控制器件，当AT89S52单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片HD7279八驱动LED数码管进行现场显示，再通过RS-485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示。

软件部分主要采用汇编语言编程进行了数据采集处理、数据显示、报警等程序的设计。

针对电磁干扰对系统的干扰，本文提出了去藕电容的配置等三点抗干扰措施，以增加系统的稳定性。

关键词：超声波传感器；AT89S52单片机；数据采集通信；上位机Design of Automatic Monitoring System of the Water Levelin Hydrological StationAbstractThe paper mainly describes the method of the ultrasonic liquid level through the dam of water level sensors for automatic monitoring system, which is consist of the hardware part and software part. In this paper, uses the host who and the monolithic integrated circuit is composed by PC machine from the type many machine networking system, the monolithic integrated circuit took the lower position machine, is responsible for the dam scene various gauging stations the selection and gathering, in the achievement position machine PC machine, then is responsible for the dam water level the centralism demonstrate and manage the record, but PC machine and between the monolithic integrated circuit communication way mainly use the RS-485 main line technology.Here uses the sensor mainly is the ultrasonic sensor, the data-acquisition works in frame of multi-channel switch. Carries on analog data gathering using the ultrasonic sensor, It designs eight analog-data acquisition system .The sensor changes the non-electronic signals into electronic signals and sends them to eight TLC0838 tandem modu1us transfers after being amplified. Data-acquisition takes AT89S52 single chip microcomputer as the key controller element, when the AT89S52 receives the channel acquisition order from the controlling software, the collected signals will be sent to the single chip microcomputer through tandem interface, and will be shown alive as the showing chips HD7279A drives the LED, and sent to the PC through RS-485 the main communication wire, also it will be shown.It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication Etc, using complied languages. As to the interference from the electromagnetism to the system, the thesis proposes three measures to resist the interference like capacitance dispose, to steady the system.Key word: Ultrasonic sensor; Single Chip Microcomputer of AT89S52; Data-acquisition and communication System; PC目录第一章绪论 (1)1.1国内外的发展概况 (1)1.2目的和意义 (1)1.3主要内容 (2)第二章数据采集的硬件设计 (3)2.1单片机数据采集系统 (3)2.1.1基本组成 (3)2.1.2采集方式 (3)2.1.3硬件组成 (4)第三章硬件电路设计 (5)3.1水位传感器的选择 (5)3.1.1浮子式水位传感器 (5)3.1.2压力式水位传感器 (5)3.1.3气泡式水位传感器 (6)3.1.4超声波水位传感器 (6)3.2传感器检测电路 (8)3.2.1超声波发射电路 (9)3.2.2超声波接收电路 (10)3.3 A/D转换电路设计 (10)3.3.1 A/D转换器工作过程 (10)3.3.2 A/D转换单元电路设计 (11)3.4单片机最小系统 (13)3.5 LED显示电路 (14)3.6 报警电路 (16)3.7串行通信电路设计 (16)3.7.1 RS-485通信总线 (17)3.7.2串行通信电路设计 (18)3.8 电源电路设计 (19)第四章软件设计 (20)4.1数据处理程序设计 (20)4.2数据采集处理................................................................... 错误！未定义书签。

单⽚机原理与接⼝技术课程设计docx《单⽚机原理与接⼝技术》课程设计题⽬：基于单⽚机的⽔位控制系统设计院系：⼯学院电⽓与电⼦⼯程系专业：⾃动化班级：姓名：学号：指导教师：⼆〇⼀五年六⽉《单⽚机原理与接⼝技术》课程设计任务书⼀、基本情况学时：2周学分：1.5 学分适应班级：⾃动化1201-1202⼆、进度安排本设计共安排2周，合计60学时，具体分配如下：动员及准备⼯作：1学时选题分组：1学时PROTEUS仿真软件使⽤讲解：8学时总体⽅案设计：8学时硬件设计：12学时PROTEUS仿真图绘制：4学时软件设计：12学时撰写设计报告：4 学时制作答辩PPT： 4 学时答辩： 4 学时总结：2学时教师辅导：随时三、基本要求1、课程设计的基本要求《单⽚机原理与接⼝技术》课程设计的主要内容包括：理论设计与撰写设计报告等。

其中理论设计⼜包括总体⽅案选择，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包括单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包括程序流程图和应⽤程序。

程序设计是课程设计的关键环节，通过进⼀步完善程序设计，使之达到课题所要求的指标。

课程设计的最后要求是写出设计总结报告，把设计内容进⾏全⾯的总结。

2、课程设计的教学要求《单⽚机原理与接⼝技术》课程设计的教学采⽤相对集中的⽅式进⾏，以班为单位全班学⽣集中到设计室进⾏。

严格考勤制度，在实训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上，该课程考核按不及格处理。

课程设计的分组：每3-4名学⽣组成⼀个⼩组，完成⼀个课题的设计。

⼩组成员既有分⼯、⼜要协作，同⼀⼩组的成员之间可以相互探讨、协商，可以互相借鉴或参考别⼈的设计⽅法和经验。

但每个学⽣必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独⽴撰写设计报告。

教学要求具体如下：（⼀）、掌握单⽚机应⽤系统开发、设计流程；硬件、软件的资源分配与规划。

（⼆）、熟练硬件电路原理图的设计与绘制。

（三）、掌握运⽤PROTUS进⾏软、硬件仿真调试能⼒。

摘要随着计算机技术和现代通信技术的徐苏法杖，水位报警计已经从普通型发展到智能化，而且水位报警计的功能日益趋向于完善。

本水位监测报警器使用5V低压直流电源就可以对0.1~4米的水位进行监测，用LED数码管设计显示器，可以对不在此范围内的水位发出报警。

主要采用单片机AT89S52芯片，将控制程序写进单片机中，使其发挥相应的功能，再加上蜂鸣器、发光二极管、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路，擦做简单，接通电源即可工作。

本水位监测报警器海具有电路简易、耗能低、准确性高的特点。

关键词：报警电路；测温电路；超声波发射接收目录第1章绪论 (1)1.1课题设计的目的及其意义 (1)第2章课题的方案设计与论证 (2)2.1系统总体方案论证 (2)2.2系统总体设计方案 (2)第3章系统的硬件结构设计 (4)3.1单片机最小系统 (4)3.2超声波传感器测距电路 (4)3.3LED显示电路 (5)3.4电源电路 (6)3.5二极管报警电路 (7)3.6测温电路 (8)第4章系统软件的设计 (9)4.1超声波测距仪的算法设计 (9)4.2主程序流程图 (9)4.3超声波发生子程序和超声波接收中断程序 (12)4.4系统的软硬件的调试 (12)第五章实验数据及分析 (13)第六章课程设计总结 (14)参考文献 (15)附录 I (16)附录II (17)第1章绪论1.1 课题设计的目的及其意义随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。

但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。

展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。

基于单片机的水位监测系统的设计与实现一、引言水位监测在许多领域都具有重要的作用，如水利工程、环境监测、农田灌溉等。

传统的水位监测方法存在着人工操作困难、数据处理复杂等问题。

因此，设计一个基于单片机的水位监测系统以自动化地实现水位的监测和数据采集具有重要意义。

二、系统设计2.1 系统概述本水位监测系统通过使用单片机作为中心控制器，借助传感器实时采集水位信息，并通过显示屏进行实时展示。

2.2 硬件设计2.2.1 单片机选择根据任务要求，选择适合的单片机进行设计，常见的单片机有STM32系列、Arduino、Raspberry Pi等，本设计选择STM32作为中心控制器。

2.2.2 传感器选择根据实际需求，选择合适的水位传感器，常见的有浮子式水位传感器、压阻式水位传感器等。

本设计选择压阻式水位传感器。

2.3 软件设计2.3.1 程序流程编写相应的程序，实现水位数据的采集和处理，以及显示屏的控制与展示。

2.3.2 数据处理在采集到的水位数据基础上，进行数据处理，如滤波、校正等，提高数据稳定性和准确性。

三、系统实现3.1 硬件实现根据设计要求，搭建硬件电路，将单片机和水位传感器进行连接，确保各部件正常工作。

3.2 软件实现编写相应的程序，通过单片机的IO口进行数据采集和处理，实时展示水位信息。

四、系统测试与结果分析4.1 测试方法利用水箱进行模拟测试，逐步调整水位并记录数据，验证系统的功能和准确性。

4.2 测试结果分析测试结果，对比设定和测量值，检验系统的准确性和稳定性。

4.3 结果分析对测试结果进行分析，讨论系统的优缺点，并提出改进和优化方案。

五、总结与展望5.1 总结通过本次设计与实现，成功搭建了基于单片机的水位监测系统，实现了水位数据的自动采集和实时展示。

5.2 展望进一步完善系统功能，并结合互联网技术，实现远程监测和数据云端存储，为水位监测提供更便捷的解决方案。

六、参考文献1.《单片机技术与应用》，杨文胜，电子工业出版社，2018年。

单片机课程设计--水位计设计-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1单片机课程设计课题：水位计设计系别：电气与电子工程系专业：电气工程及其自动化姓名：学号：指导老师：郑州大学2013年01月11日一、设计目的随着社会的发展，科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便与生活的自动控制系统开始进入了我们的生活，单片机作为微型计算机发展的一个重要分支，具有高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势，以其为核心的自动控制系统赢得了广泛的应用。

水位计是供水系统中常用的设备,单片机的水位计控制系统使供水设备的水位保持在相应位置以满足用户对用水系统的需要.本设计的目的是用单片机设计一个控制系统对水位进行自动控制.水位计控制系统的研究对于提高供水系统的自动化水平,提高工作效率有重要意义.二、设计要求该课程设计给出以AT89C51单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、处理和报警等功能，本设计要求:1、设计一自动水位控制器，使其具有均匀水流流出。

当水位降到一定程度时开始注水；2、当水位升到一定水位时，停止注水，开始放水，要求给出信号。

三、总体设计3.1总体框图该方案以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，以实现水位控制的功能。

在此水位控制系统中，检测信号来自插入水中的3个金属棒，以感知水位变化情况。

工作正常情况下，应保持水位在某一范围内，当水位变化发生故障的时候，及时关断电机电源，发出声、光报警信号。

它由硬件部分和软件部分组成。

硬件部分由七大部分构成：80C51应用系统，水位采样系统，电机抽水系统，报警系统，锁存器，EOROM ，时钟系统。

软件部分是用汇编语言编写的汇编程序，烧写入单片机中用于控制整个系统自动工作。

系统设计方案的硬件电路设计框图如下图1所示图1总体框图3.2工作原理单片机水塔水位控制原理如图2所示，图中虚线表示容许水位变化的上下线，在正常情况下，应保持水位在虚线范围之内。

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2.17、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 01.1 水库水位监测装置设计概况 01.2 本文研究内容 0第2章CPU最小系统设计 (1)2.1 水库水位监测装置总体设计方案 (1)2.2 CPU的选择 (1)2.3 数据存储器扩展 (3)2.4 复位电路设计 (3)2.5 时钟电路设计 (4)2.6 CPU最小系统图 (5)第3章水库水位监测装置输入输出接口电路设计 (5)3.1 液位传感器的选择 (5)3.2 水库水位监测装置检测接口电路设计 (6)3.1.1 A/D转换器选择 (6)3.1.2 模拟量检测接口电路图 (6)3.2 水库水位监测装置输出接口电路设计 (7)3.3 人机对话接口电路设计 (8)第4章水库水位监测装置软件设计 (9)4.1 软件实现功能综述 (9)4.2 流程图设计 (9)4.2.1 主程序流程图设计 (9)4.2.2 模拟量检测流程图设计 (10)4.3 程序清单 (11)第5章系统设计与分析 (13)5.1 系统原理图 (13)5.2 系统原理综述 (13)5.3 硬件仿真图 (14)5.4 软件调试结果 (14)第6章课程设计总结 (15)参考文献 (16)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。

单片机课程设计报告书液位监测系统一、设计目的1. 采用单片机、ADC0809、压力传感器为主要器件，设计水深检测系统；2. 通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解；3. 掌握定时器、外部中断的设置和编程原理；4. 通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

二、设计要求1.压力变送器输出为4-20mA电流信号，通过转换电路把其转换为电压信号；2.处理模拟信号并显示其实际水的深度数值。

三、设计器材四、设计方案及分析1. 单片机最小系统电路单片机最小系统电路如图1所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。

单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。

图1 单片机最小系统2. 时钟电路STC89C52 单片机芯片内部设有一个由反向放大器所构成的振荡器。

19脚(XTAL1)为振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端，18脚(XTAL2)为振荡器反相放大器的输出端。

在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元器件，内部振荡电路就会产生自激振荡。

本系统采用的定时元器件为石英晶体（晶振）和电容组成的并联谐振回路。

晶振频率为12MHz，电容大小为33pF，时钟电路如图所示。

图2 时钟电路（晶振）3. 复位电路STC89C52的复位是由外部的复位电路来实现的,复位电路通常采用上电复位和按钮复位两种方式,本设计采用的是最按钮复位电路,其电路图如图所示。

图3 复位电路4．数码管显示电路LED又称为数码管，它主要由8段发光二极管组成的不同组合，可以显示a～g为数字和字符显示段，h段为小数点显示，通过a～g为7个发光段的不同组合，可以显示0～9和A～F共16个数字和字母。

LED可以分为共阴极和共阳极两种结构。

共阳极结构即把8个发光二极管阳极连在一起。

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。