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毕业设计160水位检测仪系统

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课程设计题目：水位检测仪系统专业：计算机科学与技术班级：姓名：学号：实验地点：电子系统设计室成绩：( 2006.6 )目录第1节引言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 系统功能说明 (1)第2节硬件设计基本原理与实现方法 (2)2.1 水位检测与数据采集 (2)2.2 数码管LED显示 (4)2.2.1 相关芯片简介 (4)2.2.2 显示部分工作原理 (5)第3节系统软件设计 (8)3.1 初始化程序 (8)3.2 TMR1中断服务程序 (9)3.3 数据转换子程序 (10)3.4 TMR0中断服务程序 (11)3.5 程序清单 (13)第4节结束语 (22)参考文献 (22)水位检测仪系统第1节引言水位检测和显示仪表装置在工业上有着广泛的应用。

本设计采用的是一种低成本的数码管显示驱动方案。

在对成本较敏感的小型系统中，该方案有着一定的参考价值。

1.1 设计背景键盘和显示器是单片机系统中人机对话不可缺少的一部分。

在许多智能仪表的设计中，多用LED数码管来显示。

这是因为LED数码管驱动简单，成本较低并且能适应恶劣的环境。

用于数码管显示驱动的芯片有很多种，常见的有MAX7219、MAX7221、ZLG7290、IMC7218B以及8279等。

这些专用芯片使用方便、功能教强，但价格偏高。

本设计中采用的循环扫描的方式，充分利用单片机快速的处理能力对各显示单元分时选通，只需普通的串行移位芯片，就可以达到显示驱动的目的。

这种方法对单片机的CPU占用率相对较高，不适宜于CPU任务繁忙的场合，但是对那些功能相对简单，CPU相对空闲的中小型系统非常实用，能够大大降低系统成本。

1.2系统主要功能该装置对偏离零点的水位进行检测，然后将带符号的水位值（低于或高于零点）用数码管显示出来，并通过双色发光二极管LED阵列对水位高度进行模拟显示。

整个装置主要包含水位检测和显示两个部分，现将每部分功能说明如下：（1）水位检测：在0mm、±10mm、±25mm、±50mm、±80mm、±120mm、±160mm、±240mm共15点基础上，检测水位偏离零点的大小。

（2）水位显示：将上一步检测结果用数码显示出来，显示值以比实际水位小的最近点为准，例如：水位实际高度为35mm，则数码管显示25mm。

同时，用15个竖直排列的双色LED阵列直观的模拟当前水位高度，当水位没有达到某点相应的LED显示红色，达到或超过则显示绿色。

当水位低于-240mm时报警灯显示绿色，高于+240mm时报警灯显示红色，当水位恢复正常值时报警灯熄灭。

第2节硬件设计基本原理与实现方法2.1 水位检测与数据采集本设计采用电接点水位检测方法，在每一个预定水位检测点处，将两个电极安装在容器壁，使其一端能够与没过该点的水充分接触，另一端引出到容器外面同检测电路相连，两个电极等高度并间隔一定距离。

当水位没有达到该检定点时，两个电极间电阻为无穷大；而一旦水位上升到该点高度，则两个电极同时没于水中，由于水的导电性，两个电极导通。

通过检测两个电极是否导通就可以检测水位的高度了。

对15个检测点相应有15个检测通道，本设计运用了两片8通道的多路开关CD4051，对各通道循环检测来实现数据采集。

CD4051是一种双向8通道的多路开关，可以8路选通输入，1路输出；也可1路输入，8路选通输出。

通过3为数据位A、B、C进行通道选择。

禁止输入输出端INH 可以禁止和允许工作。

CD4051具有低接通电阻和低关断电流的特点，其引脚定义如图2.1所示，真值表如表2.1所示。

IN/OUTV DD 1 0 3 A B C4 6 OUT/IN 75 INH V EE V SSIN/OUT IN/OUT图2.1 CD4051引脚图尽管水位检测原理简单，但应用时却不能仅仅用每路的通断来判断水位是否没过该路的电极。

实际上，水的电阻因水中所含成分不同有很大的差异，例如蒸馏水就不导电，就不能用这种方法来检测，而本设计所应用的场合经试验测得水阻在几KΩ到几十KΩ不等；另一方面，空气电阻也不是无穷大，也跟其成分有关，例如饱和蒸汽的阻值就大概在1MΩ欧左右。

所以，不能通过判断单片机的数据采集引脚输入电平高低来判断水位是否到达某点，否则，对介于高、低电平之间的电平状态就无法做出判断，而这种情况是可能存在的。

一个可靠的方法是对输入引脚的数据进行采样，然后将采样结果与一个阈值进行比较，从而得出正确的结论。

根据这个原理设计的水位检测电路如图2.2所示。

从图中可以看出，通过RD0~RD3口进行采样通道地址译码，在不同时刻选通16个通道中的1个。

当水位上升到某一对电极高度时，相应通道的采样电压将会较低；若水位没有上升到电极高度，那么上拉电阻将会把采样值钳位到+5V。

RA0口作为A/D采样通道输入口。

图2.2 水位检测电路原理图2.2 数码管与LED显示模拟水位高度由15个双色发光二极管（LED）来完成，共分为4组。

在某一特定时刻，每组LED与一个数码管一起被选通（4组LED对应4个数码管），两个8位的移位寄存器741S164级联，将单片机送出的2个字节串行数据转化为16位并行数据，分别送选通的LED和数码管。

在不同时刻，系统对4组LED和数码管快速地循环扫描，就完成了面板显示的功能。

2.2.1 相关芯片简介显示部分用到的芯片包括移位寄存器74LS164、数据缓冲器74LS244以及多路开关CD4051。

下面就74LS164和74LS244作简单介绍。

（1）移位寄存器74LS164。

74LS164引脚定义如图2.3所示，起真值表如表2.2所示，其功能是将外部输入的串行数据转化为8位的并行数据输出具有锁寸功能。

A、B端为串行数据输入端，QA ~ QH，CLK为外部时钟输入端，CLR为清零端。

74LS164在高电平输出时，为并行数据输出端其输出最大电流为0.4mA；低电平输出时，其输出最大电流为8mA,不足以驱动数码管或发光二极管正常工作，所以在本设计中外加数据缓冲器以增大驱动能力。

图2.3 74LS164引脚图表2.2 74LS164真值表注Q A0、Q B0、Q H0为在稳态输入条件建立之前Q A、Q B和Q H相应的电平；Q An、Q Gn为在最近的时钟↑转换前Q A或Q G的电平，表示移1位。

（2）数据缓冲器74LS244。

74LS244 缓冲器常用作三态缓冲或总线驱动，+5V供点，其高电平时输出最大电流可达15mA,低电平输出时最大电流可达24mA,足以驱动数码管和LED工作。

74LS244共8个输入输出通道，通过门控端G1和G2来选择其通断，其功能原理及引脚如图2.4所示。

图2.4 74LS244内部结构及引脚图从图中可以看出，当引脚1G为低电平时，输入通道1A~1A4与输出通道1Y1~1Y4连通；当引脚1G为高电平时则截止。

同理引脚2G控制着输入通道2A1~2A4与输出通道2Y1~2Y4的通断。

2.2.2显示部分工作原理首先介绍一下双色二极管的功能和用法。

如图1.5所示，1个双色二极管有3个引脚，引脚1、2均为信号“+”端，引脚3为GND端（信号“—”端）。

引脚电平（TTL电平）与LED显示颜色如表1.6所示。

图1.5 双色二极管外观图数码管及LED显示电路如图1.6所示，RC5口作为串行数据的同步时钟端，与74LS164的数据输入端相连；RC3口作为串行数据的同步时钟端，与74LS164的同步时钟输出端均与SPI方式时端口一样；实际应用中，若不用SPI方式，而用第5章中提到的模拟数据串行口时，可以用任何普通I/O端口代替）。

两片移位寄存器74LS164的并行数据输出端则分别与两片数据缓冲器74LS244的输入端相连，RD7口作为数据缓冲器74LS244的门控信号输出端，控制74LS244的通断。

图1.6 数码管和LED显示电路每4个双色二极管和1个数码管一组，二极管的8个信号“+”端分别与第一片74LS244的8位数据输出端相连，数码管的8位数据输入端分别与第二片74LS244的8位数据输入端相连，每组二极管和数码管的GND端都与CD4051的1个输入通道相连，CD4051的输出端与系统的“地”相连。

RE0～RE1口作为地址译码输出端口，用于多路开关CD4051的4路通道选择，每一时刻只有一组共4个二极管和1个数码管被选通，其GND端同系统的“地”构成通路，其他的二极管与数码管则不能构成通路。

每向74LS164传送完两个字节共16位数据，通过RD7口使能74LS244，将数据送到二极管和数码管的输入口，然后通过RE0～RE1口打开一条通道，则被选通的数码管和二极管就会按照接收的数据进行相应的显示。

不断地发送新数据并利用CD4051循环的扫描4个通道，则所有的二极管和数码管就会持续的发光显示。

另外由一个双色二极管作为报警灯，RD5口与二极管的引脚1相连，RD4口与二极管的引脚2相连。

第3节系统的软件设计本系统的软件的核心是两个不断循环执行的中断程序：TMR0中断用于驱动数码管和LED显示：TMR1中断用于采集水位值并且将采集结果送缓冲寄存器供显示部分读取，同时对采集结果进行简单的分析，判断其是否超过水位上限或下限，若超过则点亮相应的报警灯。

整个软件部分大体可分为初始化程序、TMR1中断服务程序、数据转化子程序、TIMR0中断服务程序4个部分，以下分别加以描述。

3．1初始化程序初始化程序位于主程序开始部分，主要对3个部分进行初始化：I/0端口、TMR1和TMR0各部分初始化步骤如下描述，不再给出流程图。

1.I/O端口方向控制寄存器A/D输入端口RA0设置为输入方式，串行时钟及串行数据输出端口RC，采样通道地址译码端口RD、显示部分地址译码及报警输出端口RE均设置为输出方式。

2. TIMR1初始化TIMR1初始化步骤如下：●将第一位外设中断标志寄存器PIR1中的中断标志位TMR1IF清零。

●将第一位外设中断屏蔽寄存器PIE1中的中断允许位TMR1IE置位。

●通过TMR1中断控制器I1CON设置时钟及分频比等●给TMR1计数器TMR1H、TMR1L赋初值。

●将中断控制寄存器INTCON中的全局中断屏蔽位GIE置位。

●将外设中断屏蔽位PEIE置位。

3. TIMR0初始化TIMR0初始化步骤如下：●通过选项寄存器OPTION＿REG设置TMR0的分频比及时钟。

●将INTCON寄存器中的TMR0中断标志位清零并将中断屏蔽位置位。

●给TMR0计数器赋初值。

3．2TMR1中断服务程序设计系统的水位值刷新时间为1s，即单片机每秒钟对采样通道一遍A/D转换。

软件上则设定TMR1定时器每秒产生一次中断，执行数据采样程序，从最高水位采样通道向下执行，并不断将每次采样结果与系统设定的门限值比较，当检测到水位超过某一对电极时，则退出采样程序。

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毕业设计160水位检测仪系统

毕业设计160水位检测仪系统

毕业设计160水位检测仪系统水位检测仪系统的设计是一个比较常见的毕业设计任务。

在这个项目中，我们需要设计一个能够准确测量水位的仪器，并通过传感器将水位数据传输到计算机上进行处理和显示。

本文将介绍我们设计的水位检测仪系统的详细信息。

首先，我们需要选择合适的传感器来测量水位。

根据我们的需求，我们选择了超声波传感器。

超声波传感器是一种能够通过发送和接收超声波来测量距离的装置。

当超声波探测器向水面发送超声波时，它会测量超声波返回的时间，并根据声速计算出距离，从而得到水位的高度。

接下来，我们需要将传感器与计算机连接起来。

为了实现这一点，我们选择了微控制器作为传感器和计算机之间的中间件。

我们选用了Arduino开发板作为微控制器。

通过将传感器与Arduino开发板连接，我们可以获取到传感器测量到的水位数据，并将其传输到计算机上以供进一步处理。

为了实现数据传输，我们使用了USB连接线将Arduino开发板与计算机连接。

同时，我们还使用了Arduino开发环境来编写代码，以便实时获取水位数据并将其传输到计算机上。

在计算机端，我们编写了一个简单的软件来接收和处理水位数据。

该软件可以实时显示水位的变化，并根据水位的高低来触发警报或其他控制操作。

我们使用了Python编程语言和PySerial库来与Arduino开发板进行通信以及绘制实时数据曲线。

在设计过程中，我们还考虑了一些额外的功能，例如数据记录和报表生成。

我们在软件中添加了文件保存和导出数据的功能，以便用户可以随时查看和分析以往的水位数据。

为了验证我们设计的系统的准确性和可靠性，我们进行了一系列的测试。

我们通过对不同水位下的测量，验证了传感器的准确度和稳定性。

我们还与其他水位检测仪进行比较，验证了我们设计的系统的可靠性和实用性。

在本次毕业设计中，我们成功设计并实现了一个水位检测仪系统。

通过选择合适的传感器、微控制器和软件，我们能够准确地测量水位，并实时将数据传输到计算机上进行处理和显示。

单片机毕业设计—水文站的水位自动监测系统设计(论文+外文翻译+电路图+程序)

单片机毕业设计—水文站的水位自动监测系统设计(论文+外文翻译+电路图+程序)

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。

水位监测报警系统的设计

水位监测报警系统的设计

水位监测报警系统的设计概述：设计目标：1.准确度高：能够准确测量水位的变化并实时反馈数据。

2.稳定性好：对环境变化和外部干扰具有一定的抗干扰能力，以保证系统稳定运行。

3.实时性强：及时监测水位变化并在必要时发出警报。

4.简单易用：用户友好的界面和操作方式，方便日常运维。

硬件设计：1.传感器选择：选择一种高精度的水位传感器，例如压力传感器或超声波传感器。

2.控制核心选择：采用嵌入式控制器作为控制核心，具有较强的处理能力和数据处理能力。

3.数据存储：选择合适的存储设备，如SD卡或闪存芯片，用于存储水位数据。

4.通信模块：增加无线通信模块，使系统能够与远程服务器进行数据交换。

5.电源管理：使用稳定可靠的电源模块，保证系统的正常工作。

软件设计：1.传感器数据采集：通过嵌入式控制器对传感器数据进行采集，实现对水位变化的准确测量。

2.数据处理：对采集到的传感器数据进行分析和处理，滤波处理以提高数据的准确性和稳定性。

3.报警机制：设置合理的阈值，当水位超过或低于预设阈值时，触发报警机制，及时发出警报。

4.数据存储和管理：将处理后的数据存储在存储设备中，提供查询和管理接口，方便用户查看历史数据。

5.远程通信：通过无线通信模块，将实时数据上传到远程服务器，实现远程监控和管理。

系统工作流程：1.传感器采集：传感器对水位进行采集。

2.数据处理：处理采集到的数据，滤波和去噪处理。

3.报警判定：判断当前水位是否超过或低于设定的阈值，触发报警。

4.报警方式：发出报警信号，例如声音、灯光或短信提醒。

5.数据存储：将处理后的数据存储在本地设备中，以便日后查询和分析。

6.远程通信：将实时数据通过无线方式上传到远程服务器，实现远程监控和管理。

总结：水位监测报警系统通过传感器对水位进行监测，并通过嵌入式控制器进行数据处理和报警判断，可以实现对水位变化的准确监测和及时报警。

此外，通过远程通信功能可以实现对水位变化的远程监控和管理。

该系统可广泛应用于水利、城市防洪等领域，在提高水位监测准确性和及时性方面发挥重要作用。

毕业设计-水位系统的计算机控制系统设计[管理资料]

毕业设计-水位系统的计算机控制系统设计[管理资料]

摘要目前，大部分的水泵控制采用传统的电力拖动方式，水泵在工频下恒速运转，对于流量的控制是利用调节阀门的开度来实现的，这样一方面造成了能源的较大浪费。

采取恒压供水的方式，可以解决传统供水存在的诸多弊端，由于交流变频技术的不断成熟及完善，可以方便地组成恒压供水系统。

本设计得用组态王监控系统实现，组态王画面直观，可以显示变频运行电流、压力测量值等模拟量，以及压力报警界面，本设计可广泛应用于生活供水、高楼供水、工业用水等场合，实现节能、操作维护方便、安全可靠的目的，并为类似系统的工业设计提供了一种可行的设计方法。

关键词：水位控制；组态王；变频器；节能ABSTRACTAt present, most of the water pump control adopts the traditional way, pumps in electric drive under constant speed running power frequency to flow control, using regulating valves to realize the opening, on the one hand, the larger caused energy waste, on the other hand, easy to cause the "water hammer effect". Adopt constant pressure water supply, which can solve the way the defects of traditional water supply, because ac frequency conversion technology continues to mature and improve, which can be conveniently composition constant pressure water supply system. This design must kingview monitoring system realization, kingview pictures, intuitive, and can display the variable-frequency operation current, pressure measurement values, etc, and an analog pressure alarm interface, this design can be widely applied in life water supply, water supply, industrial water buildings such occasions, achieve energy saving, operations and maintenance easy, safe and reliable, and the purpose of the industrial design for similar system provides a feasible design method.Key words: water level control,kingview and frequency,the energy conservation，energy-saving目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I 第1章前言 . (1)供水发展现状 (1)变频恒压供水系统 (2)本课题完成的工作 (3)第2章控制方案选择 (4)变频器控制方案 (4)PID控制 (4)PID闭环控制系统的组成 (6)第3章变频调速技术简介 (8)变频调速的基本原理 (8)变频器的节能 (10)变频调速的优势 (10)变频技术的发展 (11)变频器应用现状及前景 (12)第4章组态王开发监控系统软件简介 (13)概述 (13)特点 (13)建立工程的一般步骤 (14)实践 (14)第5章水位控制系统的组成 (16)系统硬件 (16)系统软件 (20)第6章水位控制系统的设计 (21)组态王简介 (21)PID控制器 (21)组态王系统设计 (23)组态王设计步骤 (23)组态王设计过程 (24)第7章总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)第1章前言供水发展现状我国是一个发展中国家，多年来极其重视和发展能源的建设，尤其是电力能源的发展。