基于单片机的水位检测报警系统

基于单片机的超声波测水位报警系统目录摘要 (1)1 绪论 (2)1.1 项目研究背景及意义 (2)2 总体设计方案及论证 (2)2.1 总体方案设计 (2)3 硬件实现及单元电路设计 (3)3.1 主控制模块 (3)3.2 电源设计 (4)3.3 超声波测试模块 (4)3.3.1 超声波的特性 (5)3.3.2 超声波换能器 (6)3.4 超声波传感器原理 (8)3.5 测距分析 (12)3.6 时钟电路的设计 (13)3.7 复位电路的设计 (13)3.8 声音报警电路的设计 (14)3.9 显示模块 (14)4 软件设计 (15)4.1 主程序工作流程图 (15)5 总结 (17)6 参考文献 (17)附录 (18)附件1：原理图 (18)附件2：程序 (19)附件3：元件清单 (29)附件4：实物图 (30)摘要STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。

本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。

关键词：超声波传感器STC89C521 绪论1.1 项目研究背景及意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。

因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。

可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。

目录摘要 .................................................................................................................. 错误!未定义书签。

1绪论 .. (2)1片机高塔水位控制系统 (2)2术参数和设计任务： (2)3设计背景 (2)4设计意义 (3)2 51单片机基础 (4)2.1单片机概述 (4)3硬件设计 (6)3.1、单片机最小系统电路设计 (6)3.2、水位检测传感器的选用 (7)3.3、稳压电路的设计 (8)3.4、光报警电路的设计 (8)3.5、水泵的介绍 (9)3.6、继电器控制水泵加水电路 (10)3.7、电源电路 (12)4设计语言及软件 (13)4.1汇编语言介绍 (13)4.2wave6000软件介绍 (13)4.3Proteus软件介绍 (15)5软件设计 (18)5.1、系统原理 (18)5.2、系统结构图 (18)5.3、控制方案说明 (19)5.4、系统组成及原理 (19)5.5系统总原理图 (21)5.6系统总程序如下 (22)5.7低水位的程序设设计 (24)5.8中水位程序设设计 (24)5.9高水位程序设设计 (24)5.10故障程序设设计 (25)总结 (26)参考文献 (27)1绪论1片机高塔水位控制系统本课程设计要求：在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。

低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。

本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。

2术参数和设计任务：1、利用单片机AT89C2051实现对高塔进行水位的控制；2、把水位探测传感器探得高塔中的水位送给单片机以实现对水泵加水系统和显示系统的控制；3、光报警显示系统电路，采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况4、水泵加水电路由继电器进行控制；5、分析工作原理，绘出系统结构原理图及流程图；3设计背景目前，水位控制在日常生活及工业领域（工厂，农场，学校等用水量大的场所）中应用相当广泛，比如水塔，地下水，水电站情况下的水位控制。

2017年12月浅谈基于单片机的水位监测报警系统设计丛佳伟郭健（黑龙江八一农垦大学电气与信息学院，黑龙江大庆163319）摘要：本水位检测报警系统使用直流电源供电，利用发光二极管以及蜂鸣器实现报警功能。

主要采用51单片机芯片，将控制系统写入单片机中，使其发挥相应的功能，以及相关电路元件形成监测报警电路，操作简单便利。

并且由于采用单片机技术，所以该水位监测报警系统存在电路简单，耗能低，准确性高等优点。

关键词：单片机控制；监测电路；报警电路在日常的工业以及农业生产过程中，经常会须要我们对液体的水位进行测量需，伴随着工业技术的发展，低温液体应用十分宽泛的使用，在各种应用中都应保证其水位。

目前市场卖的水位监测报警系统价格昂贵、能耗大、准确性低，因此设计一种简单、低耗、准确性高的水位监测报警系统具有很大的意思。

1设计思想本设计是以STC89C51单片机为核心设计的一种水位控制系统。

该项设计是以单片机的硬件设计以及软件设计为基础的，完成测量电路、液体水位控制以及水位显示和蜂鸣器报警系统。

1.1工作原理通过插入水中的四个金属棒获取检测信号，来了解水位的变化情况。

在正常的工作情况下，应该保持水位在安全水位线以内，当水槽里的水位在水位较低的时候传感器传给稳压电路一个低电平，低电平通过稳压电路里的PNP 三极管、电容、电阻转换成低电平。

单片机收到低电平，表示水箱里没有水了需要系统开始运作，给水箱加水，蜂鸣器报警。

水位达到高水位时传感器同时传送给单片机一个低电平，红灯闪烁频率加快，蜂鸣器报警频率加快。

同理，水位从高水位下降时，水位离开高水位线时，高水位传感器探头与电源断开，传感器输出低电平给单片机。

2系统硬件设计2.1传感器模块传感器占据了至关重要的作用，它直接反映了水位高度，对水位控制的准确性产生了十足的影响。

利用水的导电性。

水存在着导电性，在设计过程中可以通过水位在一定高度时，其内电流的导通和断开来解析出水位处于何种高度内。

基于单片机的水位雨量自动检测系统的设计设计概述本文介绍了一种基于单片机的水位雨量自动检测系统。

该系统主要由传感器、单片机、LCD显示屏、存储器和通讯模块组成。

系统可以实时监测水位和雨量，并将数据显示在LCD屏幕上。

此外，该系统还具有数据存储功能，可以将数据存储在系统存储器中。

通讯模块可以让用户通过远程访问来获取数据。

系统硬件设计该系统的硬件设计包括传感器、单片机、LCD显示屏、存储器和通讯模块。

传感器使系统能够检测水位和雨量。

该系统使用超声波传感器来检测水位，并且使用雨量传感器检测雨量。

这些传感器将数据传输到单片机上。

单片机是系统的核心。

它从传感器中读取数据，并在LCD显示器上显示水位和雨量的实时值。

这个系统使用ATmega16单片机作为主控制器。

这个单片机还可以存储数据，并与通讯模块进行通信。

LCD显示器用来显示系统检测到的水位和雨量。

它可以显示当前值、历史值和报警信息。

存储器用来存储检测到的数据。

这个系统使用EEPROM作为存储器。

EEPROM可以存储长期的数据，并且不会丢失数据。

通讯模块用于远程管理系统。

用户可以通过通讯模块远程访问系统中的数据。

软件设计该系统的软件设计主要包括传感器读取模块、数据存储模块、报警模块和通讯模块。

传感器读取模块负责从传感器读取水位和雨量数据。

该模块使用ATmega16的IO口来读取数据，并将读取到的数据传输到单片机上。

数据存储模块负责将检测到的数据存储在EEPROM中。

这个模块使用单片机的存储器来存储数据，并可以通过通讯模块进行访问。

报警模块在检测到预设的水位或雨量阈值时触发。

当达到阈值时，该模块会向用户发送警报信息。

通讯模块负责将数据传输给用户。

用户可以通过通讯模块远程访问系统中的数据，并可以远程控制系统。

实验结果本系统在实验中能够准确地检测到水位和雨量，并通过LCD显示屏及时显示检测到的值。

数据存储功能能够有效地存储检测到的数据，预警功能在达到预设值时能够发出警报。

基于单片机的智能水灾报警系统的设计摘要我国地处季风气候区，暴雨洪水频发。

受季风气候影响，我国大部分地区夏季湿热多雨、雨热同期，不仅短历时、高强度的局地暴雨频繁发生，而且长历时、大范围的全流域降雨也时有发生，几乎每年都会发生不同程度的洪涝灾害。

因此，完善的水情监测有助于中心站实时监测各地水情，并对各种突发状况做出及时、合理的措施来防止灾害的发生和降低灾害所造成的破坏。

本次设计以AT89C51芯片为核心，辅以相关的外围电路，设计了以单片机为核心的水情监测系统。

系统由12V直流电源供电。

在硬件方面，除了单片机外，采用SDI-12总线来连接多个传感器，通过TDC40 (SDI-12 to RS232转换器)将传感器采集到的水情数据发送到单片机PO口，单片机通过FLASH存储实时数据，亦可通过PSTN, GSM、北斗卫星、海事卫星等通信信道将采集到的水情数据传输到中心站。

在软件方面，采用C语言编程。

通过对单片机程序设计实现对水情监测系统的整个水情数据的采集、存储和传输程序进行监测、判断和控制以及人机交换。

关键词: 单片机 SDI-12 数据采集水情监测AbstractC hina is located in the monsoon climate zone and torrential rain and flood often happens .Affected by this monsoon climate, most of our region is hot wet and more rain in summer .Not only for short duration, high strength local rainstorm often happens, but also rain in wide range of the valley with long duration often happens .Annually, floods disaster happens in large range of our nation with varying degrees. Therefore, Perfect hydrological monitoring can help real-time monitoring hydrological in all regions with the central station and Make timely and reasonable measures for a variety of unexpected situations to prevent disasters and reduce the damage caused by disasters.The design use the AT89C51 chip as the core, combined with the necessary peripheral circuits .We design the hydrological monitoring system with 51 MCU as a core. It consists of 12V DC power supply. On the hardware side, in addition to MCU, It uses SDI-12 bus to connect multiple sensors .Collected by TDC40(SDI-12 to RS232 converter) the water level sensor data is sent to the MCU ports PO .The MCU use FLASH to store real-time data and transport the collected water level data to the central station through communication channel, such as the PSTN, GSM, COMPASS satellite, maritime satellite and so on. On the software side, we use C language for programming. By programming on the MCU, we realize hydrological monitoring system for the entire hydrological data collection, storage and transport procedures for monitoring, to determine and control and human exchange.Key word:MCU SDI-12 data acquisition water level monitoring目录第一章绪言 (1)第二章单片机89C51简介 (2)第一节单片机的特点 (2)第二节单片机89C51介绍 (2)第三章基于单片机的水灾监测技术 (4)第一节AT89C51内部结构 (4)第二节AT89C51引脚及功能 (5)第三节时钟震荡电路设计 (7)第四节电源电路设计 (7)第四章A/D转换器TLC2543 (12)第一节TLC2543的编程要点 (12)第二节TLC2543与51系列单片机接口 (13)第三节数据采集程序设计 (14)第五章系统设计 (16)第一节系统设计思路 (16)第二节系统设计框图 (16)第三节系统硬件设计 (17)第四节系统软件设计 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (1)第一章绪言目前，国内许多水文站监测水位和降雨量仍采用人工方法。

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。

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。

摘要：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.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.关键词：单片机，水位，控制，ABSTRACTThis design is STC89C52 SCM design using a water level control system. Mainly based on single chip microcomputer hardware design and programming. This system realizes the water level, water level control, monitoring the alarming function, according to water. In design mainly adopts sensing technology and single-chip microcomputer technology, low &high technology, control technology such as the C programminglanguage. This paper also tells the water level control system, this paper introduces the basic principle of schematic interface circuit and presents the corresponding the design flow chart and C language program.This paper is mainly to more understanding of single chip microcontroller, grasps achieve finally designed "one-chip computer water level control system" purposes. Experiments show that single chip microcomputer control water level control system hardware circuit is simple, software function consummation, the control system is reliable, give full play to the performance of the single-chip microcontroller, can greatly improve the efficiency of the development.Keywords:SCM Level Control1.绪论 (3)2. STC89C52单片机介绍 (5)2.1 STC89C52介绍 (5)3 硬件的设计 (11)3.1水位传感方式的选择 (11)3.1.1简单的控制方式 (11)3.1.2红外线发射接收装置 (11)3.2.1系统工作原理 (13)3.2.2稳压电路 (15)3.2.4电机控制电路 (17)3.2.5电机工作指示灯电路 (18)3.2.6振荡电路和复位电路 (19)3.2.6水位控制系统的整体电路仿真图 (20)3.2.7实物图 (21)4. 软件程序设计以及仿真 (22)4.1 程序流程图 (22)4.1.1加水时程序流程图： (22)4.1.2水位降低时程序流程图： (23)4.2水位对应的传感器信号 (24)4.3水位对应的亮灯情况 (25)4.4 C语言程序设计 (26)5.结论 (36)参考文献 (37)答谢 (38)1.绪论当今社会，科技以迅雷不及掩耳之势的速度发展着，人民生活水平也在不断的提高.自动水位控制将给人们生活带来巨大的方便.由于单片机有极高的可靠性，微型性和智能性，单片机已经广泛应用于我们生活和学习中，我们可以在许多领域见到单片机的身影，，小到玩具家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、工业过程控制、机械电子、办公自动化、工业机器人、军事和航空航天等领域都可以见到单片机的身影.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（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.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.2. STC89C52单片机介绍2.1 STC89C52介绍STC89C52是51单片机，它采用的是DIP40封装. 主要特性有：与MCS-51 兼容8K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定512内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路单片机管脚图说明图如下：图1.1单片机引脚图管脚说明：VCC：供电电压.GND：接地.P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流.当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入.P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位.在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流.P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故.在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收.P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入.并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流.这是由于内部上拉的缘故.P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位.在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容.P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号.4个TTL门电流.当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入.作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故.P3口也可作为单片机的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号.RST：复位输入.当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间.ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节.在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲.在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6.因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的.然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲.如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0.此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用.另外，该引脚被略微拉高.如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效./PSEN：外部程序存储器的选通信号.在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效.但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现./EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器.注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器.在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）. XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入.XTAL2：来自反向振荡器的输出.振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出.该反向放大器可以配置为片内振荡器.石晶振荡和陶瓷振荡均可采用.如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接.有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.STC89C52是一种8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的单片机.该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容.它的工作电压3V/5V,操作频率0~33MHZ.4个8位I/O口，含3个高电流P1口，可直接驱动LED；3个16位定时器/计数器；可编程看门狗定时器（WDT）；低EMI方式; 兼容TTL和COMS逻辑电平；掉电检测和低功率模式等.STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端.时钟可以由内部方式产生或外部方式产生.内部方式的时钟电路如图1.1所示，在RXD 和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡.外部方式的时钟电路如图1.2所示，RXD接地，TXD接外部振荡器.对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度.XTAL1XTAL2图2.1内部方式时钟电路图2.2外部方式时钟电路STC89C52单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM ）、数据存储器（RAM ）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等极大单元数据总线、地址总线和控制总线等三大总线.STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品.他们的指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8051单片机完全兼容，而且价格更实惠.其优点是可以在线下载，下载器也比较容易购买到，方便携带应用.STC89C52可以用于控制水位，在功能和性能上要比AT 系列单片机突出，因此，选择STC89C 系列单片机，作为水位控制器核心. XTAL1 XTAL2外部振荡器3 硬件的设计3.1水位传感方式的选择3.1.1简单的控制方式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.3.1.2红外线发射接收装置因为光在水中的传播与空气中的光的传播是由不同的差异的，即光在不同的介质中其强弱度不同.可以根据此原理采集水中是否有水.脉冲调制式红外发射接收器工作原理：接收管与发射管放在水塔对立的两侧并且在一条直线上，在空气中接收管完全接收到发光管发送过来的信号，当发射接收两管之间有水时，水对于光有反射和折射特性减弱了光信号，使接收管在有水位时接受的信号时弱信号.由此可以判断出是否有水.但是，问题在于电路调试比较困难，难以实现，而且准确度不够.3.1.3水阻传感方式任何物质在电学里都有一定的阻值，实验证明，纯净水几乎不导电的，但人们日常使用的水都会含有一定的Mg+、Ca+等离子，他们的存在使水可以具有导电的性能，水的阻值大约为10K Ω左右.本控制装置就是利用水的导电性完成的.传感器结构图3.1：+5v蓄水位探针低水位探针中水位探针高水位探针电压输入探针P1.0P1.2P1.1P1.3图3.1传感器结构图高电平通过电压输入探针输入，水位在不同的水位的时候接通相应的水位探针将高电平穿送给稳压电路，通过稳压电路转置为低电平再输送给单片机，促使单片机控制电机电路和水位显示电路工作、停止.此水位探测传感方法比脉冲调制式红外发射接收器结构简单，方便.此电路的灵敏度可以达到本设计的要求，能够准确地分辨出水位信号.有此可知，这种设计方案方便实用，元件选用方便，费用低.此方案解决了第一种方案中调试繁琐，信号干扰的问题，信号传输的准确率高达95%以上.本设计选择第三种方案，作为水位传感器.3.2系统的组成水位控制系统由电源电路、水位探测传感电路、稳压电路、继电器控制电机加水电路、水位显示电路、单片机STC89C52组成.系统组成的方框图如下：3.2.1系统工作原理当水箱里的水位在蓄水位以下的时候电机开始工作.当水箱里水在蓄水位的时候，蓄水位、低水位、中水位、高水位四个传感器都没有和+5V电源导通.传感器传给稳压电路一个低电平，低电平通过稳压电路里的NPN三极管、电容、电阻转换成高电平.单片机收到高电平，表示水箱里没有水了需要系统开始运作，给水箱加水，这时单片机通知水泵开始加水，红灯亮.当达到低水位的时候，蓄水位传感器传送给单片机一个低电平，水泵继续工作，亮一黄灯.水位继续上升，当达到中水位时，蓄水位、低水位传感器传送给单片机低电平，水泵继续工作，亮一个绿灯亮.水位继续上升达到高水位时，蓄水位、低水位、中水位、高水位传感器同时传送给单片机一个低电平，两个绿灯亮.同理，水位从高水位开始下降，水位离开高水位线时，高水位传感器探头与电源断开，传感器输出高电平给单片机，绿灯熄灭一个，表示水位下降到中水位了.当水位下降到低水时，一黄灯亮，表示水位下降到低水位了.当水位下降到蓄水位时，红灯亮、黄灯熄灭，电机开始工作.3.2.2稳压电路图3.3稳压电路图本电路的主要作用是使从传感器输入的电平能够稳定的输入到单片机中，，是由三极管9013、两个电阻、和一个无极性电容组成.如果我们不使用此稳压电路也能实现我们的设计目的，但有时会产生水位误判和不稳定现象，所以我认为此电路是不可缺少的.3.2.3水位显示电路图3.4水位显示电路图本电路采用不不同颜色的LED作为显示装置，有单片机P2.0、P2.1、P2.3、P2.4、P2.7口控制进行水位显示.亮红灯代表水位在蓄水位以下.亮两黄灯代表水位在低水位以下，蓄水位以上.亮一黄灯表示在中水位以下，低水位以上.亮绿灯表示在高水位以下，中水位以上.亮两绿灯表示在高水位以上.此电路采用的是共阳极的，所以只有单片机给发光二极管为低电平的时候才能是发光二极管点亮.R2，R3，R4，R10,R11为上拉电阻起限压控流作用.LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光.LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着LED灯株在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来.半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子.但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”.当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理.而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的.3.2.4电机控制电路图3.5电机控制电路图电机控制电路，由于实际电机额定电压比较高，而单片机的输出电压又比较低，不能直接驱动电机工作，所以采用了三级管放大和二极管正向导电的作用和电磁式继电器的吸合作用来控制电机（弱电控制强电）.由单片机的P1.6口来控制的.电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的.只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合.当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放.这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的.3.2.5电机工作指示灯电路图3.6电机工作指示灯图本电路采用红色LED灯作为电机工作指示灯接在单片机P3.7口上，当电机开始工作的时候，指示灯就亮直到电机停止工作.3.2.6振荡电路和复位电路图3.7振荡电路和复位电路图振荡电路和复位电路是单片机不可缺少的部分，是单片机的重要组成，它们集成在单片机里，对于单片机稳定工作有至关重要的作用. 并且可以延长它的使用寿命.3.2.6水位控制系统的整体电路仿真图图3.8水位控制系统仿真图3.2.7实物图图3.9实物图4. 软件程序设计以及仿真4.1 程序流程图4.1.1加水时程序流程图：4.1.2水位降低时程序流程图：4.2水位对应的传感器信号表14.3水位对应的亮灯情况表24.4 C语言程序设计C语言程序如下：#include <reg52.h>#define uchar unsigned char #define uintunsiged intsbit xsw=P1^0;sbit dsw=P1^1;sbit zsw=P1^2;sbit gsw=P1^3;sbit LED_G1=P2^0;sbit LED_G2=P2^1;sbit LED_Y=P2^3;sbit LED_R1=P2^7;sbit LED_R2=P3^7;sbit DJ=P1^6;void main(void){char i=0;P1=0Xf1;DJ=0;while(1){while(DJ==0){if(xsw==0&&dsw==1&&zsw==1&&gsw==1) { LED_R1=0;LED_R2=0;DJ=0;}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==1&&gsw==1) {{LED_R1=1;LED_Y=0;LED_R2=0;DJ=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==1) {{LED_Y=1;LED_R2=0;DJ=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==0){LED_R2=1;LED_G1=0;LED_G2=0;DJ=1;break;}}while(DJ==1){if(xsw==1&&dsw==1&&zsw==1&&gsw==1) {LED_R1=1;LED_R2=0;break;}if(xsw==0&&dsw==1&&zsw==1&&gsw==1) {LED_R1=0;LED_R2=0;DJ=0;LED_Y=1;}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==1&&gsw==1) {{LED_G1=1;LED_R2=1;LED_R1=1;LED_Y=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==1){{LED_G2=1;LED_R2=1;LED_Y=1;LED_G1=0;}}if(xsw==0&&dsw==0&&zsw==0&&gsw==0) {LED_R2=1;LED_G1=0;LED_G2=0;}}}}4.5 各种水位情况下的仿真图加水水到达在蓄水位时：电机运转，电机指示灯红灯亮，低水位警示灯红灯亮.仿真图如下所示：图4.1蓄水位仿真图加水水到达低水位时：电机运转，电机指示灯红灯亮，中水位警示灯黄灯亮.仿真图如下所示：图4.2水位上升时低水位仿真图加水水到达中水位时：电机运转，电机指示灯红灯亮，中水位警示灯绿灯亮.仿真图如下所示：图4.3水位上升时中水位仿真图加水水到达高水位时：电机停止，电机指示灯红灯灭，高水位警示灯两个绿灯都亮.仿真图如下所示：图4.4高水位仿真图水位减少到中水位时：中水位警示灯绿灯亮.仿真图如下所示：图4.5水位减少时中水位仿真图水位减少到低水位时：低水位警示灯黄灯亮.仿真图如下所示：图4.6水位减少时低水位仿真图5.结论经过这段边写论文边学习的时间后，我感触颇多，其中充满了酸楚和幸福.我初步把自己学到的东西用于了实践之中，也在实践中学到了很多东西.首先，我加深了自己的理论知识，使理论知识更好的用于实践之中，是理论与实践更好的结合.其次，锻炼了自己的动手能力，为自己以后的工作打下了一个基础，所以我们应该明白任何知识都源于实践，出自于实践，实践是检验真理的唯一标准.此设计中还存在许多不足之处，自己的理论知识也不够全面和扎实，不懂许多元件的使用方法，C语言还不能学以致用.通过此次毕业论文的设计我一定要加强自己的学习，不断的温故知新，不断的完善自己.参考文献（1）刘得营张志霞等《单片机原理及接口技术》中国水利水电出版社 2006.3-4（2）张肃文《高频电子线路》高等教育出版社（3）邱关源《电路》高等教育出版社（4）阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社（5）童诗白华成英《模拟电子技术基础》高等教育出版社（6）刘刚《单片机原理及应用》中国林业出版社（7）杨路明《C语言程序设计教程》北京邮电大学出版社（8）许文《protues教程》北京大学出版社（9）刘成辉《单片机在水位控制系统中的应用》人民交通出版社（10）姚艳楠等主编《微型计算机原理》西安电子科技大学出版社答谢此毕业设计是在王书志老师精心指导、严格要求以及同学们的帮助下完成的.在此对王书志老师表示感谢，也对给予我论文提供帮助的同学表示感谢.光阴似箭，日月如梭，四年的大学时间在我们的人生中式那么短暂，但是就在这短暂的四年时间里我学会了很多，我学会了为人处世，自学能力得到了很大的提高.我还得感谢我的班主任李向群老师以及指导过我的许许多多的老师们，正是它们的辛勤工作和付出使我能完成我的大学学业.我真心的希望我的大学生涯画上一个圆满的句号，我的人生也能画上一个圆满的逗号.。

错误！未找到引用源。

株洲师范高等专科学校物理与电子工程系毕业论文基于单片机的水塔水位监测报警控制系统姓名：刘治标指导老师：专业：应用电子技术班级： 07级应用电子班学号： 04207108时间：错误！未找到引用源。

摘要本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计, 实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。

本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。

同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。

这是个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。

因为大部分电路采用数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、准确性高的特点。

关键词：单片机；水位自动控制From the analysis of the design of the towers level alarm principle and design method of the main based on single-chip microcomputer hardware circuit andprogramming language, achieve a level to realize automatic control, automatic protection and automatic control system of the audible and visual alarm function. This system consists of A/D conversion parts and single-chip microcomputer control section, digital display section, motor drive, motor control parts etc. For each part discussed in detail, and gives the main flow chart and design of the software program. This is a simple and sensitive monitoring alarm circuit, simple operation, turn on the power can work. Because most of the circuit USES digital circuit, so the water monitoring alarm also has low energy consumption and high accuracy.目录摘要 ........................................................................................................................................... (I)第一章绪论 . (1)第二章水位控制硬件设计 . (2)2.1 基本要求 . (2)2.2 硬件设计 . (2)2.2.1 电路总体框架图设计 . (2)2.2.3 水塔水位控制电路 . (5)2.3 数码管与LED 显示 (6)2.3.1 相关芯片简介 . (7)2.3.2 显示部分工作原理 . (7)2.4模数转换 . (9)第三章．软件设计 . (12)3.1整体设计 . (12)3.3.1主程序流程图 . (12)3.4.2 数据采集程序 . (15)结论 ........................................................................................................................................... (24)参考文献.........................................................................................................................................25致谢 ........................................................................................................................................... .. (26)第一章绪论在工业生产中, 对温度控制系统的要求, 主要是保证炉温按规定的温度工艺曲线变化, 超调小或者求不高。