基于单片机的水位监控系统设计论文_本科论文

1引言随着社会的发展，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。

该课程设计的题目是基于单片机的水塔水位控制，在此水塔水位控制系统中，检测信号来自插入水中的4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。

其目的在于对单片机技术的应用，由单片机实现自动运行，使水塔内水位始终保持在一定范围，以保证连续正常地供水。

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，并在Proteus软件环境下模拟仿真。

实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性好。

1 整体方案设计1.1整机工作原理通过水的导电性，在水位到与未到的差别形成鲜明的高低电平并利用单片机强大的数据处理能力对收到的数据进行解码、判断，做出相应的显示处理、驱动继电器打开或关闭相应的电子阀门。

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；蜂鸣器。

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。

1.1 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。

毕业论文（设计) 题目：基于单片机的水位控制系统设计系部名称：专业班级：学生姓名：学号:指导教师：教师职称：20年月日摘要传统的水位控制在生产中一直占有主导地位，但随着生产线的更新，不仅要求有更直观、准确、稳定的水位控制系统，同时还要求在降低生产设备的成本方面要求更新自动化程度和性价比高的水位控制系统。

单片机控制系统以其控制精度高、性能稳定可靠、设置操作方便、造价低等特点被应用到水位系统的控制中。

本系统采用单片机AT89C51为控制核心来实现水位的基本控制功能。

系统由键盘、数码显示、A/D转换、传感器、电源和控制部分组成。

本文以单片机端口的输出电平控制继电器的动作，实现电机的启动或者停止，从而达到自动控制水位的目的。

另外,系统可根据需要设定水位控制的高度，同时具备超限报警和故障报警功能，并辅以发光二极管显示相应水位的状态。

关键字:AT89C51，A/D转换，水位控制，数码显示，传感器，故障报警Level control system based on microcomtrollerAbstractThe traditional water level control in production has been a dominant position，but with production line, not only the update demanding more direct, precise and stable water level control system, at the same time also requires the cost in reducing production equipment requirements update automation degree and cost-effective of water level control system. Single—chip microcomputer control system with its high control accuracy，reliable performance，convenient operation, low cost set to be applied to the liquid level system characteristics of the control.This system uses the microcontroller AT89C51 as the water level control core to realize the basic control functions。

基于单片机的水位控制系统设计毕业论文目录河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................ 错误!未定义书签。

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

ABSTRACT ............................................................................................................... 错误!未定义书签。

1. 绪论 (2)1.1 研究背景 (2)1.2研究现状 (2)2.设计任务及要求分析 (3)2.1 设计任务及要求 (3)2.1.1 设计任务 (3)2.1.2 设计要求 (3)2.1.3 要求分析 (3)3. 系统方案论证与选择 (3)3.1方案设计 (3)3.2 系统整体方案 (5)3.2 各单元电路方案论证 (5)3.3 主要模块简介 (7)3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7)3.3.2 1602液晶显示器 (9)4. 硬件电路设计 (13)4.1 单片机最小硬件系统电路 (13)4.2水位显示电路 (13)4.3 水位调整及其报警电路 (15)4.4初值设置按键电路 (15)5. 程序设计 (16)5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16)5.2 水位控制系统主程序 (16)6. 实物调试与测试 (16)6.1实物图 (17)6.2 测试结果分析 (17)7. 结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (20)附录 (21)河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)河西学院物理与机电工程学院指导教师指导毕业论文情况登记表 (30)河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 (31)河西学院本科生毕业论文（设计）答辩记录表 (36)1. 绪论1.1 研究背景水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。

基于单片机的液位控制系统设计的-毕业设计论文编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（基于单片机的液位控制系统设计的-毕业设计论文）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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摘要本课题是基于单片机的液位控制系统的设计,使用在日常生活和工业应用中广泛应用的水塔作为被控装置,水塔液位和水压作为被控对象；本设计采用液位检测装置和电容式差压变送器对液位高度和压力进行实时检测并传送到单片机进行实时处理，从而使水塔水位自动保持在指定的范围。

其中，液位控制系统的硬件电路主要包括水位和水压检测电路、A/D转换电路、键盘显示电路、报警电路、电机控制电路等五大部分；该系统使用电容式差压变送器对水塔水压进行检测并将检测到的信号送给A/D转换器，A/D转换器将对应的模拟电压信号转换成数字量传给单片机AT89C51进行处理，单片机将处理的结果通过数码管显示出来,并完成对排水、抽水电动机的控制；在单片机进行实时处理的同时,可以通过按键对控制系统进行相应的功能切换。

该系统各个部分的硬件电路采用C51语言编写控制程序，从而实现使用键盘调整被控参数水压的上、下限以及软件复位功能；利用四位一体共阴极数码管显示水压;通过逻辑代码达到对电机控制电路的控制，使电机在一定的条件下进行抽水或者排水操作；最终使被控对象被控制在指定的水位和水压范围内。

在将系统的硬件电路设计和软件程序设计完成后，需要将硬件电路部分和软件程序部分结合起来进行液位控制系统的调试，如果发现问题，就需要找到合适的解决方案，修改错误的部分；并且将这两者结合进行液位控制系统仿真结果的测试，观察实验的结果是否符合课题的设计要求,不然修改不符合课题要求的部分，最终达到液位控制系统的课题目标。

摘要水资源紧缺已经引起全社会的关注。

如何节约用水、有计划地用水已成为电子工作者设计供水系统时必须考虑的问题。

自动化控制供水不失为一种行之有效的方法。

以往的水位控制多采用老式的浮球装置，会有很大的误差和弊端。

而智能水位控制器是近年来开发的一项新技术，它是传感器、硬件、软件等几项技术紧密结合的产物，它的作用是观测和控制容器内的介质多少量，通过液面的高度来掌握体积的多少，从而达到防止超量或空装一级可以掌握存液数量的目的，可用于很多地方进行工业及民用生活控制。

该方法采用单片机来对传感器的信号进行处理，输出控制信号，配合外部硬件电路，用晶体管驱动直流继电器，再控制交流接触器来完成对水泵开启、关闭，设计可以根据缺水多少的不同情况智能化地启动不同数量的水泵，即缺水少时少量水泵工作，缺水多时多台水泵同时工作，及时补充水量。

这样就可以智能化的自动控制水位的高低，这在生活中将大大节省了人力、物力，是有其开发价值的。

关键词：单片机，传感器，晶体管，直流继电器AbstractThe shortage of water resources has caused the concern of the whole society. How to save water, there are plans to water has become a must be considered in design of water supply system of electronic workers problems. Automatic control of water supply is a kind of effective method. Water level control usually adopts a floating ball device old-fashioned, there will be errors and defects of great. Intelligent water level controller is a new technology developed in recent years, it is the combination of sensor, hardware, software and other technology closely, it is the role of observation and control of the medium in the vessel volume, grasps the volume through the height of the liquid level, so as to prevent excessive or empty loading level can master the liquid storage quantity, can be used for many places for industrial and civil life control.The method adopts the singlechip to signal of the sensor for processing, output control signal, with the external hardware circuit, DC relay drive transistor, to control AC contactor to the completion of the pump opening and closing, design can according to the different situation of the intelligent water how to start a different number of water pump, the less water when a small amount of water pump for a long time, water pumps to work at the same time, timely replenishment of water. It can automatically control the water level intelligent level, in this life will greatly save manpower, material resources, is the development value.Keywords: single chip microcomputer, sensor, transistor, DC relay河南城建学院毕业设计（论文）目录目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1)1.1选题的目的及意义 (1)1.2国内外智能水位控制器的现状和发展趋势 (1)1.3 本课题所完成的任务 (2)第2章系统概述 (4)2.1 系统总体方案 (4)2.2 系统的工作原理 (6)第3章系统硬件设计 (8)3.1水位信号检测电路的设计 (8)3.2 控制信号输出电路的设计 (10)3.3 水泵启停控制电路的设计 (11)3.4 故障报警电路的设计 (12)3.5 数码管显示电路的设计 (13)第4章系统软件设计 (14)4.1 主程序流程图设计 (14)4.2 子程序设计 (15)4.3 源程序清单 (17)第5章系统的仿真及结果 (20)5.1 程序编译 (20)5.1.1 工程的建立 (20)5.1.2 工程的详细设置 (22)5.1.3 程序编译 (24)5.2 硬件仿真 (25)5.3 仿真结果 (27)5.3.1 水位高于电极C时的仿真 (27)5.3.2 水位位于电极C和B之间时的仿真结果 (28)5.3.3 水位位于电极A和B之间时的仿真结果 (29)5.3.4 故障报警时的仿真结果 (30)第6章结论与展望 (32)6.1 结论 (32)6.2 展望 (34)致谢 (36)参考文献 (37)附录A：电气原理图 (38)附录B：仿真原理图 (39)第1章绪论1.1选题的目的及意义随着社会的发展，我国的人群密度越来越大，如何向一个密集人群供水已成为众多电子工作者设计考虑的目的。

论文题目：基于单片机的液位测量监控系统专业：电子信息工程学生：签名：指导老师：签名：摘要液位测量广泛应用于工业、经济、生活等领域。

基于单片机的液位测量装置具有测量准确、重复性好、功耗低、使用寿命长的特点，是广泛采用的技术。

在深入学习科学发展观的同时，电子设备的设计也需融入可持续发展的设计理念。

故此，在基于单片机的液位测量装置基础上，扩展实时监控、数据采集、计算机串行通信等功能，从而能够通过科学的方法将液位测量与统计科学结合，合理调度水资源，降低能源消耗。

本文从系统方案选择与论证，硬件电路设计，系统软件与上位机软件设计等几个方面介绍了基于单片机的液位测量监控系统的设计过程，最终实现了液位的实时测量与监控，并能够对特殊的监控点进行时间信息及电机状态信息的记录，同时能够控制电机的启动、停止。

最后，本文总结了设计过程中出现的问题及解决方法，简要叙述了液位检测监控数据的处理方法，引出了进一步设计开发的思路。

【关键字】单片机；液位测量；实时监控；串口通信【论文类型】应用型Title：The Liquid Level Measurement and Real Time System Base On MCS Major: Electronics and Information EngineeringName：Han Yue Signature：Supervisor：Li Wenfeng Signature：ABSTRACTThe liquid level measurement is widely used in industrial, economic, life and so on. The liquid level measurement device base on MCS as a technical is also widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy, good repeatability, low powe r consumption and long useful time. When we study Scientific Outlook on Development thoroughly, the design of electronic aid should include the thought of sustainable development. So, beyond the liquid level measurement device base on MCS, expand the functions of real-time monitoring, data acquisition, serial communication. Through the new functions, the scientific method of the liquid level measurement could be combined with Statistical Science, be used to manage the water resources reasonable, reduce energy consumption.This thesis introduces the design process of the liquid level measurement and real time system by several parts as system schema, the design of hardware circuit, the software of host computer and system software. Summarize several problems in the design process and propose the solution to the problems. Describe the way of processing the liquid level measurement data. To put forward the train of thought.【Key words】MCS ;Liquid Level Measurement; Real-time monitoring;Serial Communication【Type of Thesis】Application Type前言上世纪40年代，电子计算机的诞生，标志着人类电子技术进入了一个新的阶段，无论是阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-Berry Computer）还是埃尼阿克（ENIAC）计算机，它们庞大的体积，惊人的功耗以及“缓慢”的运算速度给我们留下了深刻的印象。

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.。