单片机的水位计设计(附件)
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[1]。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[2]。水位计设计是根据单片机的特性所构筑而成的水位计，本文主要是为了研究如何将所学到的内容转变为现实生活中能用到的事物。本设计是基STC89C52，将压力传感器D3B至于圆柱形水箱底部，通过测量水位高低对于压力传感器的压力变换，转换为水位信息，通过单片机收集数据并处理数据，得到水位数据，输出在液晶显示屏上，水位计的模块包括测量电路，A/D转换，键盘输入控制部分，液位实时显示和支持水位最大值和最小值的设定，报警系统等。本设计可用于检测水塔，农田灌溉系统等，因为单片机的高性价比大大增加了此水位检测装置的的应用广泛性。
目录
1绪论 1
1.1课题研究背景意义 1
1.2本课题的研究现状和发展趋势 1
2系统总体方案设计 3
2.1 方案论证 3
2.2系统总体设计 4
3硬件系统设计 7
3.1单片机控制电路设计 7
3. 2 水位数据采集电路 8
3.3数据显示及报警电路设计 9
3.4电磁继电器电路设计 11
4 系统程序设计 12
4.1软件功能概述 12
4.2数据采集程序 13
4.3按键程序流程设计 13
5 系统调试 15
5.1硬件电路 15
5.2软件调试 15
5.3调试结果 16
6 总结 18
参考文献 19
致谢 20
附录 21
附录A系统原理图 21
附录B系统源程序 22
1绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
1.1课题研究背景意义
虽然对于液位的检测在众多领域的应用已较为普遍，质量参差不齐的产品也充斥着，依据测量方式的不同，可大致分为浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。不同的方式适用于不同的境地，其中大部分构成比较复杂，因此成本不适合大众的消费水准。上述皆为已电流和电压两个电学量为初衷而设计的。大部分只能在液面静止的情况下取得准确值，有部分无法做到远程测控的目的，制约了它的作用范围[3]。然而说的再多也不会应用到什么高科技，再说我也不会，因此本人也离不开大流，于是本人只能根据现有的学识和财力水平推行一套简单易行的方案，压力传感器经过简单的改装作为测量水位压力的变化从而由公式得出水位信息，结合单片机做出了当前针对于的水位计设计[4]。
水是权力的象征，水是生命的象征，所以在社会中关于水的问题，一般都是政治推行的一种方式。为了不浪费水人们就需要对水资源的存储和分配，这样就避免了社会的混乱。人们已经进入了科技大爆炸的时期，不可能专门请一个人去测量水库或公共水利设施的水位，这时单片机水位计的目的就变得明确，取代人工，减少成本，增加测量的准确性和快速性[5]。由此单片机的应用，即其中如何和显示电路相连接的知识，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，从而提高我们解决问题的能力和创造发明能力。
1.2本课题的研究现状和发展趋势
从行业的整体上来讲目前的国内传感器的技术的水平，较之国际水平，确实还有一定的差距。以压力传感器来说，我认为国内的业界的理论的水准，与国际的水平并没有多大的差距，但基础技术，包括材料技术、制造设备、可靠性研究与测试技术等，还是有一定的差距与国际的水平[6]。目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录[7]。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。
站在行业的角度中国这个传感器水平远不及国际上技术水平。就压力传感器来讲，我国的水平和国际不相上下，就基础技术和国际水平相差很多[8]。目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在一些企业控制系统中，数据的测量这点功能远远满足不了现在工业的要求，往往需要对大数据进行分析与处理，改善差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作[9]。为了获得大批量的数据，获得可靠的数据分析与处理，需要花费大量的时间，多网点的监控记录。就液体测量这一领域中，如江河湖泊、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析与处理具有普遍的意义。液位的分析对人类对自然环境，天气变化甚至自然灾害有一定的帮助。
2系统总体方案设计
2.1 方案论证
主控器件的比较与选择
方案一：以ARM7这种速度快，资源较多，因此价格较高的产品，浪费资源不符合设计初衷。
方案二：采用SST89C52作为主控器件，虽然该款单片机较便宜，运行速度较慢，但是运行速度相对而言对于系统的来说相对足够，并且对于单片机的操作也能满足要求，用它来完成系统的功能设置，马达的控制可以已简单的外围电路实现，单片机就能够体现它简单，方便，快捷的优势。如此来看，单片机就能发挥它的价值。
综上所述，为简化外围电路设计，提高市场竞争力，我们选择方案二。
压力传感器的比较与选择
根据压力的大小可以呈线性的改变输出的电压，通过对电压的采集处理比较，输出相应的高度值。
方案一：采用桥式压力传感器
应变片作为测量压力的桥式压力传感器，输出的电压随着压力的变化出现线性变化。但是由于桥式压力传感器，应力变形很小，输出的电压变化幅度小、电压值小，所以通A/D简单的外围电路组成的采集模块一起使用，是电路简化，操作方便，易于固定、控制，称量值精度高[10]。
方案二：采用分立元件搭建一个压力传感模块
采用压敏电阻和外围电路搭建一个压力传感器，通过放大电路对敏电阻的电压放大，有普通的A/D采集。该方案容易受到外界干扰，有时甚至检测不到，还要用到A/D采样和电压比较器来处理，这样加大了电路设计的难度[11]。这样的灵敏度不够，误差大，功耗大，增加了开发成本。
比较以上两种方案，方案一占有很大的优势。这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性，因此拟选择方案一。
A/D器件的比较与选择
方案一：采用12位A/D芯片
采用12位A/D芯片，分辨率比较高，成本高，但系统用不到那么高的分辨率，资源浪费，缺乏市场竞争力。
方案二：采用8位A/D芯片
目录
1绪论 1
1.1课题研究背景意义 1
1.2本课题的研究现状和发展趋势 1
2系统总体方案设计 3
2.1 方案论证 3
2.2系统总体设计 4
3硬件系统设计 7
3.1单片机控制电路设计 7
3. 2 水位数据采集电路 8
3.3数据显示及报警电路设计 9
3.4电磁继电器电路设计 11
4 系统程序设计 12
4.1软件功能概述 12
4.2数据采集程序 13
4.3按键程序流程设计 13
5 系统调试 15
5.1硬件电路 15
5.2软件调试 15
5.3调试结果 16
6 总结 18
参考文献 19
致谢 20
附录 21
附录A系统原理图 21
附录B系统源程序 22
1绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
1.1课题研究背景意义
虽然对于液位的检测在众多领域的应用已较为普遍，质量参差不齐的产品也充斥着，依据测量方式的不同，可大致分为浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。不同的方式适用于不同的境地，其中大部分构成比较复杂，因此成本不适合大众的消费水准。上述皆为已电流和电压两个电学量为初衷而设计的。大部分只能在液面静止的情况下取得准确值，有部分无法做到远程测控的目的，制约了它的作用范围[3]。然而说的再多也不会应用到什么高科技，再说我也不会，因此本人也离不开大流，于是本人只能根据现有的学识和财力水平推行一套简单易行的方案，压力传感器经过简单的改装作为测量水位压力的变化从而由公式得出水位信息，结合单片机做出了当前针对于的水位计设计[4]。
水是权力的象征，水是生命的象征，所以在社会中关于水的问题，一般都是政治推行的一种方式。为了不浪费水人们就需要对水资源的存储和分配，这样就避免了社会的混乱。人们已经进入了科技大爆炸的时期，不可能专门请一个人去测量水库或公共水利设施的水位，这时单片机水位计的目的就变得明确，取代人工，减少成本，增加测量的准确性和快速性[5]。由此单片机的应用，即其中如何和显示电路相连接的知识，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，从而提高我们解决问题的能力和创造发明能力。
1.2本课题的研究现状和发展趋势
从行业的整体上来讲目前的国内传感器的技术的水平，较之国际水平，确实还有一定的差距。以压力传感器来说，我认为国内的业界的理论的水准，与国际的水平并没有多大的差距，但基础技术，包括材料技术、制造设备、可靠性研究与测试技术等，还是有一定的差距与国际的水平[6]。目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在某些工业控制系统中，数据的测量这一基本功能已不能满足现代工业的要求，往往需要对大批数据进行记录，对其进行后期处理分析，实现差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作。为了获得大批量的数据，得到可靠的分析资料，往往需要长期、多网点的监控记录[7]。在液位测量这一领域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析具有普遍的意义。液位的变化分析，有助于人们进一步对自然环境、天气变化甚至是灾害预警提供可靠的支持。
站在行业的角度中国这个传感器水平远不及国际上技术水平。就压力传感器来讲，我国的水平和国际不相上下，就基础技术和国际水平相差很多[8]。目前，市面上进行液位测量的仪表种类繁多，但是同时具有测量、监控、数据记录及处理的液位测量装置并不多。在一些企业控制系统中，数据的测量这点功能远远满足不了现在工业的要求，往往需要对大数据进行分析与处理，改善差错控制、工艺改善、资源优化等一系列工作[9]。为了获得大批量的数据，获得可靠的数据分析与处理，需要花费大量的时间，多网点的监控记录。就液体测量这一领域中，如江河湖泊、城市用水等方面，大量数据长时间，多网点的采集记录分析与处理具有普遍的意义。液位的分析对人类对自然环境，天气变化甚至自然灾害有一定的帮助。
2系统总体方案设计
2.1 方案论证
主控器件的比较与选择
方案一：以ARM7这种速度快，资源较多，因此价格较高的产品，浪费资源不符合设计初衷。
方案二：采用SST89C52作为主控器件，虽然该款单片机较便宜，运行速度较慢，但是运行速度相对而言对于系统的来说相对足够，并且对于单片机的操作也能满足要求，用它来完成系统的功能设置，马达的控制可以已简单的外围电路实现，单片机就能够体现它简单，方便，快捷的优势。如此来看，单片机就能发挥它的价值。
综上所述，为简化外围电路设计，提高市场竞争力，我们选择方案二。
压力传感器的比较与选择
根据压力的大小可以呈线性的改变输出的电压，通过对电压的采集处理比较，输出相应的高度值。
方案一：采用桥式压力传感器
应变片作为测量压力的桥式压力传感器，输出的电压随着压力的变化出现线性变化。但是由于桥式压力传感器，应力变形很小，输出的电压变化幅度小、电压值小，所以通A/D简单的外围电路组成的采集模块一起使用，是电路简化，操作方便，易于固定、控制，称量值精度高[10]。
方案二：采用分立元件搭建一个压力传感模块
采用压敏电阻和外围电路搭建一个压力传感器，通过放大电路对敏电阻的电压放大，有普通的A/D采集。该方案容易受到外界干扰，有时甚至检测不到，还要用到A/D采样和电压比较器来处理，这样加大了电路设计的难度[11]。这样的灵敏度不够，误差大，功耗大，增加了开发成本。
比较以上两种方案，方案一占有很大的优势。这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性，因此拟选择方案一。
A/D器件的比较与选择
方案一：采用12位A/D芯片
采用12位A/D芯片，分辨率比较高，成本高，但系统用不到那么高的分辨率，资源浪费，缺乏市场竞争力。
方案二：采用8位A/D芯片
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