单片机的水位控制系统的设计(附件)
本文介绍了STC89C52芯片进行控制的水位控制系统的硬件组成和软件设计的过程，并且给出了水位控制系统的电路原理图及软件设计的程序框图。硬件主要包括水位实时数据显示输出电路、水位控制电路、水位自动报警电路，软件使用简洁多变、大大缩短研发周期的C语言进行编程，可以使水位控制系统体积更小功能更强大。本设计模拟了水位控制系统所需要的一些基本功能，检测到的信号是来自插入水中的4个金属条，以此来感应应水位变化情况。在正常的工作情况下，让水位在某一范围内保持一定，当水位发生变化时，关闭电源，发出报警信号。本设计中水位的自动控制与报警，是由单片机自动运行，使水位始终保持在一定范围内，可以确保连续正常地供水。本设计的重点在于把所学的知识融入到设计中，该设计给出以STC89C52单片机为核心器件的水位检测控制系统仿真设计，并在Proteus软件环境下模拟仿真。利用C语言编程，让本设计具有检测控制功能以及移植性和扩展性好。
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状及发展现状 1
1.3 研究内容及研究方法 2
2 系统设计方案 3
2.1 系统构成及基本工作原理 3
2.2 系统各模块功能要求 4
2.2.1 传感器模块 4
2.2.2 微控制器模块 5
2.2.3 继电器模块 5
2.2.4 电机选择 6
3 系统硬件设计 8
3.1 STC89C52 单片机简介 8
3.2 外部晶振时钟电路设计 8
3.3 复位电路设计 9
3.4 稳压电路的设计 9
3.5 水位显示电路 10
3.6 自动报警电路 10
3.7 电机驱动电路原理 11
4 系统软件设计 12
4.1 软件功能概述 12
4.2 主程序设计 12
4.3 水位子程序 13
4.4 显示子程序 14
5 系统软硬件综合调试及分析 15
5.1 水位检测系统的整体电路及检测结果 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6 结论 17
参考文献 18
致谢 19
附录A 21
附录A2 22
附录A3 26
1 绪论
1.1 研究背景
在工农业生产中，常常需要测量容器中液体的液位。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[1]。单片机控制低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）的技术得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷[2]；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也会碰到需要进行液位控制的实验装置。
本设计是利用STC89C52单片机设计一种水位自动控制系统。主要是基于它的硬件设计以及程序设计, 包括测量电路部分、水位实时数据显示输出部分以及水位控制部分，在此基础上还添加了蜂鸣器。本设计只是概念性设计了电路部分，并没有关联具体的数值设定，经过了实际应用检测。
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[3]。本论文还陈述了该系统工作的基本原理，说明了电路接口原理图，画出了相应的设计流程图和C语言程序。
本文主要是为了更加的了解单片机，熟知单片机的组成部分和控制原理，最后达到设计出“单片机水位控制系统的”的目的。实验表明，单片机所控制的本系统电路比较简单，软件功能比较完善，控制系统比较可靠，充分发挥了单片机的性质与效用，可以更加提升单片机的开发效能。
1.2 研究现状及发展现状
一些发达国家在单片机新型系统研究，制造和应用上，已经累计了很多经验，奠定了基础，进入了国际市场[4]。我国在新式测控装置与系统研究、制造、应用和经验上，与其他发达国家比较还具有一定的差别，但我国研究人员已经战胜很多困难，并在不断的探索中行进着，希望有关领域赶上甚至超过发达国家的科研水平，这是发展趋向。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，新材料的进步为自动检测系统的发展带来了空前未有的奇迹。在工业，生活，科研等更多领域都起到了很大的作用。随着生产技术的提高，社会的发展，很多领域对水位的检测，准确度要求越来越高，伴随着微型计算机的推行与遍及。单片机控制系统越来越被人们所看好，控制精度高，性能稳定性好，设置操作简单方便，造价低的特点，让它的用途越来越广泛[5]。在社会快速发展的时候，水对我们人类的生活和生产中有着越来越重要的影响。一旦没有了水，不仅仅是对人们的日常生活造成严重的影响，更有可能酿成严重的生产事故及不必要的损失。因此供水在生产与生活中非常重要，随时都能提供稳定的水压，足够的水量和达标的水质是对供水系统的基本要求，所以咋样创造一个供水系统是很值得我们探究的一个课题。如今，市情上进行水位测量的仪表品种众多，但是同时具备测量、监控、数据记录处理的水位测量装置并不是很多。在工业控制系统中，数据的测量已经不能满足现代工业的要求，在对大批数据进行记录时，以及后期处理分析时，都需要实现工艺改善、资源优化等一系列工作。在获得大批量的数据以及得到可靠的分析资料时，需要长期、多网点的实时监控记录。在水位测量中，如大坝、江河、城市用水等方面，大量数据长期多网点的采集分析与记录具有很重要的意义。在对水位的变化分析中，有助于人们对天气变化、灾害预警等一些自然环境突变的预防。
1.3 研究内容及研究方法
该设计是由水位传感器、STC89C52单片机、数码实时显示以及电机控制和自动报警控制5部分组成。
（1）水位自动控制电路是通过水位传感器测量水位。
（2）利用单片机来进行处理以达到对水位进行自动控制的目的。
（3）再对实时电压做出判断，用单片机进行准确的控制，实时显示水位高低、来控制电机和自动报警装置。?
2 系统设计方案
2.1 系统构成及基本工作原理
水位自动控制器是由水位传感器、STC89C52单片机、数码实时显示以及电机控制和自动报警控制5部分组成。图2.1所示。
图2.1 系统框图
单片机水位控制工作原理如图2.2所示，图中虚线表示水位变化的上下线，其中A金属条处于下水位，C金属条处于上水位，B金属条在上下水位之间。A金属条电源接+5V，B金属条、C金属条各通过一个电阻接地。
图2.2 水位控制工作原理图
该设计由电机带动水泵供水，水位高低是由单片机控制电机转动来控制。供水时，当水位上升达到最高时，利用水的导电性，B、C金属条此时接通+5V。此时b，c两端均为高电平，这时将停止供水。
目录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状及发展现状 1
1.3 研究内容及研究方法 2
2 系统设计方案 3
2.1 系统构成及基本工作原理 3
2.2 系统各模块功能要求 4
2.2.1 传感器模块 4
2.2.2 微控制器模块 5
2.2.3 继电器模块 5
2.2.4 电机选择 6
3 系统硬件设计 8
3.1 STC89C52 单片机简介 8
3.2 外部晶振时钟电路设计 8
3.3 复位电路设计 9
3.4 稳压电路的设计 9
3.5 水位显示电路 10
3.6 自动报警电路 10
3.7 电机驱动电路原理 11
4 系统软件设计 12
4.1 软件功能概述 12
4.2 主程序设计 12
4.3 水位子程序 13
4.4 显示子程序 14
5 系统软硬件综合调试及分析 15
5.1 水位检测系统的整体电路及检测结果 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6 结论 17
参考文献 18
致谢 19
附录A 21
附录A2 22
附录A3 26
1 绪论
1.1 研究背景
在工农业生产中，常常需要测量容器中液体的液位。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[1]。单片机控制低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）的技术得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷[2]；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也会碰到需要进行液位控制的实验装置。
本设计是利用STC89C52单片机设计一种水位自动控制系统。主要是基于它的硬件设计以及程序设计, 包括测量电路部分、水位实时数据显示输出部分以及水位控制部分，在此基础上还添加了蜂鸣器。本设计只是概念性设计了电路部分，并没有关联具体的数值设定，经过了实际应用检测。
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[3]。本论文还陈述了该系统工作的基本原理，说明了电路接口原理图，画出了相应的设计流程图和C语言程序。
本文主要是为了更加的了解单片机，熟知单片机的组成部分和控制原理，最后达到设计出“单片机水位控制系统的”的目的。实验表明，单片机所控制的本系统电路比较简单，软件功能比较完善，控制系统比较可靠，充分发挥了单片机的性质与效用，可以更加提升单片机的开发效能。
1.2 研究现状及发展现状
一些发达国家在单片机新型系统研究，制造和应用上，已经累计了很多经验，奠定了基础，进入了国际市场[4]。我国在新式测控装置与系统研究、制造、应用和经验上，与其他发达国家比较还具有一定的差别，但我国研究人员已经战胜很多困难，并在不断的探索中行进着，希望有关领域赶上甚至超过发达国家的科研水平，这是发展趋向。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，新材料的进步为自动检测系统的发展带来了空前未有的奇迹。在工业，生活，科研等更多领域都起到了很大的作用。随着生产技术的提高，社会的发展，很多领域对水位的检测，准确度要求越来越高，伴随着微型计算机的推行与遍及。单片机控制系统越来越被人们所看好，控制精度高，性能稳定性好，设置操作简单方便，造价低的特点，让它的用途越来越广泛[5]。在社会快速发展的时候，水对我们人类的生活和生产中有着越来越重要的影响。一旦没有了水，不仅仅是对人们的日常生活造成严重的影响，更有可能酿成严重的生产事故及不必要的损失。因此供水在生产与生活中非常重要，随时都能提供稳定的水压，足够的水量和达标的水质是对供水系统的基本要求，所以咋样创造一个供水系统是很值得我们探究的一个课题。如今，市情上进行水位测量的仪表品种众多，但是同时具备测量、监控、数据记录处理的水位测量装置并不是很多。在工业控制系统中，数据的测量已经不能满足现代工业的要求，在对大批数据进行记录时，以及后期处理分析时，都需要实现工艺改善、资源优化等一系列工作。在获得大批量的数据以及得到可靠的分析资料时，需要长期、多网点的实时监控记录。在水位测量中，如大坝、江河、城市用水等方面，大量数据长期多网点的采集分析与记录具有很重要的意义。在对水位的变化分析中，有助于人们对天气变化、灾害预警等一些自然环境突变的预防。
1.3 研究内容及研究方法
该设计是由水位传感器、STC89C52单片机、数码实时显示以及电机控制和自动报警控制5部分组成。
（1）水位自动控制电路是通过水位传感器测量水位。
（2）利用单片机来进行处理以达到对水位进行自动控制的目的。
（3）再对实时电压做出判断，用单片机进行准确的控制，实时显示水位高低、来控制电机和自动报警装置。?
2 系统设计方案
2.1 系统构成及基本工作原理
水位自动控制器是由水位传感器、STC89C52单片机、数码实时显示以及电机控制和自动报警控制5部分组成。图2.1所示。
图2.1 系统框图
单片机水位控制工作原理如图2.2所示，图中虚线表示水位变化的上下线，其中A金属条处于下水位，C金属条处于上水位，B金属条在上下水位之间。A金属条电源接+5V，B金属条、C金属条各通过一个电阻接地。
图2.2 水位控制工作原理图
该设计由电机带动水泵供水，水位高低是由单片机控制电机转动来控制。供水时，当水位上升达到最高时，利用水的导电性，B、C金属条此时接通+5V。此时b，c两端均为高电平，这时将停止供水。
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