水库水文参数监测系统硬件系统设计
三峡水利枢纽工程、江娅水利枢纽、万家寨水利枢纽，一个个水利设施的建造，预示着我国对水资源的重视程度正在不断升级。而大型水利工程尤已水库建设为主。本次毕业设计的课题是水库水文参数监测系统，该系统包含2个部分，下位机包含蓝牙通信模块，水位检测模块，水流检测模块，显示模块等四个模块，PC端为上位机。水位检测与水流检测分别测量水位高度和水流速度。水位高度和水流速度会同时显示在显示屏以及上位机上。该毕业设计因为采用的是无线通信，因而具有在恶劣环境中检测的能力。精度高，时效性高，可调控。最后的实物测试成功，符合各项要求，能达到目的。关键词 水库水文,水位检测,水流检测目 录
1 绪论 1
1.1 水库水文监测系统的优势 1
1.2 水库水文监测系统的意义 1
2 主要器件介绍 2
2.1 STC89C52单片机 2
2.2 12M晶振介绍 4
2.3 LCD1602液晶屏 4
2.4 超声波传感器 5
2.5 霍尔传感器 6
2.6 DC插座 6
2.7 蓝牙通信模块 7
3 系统框图及各模块工作原理 7
3.1 单片机最小系统 8
3.2 显示模块电路设计 10
3.3 电源模块 12
3.4 水位检测模块 12
3.5 水流检测模块 15
3.6 蓝牙串口通信模块 15
3.7 上位机模块 17
4 Protel使用方法、组装焊接及VB简介 19
4.1 Protel使用教程 19
4.2 PCB板焊接工艺及工具选择 23
4.3 VB使用介绍 26
5 软硬联调 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录A 31
附录B 32
1 绪论
中国一直是洪涝灾害多发的国家。1949年东部大洪水，受灾人口2000多万，经济损失更是高达90多亿人命币。1998年长江大洪水，受灾2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
> 4.3 VB使用介绍 26
5 软硬联调 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录A 31
附录B 32
1 绪论
中国一直是洪涝灾害多发的国家。1949年东部大洪水，受灾人口2000多万，经济损失更是高达90多亿人命币。1998年长江大洪水，受灾2.23亿，几乎占到国民比例五分之一，而直接经济损失高达300多亿美元，死亡人员3000多人，这些悲惨的事实，都提醒着人么洪水灾害的威胁。而水库具有拦洪蓄水和调节水流的作用，是对抗洪水灾害见效最快的手段，并且水库建成后，水池还可以用来发电、灌溉、和养鱼 ，具有极大的经济及社会效益[1]。而水库水文参数监测系统能将水库蓄水的水位、水速流量发送给监测中心，便于工作人员及时作出应对，保证人民群众的生命安全，减少财产损失。
1.1 水库水文监测系统的优势
水库水文监测系统可提高一般监测数据的准确性，改善监测的质量及可靠性，保证监测的可比性要求，降低监测成本，适用于恶劣环境的监测。利用单片机制成的水库水文监测装置具有灵活性高，体积小巧的特点，为水文监测站的普及提供了技术基础。无线监测系统对比有限监测系统，具有建设成本低，建设周期短，建设简单，维修简单，适应性强等优点，尤其是无线特有的适应性以及可扩展性。相较于以往的人工观测水位和水流，水文监测系统显示的数据结果无疑根据有权威性。因为以往的监测人员，看水位都是看的标杆高度来决定水位高低。而水库水文监测系统，使用的是超声波数据监测，受干扰程度小，且及时性好。以往人工监测，监测人员不可能随时随地站在水位旁监测，而使用了水库水文监测系统，水位和水流的数据会得到实时更新。无论刮风下雨，一样如此工作[2]。并且，水文监测系统从一定程度的提高了观测人员的安全性。当暴雨时，不需要观测人员前往现场，也能了解到水位和水流变化，减少了工作人员遇到泥石流等自然灾害的可能性以及不慎脚滑跌入河流等个人因素导致遇难的可能性。
1.2 水库水文监测系统的意义
(1) 在防灾减灾方面。我国是一个水旱灾害频发的国家，防灾减灾成为保障国家经济建设和人名群众生命财产安全的一项重要工作。而防灾减灾的落实，需要精确的数据基础。水库水文监测系统可以把水库水位的高度以及水流速度的大小，及时的发送给监控室，保证了信息的及时性，从而让工作人员第一时间对可能出现的洪水灾情做出预防。天大地大，人命最大。相信使用了水文监测系统后，我国在预防洪水灾害方面会得到极大的提高。
(2) 在经济效益方面。我们需要对水资源信息有清晰透彻的了解，并能随时掌握数据变化。水文监测系统可以使对于水的信息得到及时有效地反馈。水资源的合理利用，对经济发展具有极大的促进作用，并对城市环境的提升具有极大意义。如果我们知道哪些水域适合饮用，哪些水域适合养殖水虾，哪些水域又适合灌溉。保证了水资源得到了充分的利用，使得人们对水资源的利用率达到最大。并且，合理水资源分配，更可以用来打造度假旅游胜地，对水资源的合理分配可以用来建成水上乐园之类的。对旅游业具有促进作用。
(3) 在生态效益方面。对水位水流的有效检测，可以预先知道该水域的水质变化。提早做出应对。如若提前知晓洪水发生，即可提早对该地的稀有物种进行保护。并且，如果检测到该水域出现大量有害物质，工作人员可以及时清理污染物，并第一时间向上级领导汇报，如此一来，近年来出现的太湖蓝藻、四川沱江水污染等类似时间都可以提前知晓，大规模减少此类事件的发生[3]。在提前知道水害灾害后，可以提前对一些稀有植被进行移植保护，或者提前种植合适的植物。
2 主要器件介绍
2.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是8位微控制寄存器，因其低廉的价格和使用的方便以及入门的快速，可以很快被中国广大用户接受。STC89C52内部的程序可以反复编写，校验简单，使嵌入式系统得到了充分的扩展和灵活变通。单片机是从专用处理器中发展而实现的。最早的设计理念是尽可能精简系统，是单片机小型化，简单化，能放入跟复杂的系统中。
2.1.1 STC89C52单片机特点
STC89C52RC有很宽的工作电源电压，可为2.7～6V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。STC89C52RC工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。
图1 STC89C52
2.1.2 组成结构
STC89C52有以下特点：
（1） 三级程序存储器加密；
（2） 128×8位内部RAM；
（3） 32位双向输入输出
1 绪论 1
1.1 水库水文监测系统的优势 1
1.2 水库水文监测系统的意义 1
2 主要器件介绍 2
2.1 STC89C52单片机 2
2.2 12M晶振介绍 4
2.3 LCD1602液晶屏 4
2.4 超声波传感器 5
2.5 霍尔传感器 6
2.6 DC插座 6
2.7 蓝牙通信模块 7
3 系统框图及各模块工作原理 7
3.1 单片机最小系统 8
3.2 显示模块电路设计 10
3.3 电源模块 12
3.4 水位检测模块 12
3.5 水流检测模块 15
3.6 蓝牙串口通信模块 15
3.7 上位机模块 17
4 Protel使用方法、组装焊接及VB简介 19
4.1 Protel使用教程 19
4.2 PCB板焊接工艺及工具选择 23
4.3 VB使用介绍 26
5 软硬联调 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录A 31
附录B 32
1 绪论
中国一直是洪涝灾害多发的国家。1949年东部大洪水，受灾人口2000多万，经济损失更是高达90多亿人命币。1998年长江大洪水，受灾2
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
> 4.3 VB使用介绍 26
5 软硬联调 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录A 31
附录B 32
1 绪论
中国一直是洪涝灾害多发的国家。1949年东部大洪水，受灾人口2000多万，经济损失更是高达90多亿人命币。1998年长江大洪水，受灾2.23亿，几乎占到国民比例五分之一，而直接经济损失高达300多亿美元，死亡人员3000多人，这些悲惨的事实，都提醒着人么洪水灾害的威胁。而水库具有拦洪蓄水和调节水流的作用，是对抗洪水灾害见效最快的手段，并且水库建成后，水池还可以用来发电、灌溉、和养鱼 ，具有极大的经济及社会效益[1]。而水库水文参数监测系统能将水库蓄水的水位、水速流量发送给监测中心，便于工作人员及时作出应对，保证人民群众的生命安全，减少财产损失。
1.1 水库水文监测系统的优势
水库水文监测系统可提高一般监测数据的准确性，改善监测的质量及可靠性，保证监测的可比性要求，降低监测成本，适用于恶劣环境的监测。利用单片机制成的水库水文监测装置具有灵活性高，体积小巧的特点，为水文监测站的普及提供了技术基础。无线监测系统对比有限监测系统，具有建设成本低，建设周期短，建设简单，维修简单，适应性强等优点，尤其是无线特有的适应性以及可扩展性。相较于以往的人工观测水位和水流，水文监测系统显示的数据结果无疑根据有权威性。因为以往的监测人员，看水位都是看的标杆高度来决定水位高低。而水库水文监测系统，使用的是超声波数据监测，受干扰程度小，且及时性好。以往人工监测，监测人员不可能随时随地站在水位旁监测，而使用了水库水文监测系统，水位和水流的数据会得到实时更新。无论刮风下雨，一样如此工作[2]。并且，水文监测系统从一定程度的提高了观测人员的安全性。当暴雨时，不需要观测人员前往现场，也能了解到水位和水流变化，减少了工作人员遇到泥石流等自然灾害的可能性以及不慎脚滑跌入河流等个人因素导致遇难的可能性。
1.2 水库水文监测系统的意义
(1) 在防灾减灾方面。我国是一个水旱灾害频发的国家，防灾减灾成为保障国家经济建设和人名群众生命财产安全的一项重要工作。而防灾减灾的落实，需要精确的数据基础。水库水文监测系统可以把水库水位的高度以及水流速度的大小，及时的发送给监控室，保证了信息的及时性，从而让工作人员第一时间对可能出现的洪水灾情做出预防。天大地大，人命最大。相信使用了水文监测系统后，我国在预防洪水灾害方面会得到极大的提高。
(2) 在经济效益方面。我们需要对水资源信息有清晰透彻的了解，并能随时掌握数据变化。水文监测系统可以使对于水的信息得到及时有效地反馈。水资源的合理利用，对经济发展具有极大的促进作用，并对城市环境的提升具有极大意义。如果我们知道哪些水域适合饮用，哪些水域适合养殖水虾，哪些水域又适合灌溉。保证了水资源得到了充分的利用，使得人们对水资源的利用率达到最大。并且，合理水资源分配，更可以用来打造度假旅游胜地，对水资源的合理分配可以用来建成水上乐园之类的。对旅游业具有促进作用。
(3) 在生态效益方面。对水位水流的有效检测，可以预先知道该水域的水质变化。提早做出应对。如若提前知晓洪水发生，即可提早对该地的稀有物种进行保护。并且，如果检测到该水域出现大量有害物质，工作人员可以及时清理污染物，并第一时间向上级领导汇报，如此一来，近年来出现的太湖蓝藻、四川沱江水污染等类似时间都可以提前知晓，大规模减少此类事件的发生[3]。在提前知道水害灾害后，可以提前对一些稀有植被进行移植保护，或者提前种植合适的植物。
2 主要器件介绍
2.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是8位微控制寄存器，因其低廉的价格和使用的方便以及入门的快速，可以很快被中国广大用户接受。STC89C52内部的程序可以反复编写，校验简单，使嵌入式系统得到了充分的扩展和灵活变通。单片机是从专用处理器中发展而实现的。最早的设计理念是尽可能精简系统，是单片机小型化，简单化，能放入跟复杂的系统中。
2.1.1 STC89C52单片机特点
STC89C52RC有很宽的工作电源电压，可为2.7～6V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。STC89C52RC工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。
图1 STC89C52
2.1.2 组成结构
STC89C52有以下特点：
（1） 三级程序存储器加密；
（2） 128×8位内部RAM；
（3） 32位双向输入输出
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