单片机的水塔水位控制系统的软硬件设计(附件)【字数：8744】
摘 要在这个飞速发展的社会中，水是人们正常生活和生产必不可少的因素。如果不能控制好水，给人们的生产生活带来不便是轻，造成严重的生产事故和损失就。所以应更高的对供水系统进行要求，要满足及时、准确、充足的供水。除了体积较小，安装方便，功能较齐全等优点，单片机还有很高的的性价比，有广阔的应用前景，对可能存在的故障能够及时发现，可以通过微机实现给水系统的自动控制与调节，使系统维持稳定，保证安全经济运行。本文介绍了以LM型液位传感器，A/D转换芯片ADC0809，以及AT89C51单片机作为主控元件的水塔水位控制系统的设计方法。通过软硬件的联合调试，可以可以实现在一定范围内对水位进行调节，及时的显示水位结果，从而实现报警，完全实现了任务书上的要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.2国内外研究的现状 1
1.3本次毕业设计的意义 2
1.4本次毕业设计的任务 2
第二章 硬件电路的设计 3
2.1硬件电路工作原理 3
2.2硬件电路的设计 3
2.2.1系统总设计框图 3
2.2.2主要芯片的介绍 3
2.3硬件电路各模块的设计 6
2.3.1电源电路 6
2.3.2单片机电路的设计 7
2.3.3液位传感器的接口电路的设计 8
2.3.4显示电路的设计 9
2.3.5单片机和A/D转换器接口电路的设计 10
2.3.6报警电路的设计 11
2.4硬件电路总结 12
第三章 软件设计 13
3.1AT89C51单片机的I/O端口设计 13
3.1.1P0口 13
3.1.2P1口 13
3.1.3P2口 13
3.1.3P3口 14
3.2软件模块的设计 14
3.2.1主程序的设计 14
3.2.2A/D转换程序的设计 15
3.2.3显示程序的设计 16
3.2.4报警程序的设计 17
3.3软件设计总结 18
第四章 调试 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 4.1仿真电路调试 19
4.2软件程序调试 19
4.3软件程序调试出现的问题及解决方法 20
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录 24
第一章 绪论
随着社会经济飞速的发展，不仅在人们正常生活中，甚至在工业生产中水都起着重要的作用。如何让塔内水位始终保持在合理的范围内，避免“空塔”、“溢塔”现象发生是目前供水面临的主要问题。所以需要设计一种系统，当水塔水位高出设置的水位上限时，由传感器发送信号，压力信号经A/D转换器后发送给单片机，由单片机来控制电机，停止向水塔水泵供水，实现水位高报警；当水塔水位低于下限时，由单片机来控制电机，使水塔水泵开始运作，开始供水，实现水位低报警。
1.1水塔水位控制系统的概况
直接采用水泵是传统的供水模式，供水过程中水塔水位及水井水位只能通过人为方式来判断，水泵何时工作，何时停止只能人为控制，这样的供水系统，不但自动化程度低、有很大的劳动强度，而且工作效率低,难以保障系统的安全性，因此必须通过自动化控制对供水系统进行改造，采用软件技术对供水系统进行控制。
目前，有很多种方法来控制水塔水位，但是由单片机控制实现系统自动运行是其中较为常用的方法。这种方法可以保持水塔内有恒定的水位，以保证水塔可以不间断，正常地供水。
由于具有较高的使用价值和稳定性好等特点，所以选择使用单片机实现水位控制。为了能更好地对水位进行自动化控制，对水位的测量选择利用水的导电性能来实现。这样工作人员可以不必在现场进行测检操控，不仅方便了工作人员对水位的控制，而且这种系统稳定性能碧传统的方式要优良很多。
1.2国内外研究的现状
现阶段可实现上述功能的基于单片机的水位控制系统设计通常有下面三种：PLC基于单片机的水位控制系统；单片机智能水位控制；光纤传感器在水位检测中的应用研究。与其他两个控制系统相比，单片机的成本较低，所以当前市场研究的主导位置是单片机控制水位。
由于自动化控制系统相比于传统方式很安全，所以基于单片机的水位控制系统不仅大量使用于工业生产领域及水塔控制，而且在一些民用水箱产品上也可以看到它的影子。虽然因为它的成本问题，目前阶段还是无法普及各个地方，但是随着人们越来越重视资源浪费这一现象，自动化技术将会慢慢改进，硬件成本也会降低，所以从长远来看，大规模推广水箱控制系统的前景将越来越好。
1.3本次毕业设计的意义
在单片机新型系统研究、制造和应用上，发达国家的经验丰富，技术比较成熟。与发达国家相比，我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上还存在差距，所以我们更应该去加强对单片机的研究力度，充分发挥单片机的优点，将单片机应用于各种适合的智能控制系统中。51单片机由于其可靠性高、实时性好、速度快、系统掉电后重要数据和状态信息不会丢失这些优点,故而性价比远高于同类芯片。并且AT89C51单片机作为比较早引进的单片机，所以很多资料上都有该单片机的实验教程，所以相比于其他的单片机，这个单片机设计起来会更加得心应手。
1.4本次毕业设计的任务
本次毕业设计旨在使用单片机实现水塔水位控制系统的设计，当水位低于设置的下限值时，开始运作水塔水泵，开始向水塔进行供水；当水位高于上限值时，停止运作水塔水泵，停止向水塔进行供水。研究设计的内容包括：
1：硬件系统的设计
2：报警系统的设计
3：控制系统的设计
4：单片机软件系统的设计
第二章 硬件电路的设计
2.1硬件电路工作原理
当水塔水位高出设置的水位上限时，由传感器发送信号，压力信号经A/D转换器后发送给单片机，由单片机来控制电机，停止向水塔水泵供水，实现水位高报警；当水塔水位低于下限时，由单片机来控制电机，使水塔水泵开始运作，开始供水，实现水位低报警。系统的设计框图如图21所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.2国内外研究的现状 1
1.3本次毕业设计的意义 2
1.4本次毕业设计的任务 2
第二章 硬件电路的设计 3
2.1硬件电路工作原理 3
2.2硬件电路的设计 3
2.2.1系统总设计框图 3
2.2.2主要芯片的介绍 3
2.3硬件电路各模块的设计 6
2.3.1电源电路 6
2.3.2单片机电路的设计 7
2.3.3液位传感器的接口电路的设计 8
2.3.4显示电路的设计 9
2.3.5单片机和A/D转换器接口电路的设计 10
2.3.6报警电路的设计 11
2.4硬件电路总结 12
第三章 软件设计 13
3.1AT89C51单片机的I/O端口设计 13
3.1.1P0口 13
3.1.2P1口 13
3.1.3P2口 13
3.1.3P3口 14
3.2软件模块的设计 14
3.2.1主程序的设计 14
3.2.2A/D转换程序的设计 15
3.2.3显示程序的设计 16
3.2.4报警程序的设计 17
3.3软件设计总结 18
第四章 调试 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 4.1仿真电路调试 19
4.2软件程序调试 19
4.3软件程序调试出现的问题及解决方法 20
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
附录 24
第一章 绪论
随着社会经济飞速的发展，不仅在人们正常生活中，甚至在工业生产中水都起着重要的作用。如何让塔内水位始终保持在合理的范围内，避免“空塔”、“溢塔”现象发生是目前供水面临的主要问题。所以需要设计一种系统，当水塔水位高出设置的水位上限时，由传感器发送信号，压力信号经A/D转换器后发送给单片机，由单片机来控制电机，停止向水塔水泵供水，实现水位高报警；当水塔水位低于下限时，由单片机来控制电机，使水塔水泵开始运作，开始供水，实现水位低报警。
1.1水塔水位控制系统的概况
直接采用水泵是传统的供水模式，供水过程中水塔水位及水井水位只能通过人为方式来判断，水泵何时工作，何时停止只能人为控制，这样的供水系统，不但自动化程度低、有很大的劳动强度，而且工作效率低,难以保障系统的安全性，因此必须通过自动化控制对供水系统进行改造，采用软件技术对供水系统进行控制。
目前，有很多种方法来控制水塔水位，但是由单片机控制实现系统自动运行是其中较为常用的方法。这种方法可以保持水塔内有恒定的水位，以保证水塔可以不间断，正常地供水。
由于具有较高的使用价值和稳定性好等特点，所以选择使用单片机实现水位控制。为了能更好地对水位进行自动化控制，对水位的测量选择利用水的导电性能来实现。这样工作人员可以不必在现场进行测检操控，不仅方便了工作人员对水位的控制，而且这种系统稳定性能碧传统的方式要优良很多。
1.2国内外研究的现状
现阶段可实现上述功能的基于单片机的水位控制系统设计通常有下面三种：PLC基于单片机的水位控制系统；单片机智能水位控制；光纤传感器在水位检测中的应用研究。与其他两个控制系统相比，单片机的成本较低，所以当前市场研究的主导位置是单片机控制水位。
由于自动化控制系统相比于传统方式很安全，所以基于单片机的水位控制系统不仅大量使用于工业生产领域及水塔控制，而且在一些民用水箱产品上也可以看到它的影子。虽然因为它的成本问题，目前阶段还是无法普及各个地方，但是随着人们越来越重视资源浪费这一现象，自动化技术将会慢慢改进，硬件成本也会降低，所以从长远来看，大规模推广水箱控制系统的前景将越来越好。
1.3本次毕业设计的意义
在单片机新型系统研究、制造和应用上，发达国家的经验丰富，技术比较成熟。与发达国家相比，我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上还存在差距，所以我们更应该去加强对单片机的研究力度，充分发挥单片机的优点，将单片机应用于各种适合的智能控制系统中。51单片机由于其可靠性高、实时性好、速度快、系统掉电后重要数据和状态信息不会丢失这些优点,故而性价比远高于同类芯片。并且AT89C51单片机作为比较早引进的单片机，所以很多资料上都有该单片机的实验教程，所以相比于其他的单片机，这个单片机设计起来会更加得心应手。
1.4本次毕业设计的任务
本次毕业设计旨在使用单片机实现水塔水位控制系统的设计，当水位低于设置的下限值时，开始运作水塔水泵，开始向水塔进行供水；当水位高于上限值时，停止运作水塔水泵，停止向水塔进行供水。研究设计的内容包括：
1：硬件系统的设计
2：报警系统的设计
3：控制系统的设计
4：单片机软件系统的设计
第二章 硬件电路的设计
2.1硬件电路工作原理
当水塔水位高出设置的水位上限时，由传感器发送信号，压力信号经A/D转换器后发送给单片机，由单片机来控制电机，停止向水塔水泵供水，实现水位高报警；当水塔水位低于下限时，由单片机来控制电机，使水塔水泵开始运作，开始供水，实现水位低报警。系统的设计框图如图21所示。
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