基于单片机的液位检测与控制系统设计【字数：7761】
摘 要近年来，随着人们生活水平以及社会的生产技术水平的提高，智能检测开始逐步进入现实生活。由于受到传感技术、自动控制技术和制备材料技术成熟的刺激，智能检测系统的发展十分迅速，现今在工业生产、国防工程、家居生活等方面广泛应用，发挥巨大作用。其中液位检测系统也开始出现更多新的创新和突破，为即将面临更多的挑战做准备。单片机作为一个完美的中心控制系统，具有简单方便，控制准确，运行稳定等优点，与液位检测系统搭配简直是相得益彰。本设计用超声波传感器HC-SR04、继电器、LCD1602液晶显示屏，以及STC89C52单片机作为主控元件的液位检测与控制的原理、电路。用超声波测距传感器测量液位，具有测量精度高、速度快、可靠、稳定等优点；采用单片机来控制继电器进行液位调节，通过显示屏也能直观看出液位高低，使检测与控制具有更高的智能性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 液位检测与控制系统设计的意义 1
1.2本设计在国内发展概况 1
1.3本设计在国外发展概况 2
1.4液位检测与控制技术的应用与发展 2
第二章 总体方案设计 4
2.1系统方案要求 4
2.2系统方案设计 4
第三章 系统硬件设计 6
3.1 超声波测距模块 6
3.2 液晶显示模块 6
3.3 复位模块 7
3.4 继电器模块 8
3.5 单片机最小系统设计 9
第四章 系统软件设计 10
4.1软件设计流程 10
4.2部分程序控制模块 12
4.2.1 LCD显示模块程序编程 12
4.2.2 延时程序编程 13
4.2.3 超声波传感器模块程序编程 14
4.2.4 信号灯模块编程 15
第五章 系统测试与分析 16
5.1 软件仿真与分析 16
5.2 系统硬件测试与分析 17
结束语 22
参考文献 23
致谢 24
附录 25
第一章 绪论
1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
液位检测与控制系统设计的意义
液位检测系统是自然界以及一般工业界比较需要的一种检测系统[1]。但凡江河湖海，应用于工业中的蓄水池、水塔、水箱、地下水等都对液位检测技术有很大需求[2]。供水系统中有许多设备由于所处位置高，人工再上去和下来的过程中较为费时，会造成缺水和水溢出的情况。在向水池注水过程中也极为不便，为了准确了解液位情况，大部分做法是利用人工检测，但是让这种方式远远比不上机器检测，因为机器能每天工作，而且能适应各种残酷的环境，所以用人力绝对是吃力不讨好的种方式，现代化社会中我们就应该解放出人类的双手。为此需要对液位检测情况实现自动化检测、数据化、智能化显示、视觉或听觉冲击化报警[3]，实现液位检测一个完整的系统，那么工作人员便可以在操作室了解整个设备的水位状况，这样做不但很大程度上降低工作人员的危险性，而且也为工作人员减轻了工作负担，自动化与智能化的普及也会驱使人类去进步，相信以后人类科技可以做到相互促进。
1.2本设计在国内发展概况
国产液位检测仪主要有浮筒式液位仪、压力传感器式液位仪、超声波式液位仪等[4]，在功能齐全、性能稳定等方面，虽然与国际上先进的同类型产品存在一定差距但是却可以基本满足液位检测及控制的需要[5]。如图1.1所示为国内液位检测仪对比图：
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图1.1 国内液位检测仪对比图
目前国内使用的大多数为SW401型日记液位计，LN3型数字液位仪，WS1040自动检测仪，这些产品的发展越来越向数字化、智能化和日常化的方向靠拢[6]。
1.3本设计在国外发展概况
国外许多发达国家在液位检测设备水平上也明显是有些参差不齐，其中美国和荷兰的产品在技术性能上明显走在了全球水准的前列[7]。最近这些年，随着应用技术的不断提高，人们对液位检测系统进行优化，让液位检测系统更加智能化，更加便捷。其中美国和荷兰等国家在液位检测设备的发明上最为突出，处于世界领先地位，而中国对于液位这类智能化检测起步时间较晚，目前主要还是依靠进口设备[8]。美国、荷兰、日本在对液位检测上有着共性，主要是对水位、水温、PH值和浑浊度等这些参数进行测量[9]，并传入计算机中。特别的，美国将所测得数据直接用无线传输的方式传至计算机中，并在显示仪器上显示存储所测参数；荷兰主要是使用传感器收集测量参数数据，再通过串行方式进行传输到计算机中，进行数据分析；日本采用现场原位自动检测的工作方式直接检测录入[10]。
1.4液位检测与控制技术的应用与发展
现在的工业领域中液位检测在许多自动控制方案中占据了至关重要的位置[11]。由于近代电子科技、传感科技、通信科技和计算机科技的发展越来越快，也带动了液位检测技术自动化的飞速发展[12]。液位检测是收集、储存、传输、处理等技术的综合[13]。从传统的液位检测与控制方式也就是人工检测技术分析来看，主要存在以下几个问题：第一，记录方式以模拟方式为主，就是数学方式记录不方便进行计算机处理[14]，第二，数据处理都是依靠人工处理，浪费时间且容易出错[15]，第三，液位信息的收集、传输、处理的时效性较差[16]，及其控制也是人工操作，这种方式已经跟不上了时代的节奏[17]。所以这时候就需要液位检测技术的创新与发展了，同时控制方面也需要采用更加精密的单片机[18]。
第二章 总体方案设计
2.1系统方案要求
本设计以STC89C52单片机为核心设计液位检测系统，自行设计电源插口，选用超声波传感器检测液位，LCD1602液晶屏显示，当液位高度太高或太低时指示灯亮起，由单片机控制继电器的闭合来工作，达到调节水位的效果。
本设计经过一开始的一系列思考，同时在图书馆进行相关资料的查阅，然后再综合考虑液位检测与控制系统的需求，即自动检测和控制然后在往智能化的方向发展。本设计决定使用测距精度高的超声波传感器再加上显示清晰且读数直观的液晶显示屏来一起完成设计。本系统采用STC89C52单片机作为处理器，主要完成以下工作：
基于STC89C52的液位信息检测设计方案。
超声波传感器HCSR04与单片机的连接设计。
LCD1602液晶显示屏与单片机端口的硬件连接。
设计主要软件程序模块，完成软件设计。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 液位检测与控制系统设计的意义 1
1.2本设计在国内发展概况 1
1.3本设计在国外发展概况 2
1.4液位检测与控制技术的应用与发展 2
第二章 总体方案设计 4
2.1系统方案要求 4
2.2系统方案设计 4
第三章 系统硬件设计 6
3.1 超声波测距模块 6
3.2 液晶显示模块 6
3.3 复位模块 7
3.4 继电器模块 8
3.5 单片机最小系统设计 9
第四章 系统软件设计 10
4.1软件设计流程 10
4.2部分程序控制模块 12
4.2.1 LCD显示模块程序编程 12
4.2.2 延时程序编程 13
4.2.3 超声波传感器模块程序编程 14
4.2.4 信号灯模块编程 15
第五章 系统测试与分析 16
5.1 软件仿真与分析 16
5.2 系统硬件测试与分析 17
结束语 22
参考文献 23
致谢 24
附录 25
第一章 绪论
1.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
液位检测与控制系统设计的意义
液位检测系统是自然界以及一般工业界比较需要的一种检测系统[1]。但凡江河湖海，应用于工业中的蓄水池、水塔、水箱、地下水等都对液位检测技术有很大需求[2]。供水系统中有许多设备由于所处位置高，人工再上去和下来的过程中较为费时，会造成缺水和水溢出的情况。在向水池注水过程中也极为不便，为了准确了解液位情况，大部分做法是利用人工检测，但是让这种方式远远比不上机器检测，因为机器能每天工作，而且能适应各种残酷的环境，所以用人力绝对是吃力不讨好的种方式，现代化社会中我们就应该解放出人类的双手。为此需要对液位检测情况实现自动化检测、数据化、智能化显示、视觉或听觉冲击化报警[3]，实现液位检测一个完整的系统，那么工作人员便可以在操作室了解整个设备的水位状况，这样做不但很大程度上降低工作人员的危险性，而且也为工作人员减轻了工作负担，自动化与智能化的普及也会驱使人类去进步，相信以后人类科技可以做到相互促进。
1.2本设计在国内发展概况
国产液位检测仪主要有浮筒式液位仪、压力传感器式液位仪、超声波式液位仪等[4]，在功能齐全、性能稳定等方面，虽然与国际上先进的同类型产品存在一定差距但是却可以基本满足液位检测及控制的需要[5]。如图1.1所示为国内液位检测仪对比图：
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图1.1 国内液位检测仪对比图
目前国内使用的大多数为SW401型日记液位计，LN3型数字液位仪，WS1040自动检测仪，这些产品的发展越来越向数字化、智能化和日常化的方向靠拢[6]。
1.3本设计在国外发展概况
国外许多发达国家在液位检测设备水平上也明显是有些参差不齐，其中美国和荷兰的产品在技术性能上明显走在了全球水准的前列[7]。最近这些年，随着应用技术的不断提高，人们对液位检测系统进行优化，让液位检测系统更加智能化，更加便捷。其中美国和荷兰等国家在液位检测设备的发明上最为突出，处于世界领先地位，而中国对于液位这类智能化检测起步时间较晚，目前主要还是依靠进口设备[8]。美国、荷兰、日本在对液位检测上有着共性，主要是对水位、水温、PH值和浑浊度等这些参数进行测量[9]，并传入计算机中。特别的，美国将所测得数据直接用无线传输的方式传至计算机中，并在显示仪器上显示存储所测参数；荷兰主要是使用传感器收集测量参数数据，再通过串行方式进行传输到计算机中，进行数据分析；日本采用现场原位自动检测的工作方式直接检测录入[10]。
1.4液位检测与控制技术的应用与发展
现在的工业领域中液位检测在许多自动控制方案中占据了至关重要的位置[11]。由于近代电子科技、传感科技、通信科技和计算机科技的发展越来越快，也带动了液位检测技术自动化的飞速发展[12]。液位检测是收集、储存、传输、处理等技术的综合[13]。从传统的液位检测与控制方式也就是人工检测技术分析来看，主要存在以下几个问题：第一，记录方式以模拟方式为主，就是数学方式记录不方便进行计算机处理[14]，第二，数据处理都是依靠人工处理，浪费时间且容易出错[15]，第三，液位信息的收集、传输、处理的时效性较差[16]，及其控制也是人工操作，这种方式已经跟不上了时代的节奏[17]。所以这时候就需要液位检测技术的创新与发展了，同时控制方面也需要采用更加精密的单片机[18]。
第二章 总体方案设计
2.1系统方案要求
本设计以STC89C52单片机为核心设计液位检测系统，自行设计电源插口，选用超声波传感器检测液位，LCD1602液晶屏显示，当液位高度太高或太低时指示灯亮起，由单片机控制继电器的闭合来工作，达到调节水位的效果。
本设计经过一开始的一系列思考，同时在图书馆进行相关资料的查阅，然后再综合考虑液位检测与控制系统的需求，即自动检测和控制然后在往智能化的方向发展。本设计决定使用测距精度高的超声波传感器再加上显示清晰且读数直观的液晶显示屏来一起完成设计。本系统采用STC89C52单片机作为处理器，主要完成以下工作：
基于STC89C52的液位信息检测设计方案。
超声波传感器HCSR04与单片机的连接设计。
LCD1602液晶显示屏与单片机端口的硬件连接。
设计主要软件程序模块，完成软件设计。
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