基于单片机的水位控制系统设计(附件)【字数：12283】
摘 要随着我国经济的飞速发展，人口也在不断的增加，水资源的合理利用与节约用水意识就变得相对越来越重要了。对于水位的控制被广泛地应用在日常生活中和工业上生产上，如果我们想要控制好水位来满足对供水的需要，那么我们就必须要找到一个有效的方法。因为水资源不仅对我们的生活起到关键作用，而且在其他方面也很重要，比如工业生产、农业灌溉等方面都很重要。如果有一天突然断水，不仅会造成生活上的不便，还会给工业生产带来经济，要是长时间缺水有可能会造成自然灾害。因此，当务之急就是要设计出一款水位控制系统，这样就可以解决对于突然断水给我们带来的不便。本文介绍了一种基于单片机的水位控制系统设计，利用传感器对水位的高度进行检测并产生模拟信号，然后通过转换电路将采集到的模拟信号A/D转换成数字信号，再把数字信号传送到MSP430单片机进行处理,最终把我们测到的关于水位的相关数值通过显示器显示在液晶屏上。当水位没有达到我们设定的高的时，通过传感器把信号送到单片机去启动蜂鸣器进行报警，水位一旦达到我们设定的极限距离就会报警，水位低了，通过继电器打开水泵进水，水位高了，通过继电器打开水泵放水，让水位维持在我们设定的安全范围内。
目 录
第一章 引言 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究的目的和意义 1
1.3发展趋势 1
1.4主要研究内容 2
第二章 硬件的设计概要 3
2.1系统的总体硬件模块图 3
2.2对于主控元件单片机的选择方案 3
2.3显示部分的选择方案 4
2.4系统硬件电路设计原则 4
2.5选择芯片及其器件类型原则 4
第三章 硬件电路设计 6
3.1MSP430单片机 6
3.1.1单片机的介绍及原理图 6
3.1.2单片机内部结构图及主要功能部件 7
3.1.3时钟和复位电路 7
3.1.4单片机最小系统 9
3.1.5单片机的特点 10
3.2电源电路设计 10
3.3LCD12864液晶与LED数码管对比 11
3.3.1LCD12864液晶介绍 11
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3.3.2LCD12864的显示电路及特点 12
3.3.3LED数码管 13
3.3.4数码管显示方式 13
3.4报警电路设计 15
3.5继电器控制电机电路设计 16
3.6按键电路设计 16
3.7水位检测传感器电路设计 17
3.7.1水位监测传感器的原理及电路 17
3.7.2水位检测传感器的特点 19
第四章 软件设计 20
4.1系统程序流程图 20
4.2软件语言的选择 20
4.3按键部分软件设计 21
4.4显示部分的软件设计 22
4.5水位监测和报警的软件设计 23
4.6驱动电路的软件设计 24
第五章 系统调试 25
5.1硬件测试总结 25
5.2软件测试总结 25
结束语 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30 第一章 引言
1.1课题背景
在当今这个社会中科技发展飞快，对于水位的控制越来越讲究了，所以自动水位检测技术就显得非常，因为节约水资源是当下政府所提倡的。它也成为了工业生产过程中的关键技术了，对提高工业过程控制的自动化水平具有重要意义。
在我们的生活中，供水方式过去一般都是手工控制的，这样很容易造成水资源浪费，所以人们对水资源问题越来越关注。
目前，水位控制系统在供给水系统中得到了大力推广和应用。比如通过机械控制水位，逻辑电路控制水位，电机控制水位，传感器控制等多种实现水位控制的方法。以前的水位控制方法总有一些不好之处，所以本文设计了一种更加方便、可靠、准确的水位控制系统。
1.2课题研究的目的和意义
本课题采用了msp430单片机及其他硬件实现水位的自动监测和自动控制功能。水位由传感器测量，把测量到的关于水位的信号通过外围电路进行AD转换和单片机处理，将测得的水位模拟信号转化成数字信号，最后通过单片机进行处理把我们想要的关于水位的数据显示在LCD液晶显示器上，并将得到的水位数据与我们一开始用按键输入的水位上下限数据进行对比，从而来决定是否触动蜂鸣器报警，并自动完成给水和排水。本主题是完全可以在实际生活中和生产制造过程中应用的，由于其准确的显示水位数据，当不符合要求是可以实现及时报警，自动控制水位的高度，可以节约大量的人力和物力。
当下在供水方面的主要问题是水箱内的水位不能够处在一个稳定又安全的范围内，我们想要把水位控制在我们想要的高度是为了能够解决由于水位过高或者过低给我们带来一定的麻烦。当水位达到我们设定的水位下限时，单片机会自动控制水泵启动供水；相反也是可以自动完成的。当供水系统出现异常的时候系统可以自动发出报警信号，这样可以使得员工可以及时排除故障，随时保证外部正常供水功能。
1.3发展趋势
目前，基于单片机的智能化水位控制系统设计还没有达到最好，所以关于这方面的研究还可以达到更好。本文所用的方法其实是最常用方法，因为这种方法相比于其他方法，比如PLC水位控制系统；光纤传感器控制水位等。它的设计成本较低，操作简单，而且效果更好。因此在目前的市场上基于单片机控制水位还是占着大部分的比例。基于单片机的水位控制系统不仅在工业和农业领域得到了大力的推广，而且它的控制也较其他方法安全，也慢慢被人们应用到一些家用水箱中了。但是在现阶段，基于它的设计成本问题，和硬件的设计问题，在农村和经济不发达的地方得到推广还是有一定难度。例如，纯手工家用水箱如果设计成自动控制型水箱的话，一下子就把成本提高了。因此，要想在小型市场得到人们广泛的应用和支持，仍然受到经济上的限制。但是从现在的发展趋势来看，随着我国在自动化技术方面不断地研究和创新，同时也提高了质量降低了成本，水位控制系统有着很好的发展前景。我国仍处于生产性发展中国家，水箱几乎是所有能源相关领域的重要组成部分。其表现是否好与企业的生产安全和效益直接相关。
目前市场上主要有以下水位控制方法：
（1）电机控制式水位控制：它是利用漂浮在水面上的浮球随着水位的变动从而带动与浮球连在一起的控制器中的检测机构移动，一旦发生位移就会使得水阀动作，打开或者关闭进水。如果浮球的拉力不能够让水阀门动作，我们可以在检测装置阀门之间增加电机控制驱动装置，这种方式比较复杂一般用在大型蓄水池中比如农业上的灌溉水池、工业上的大型水箱。
目 录
第一章 引言 1
1.1课题背景 1
1.2课题研究的目的和意义 1
1.3发展趋势 1
1.4主要研究内容 2
第二章 硬件的设计概要 3
2.1系统的总体硬件模块图 3
2.2对于主控元件单片机的选择方案 3
2.3显示部分的选择方案 4
2.4系统硬件电路设计原则 4
2.5选择芯片及其器件类型原则 4
第三章 硬件电路设计 6
3.1MSP430单片机 6
3.1.1单片机的介绍及原理图 6
3.1.2单片机内部结构图及主要功能部件 7
3.1.3时钟和复位电路 7
3.1.4单片机最小系统 9
3.1.5单片机的特点 10
3.2电源电路设计 10
3.3LCD12864液晶与LED数码管对比 11
3.3.1LCD12864液晶介绍 11
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3.3.2LCD12864的显示电路及特点 12
3.3.3LED数码管 13
3.3.4数码管显示方式 13
3.4报警电路设计 15
3.5继电器控制电机电路设计 16
3.6按键电路设计 16
3.7水位检测传感器电路设计 17
3.7.1水位监测传感器的原理及电路 17
3.7.2水位检测传感器的特点 19
第四章 软件设计 20
4.1系统程序流程图 20
4.2软件语言的选择 20
4.3按键部分软件设计 21
4.4显示部分的软件设计 22
4.5水位监测和报警的软件设计 23
4.6驱动电路的软件设计 24
第五章 系统调试 25
5.1硬件测试总结 25
5.2软件测试总结 25
结束语 27
致谢 28
参考文献 29
附录 30 第一章 引言
1.1课题背景
在当今这个社会中科技发展飞快，对于水位的控制越来越讲究了，所以自动水位检测技术就显得非常，因为节约水资源是当下政府所提倡的。它也成为了工业生产过程中的关键技术了，对提高工业过程控制的自动化水平具有重要意义。
在我们的生活中，供水方式过去一般都是手工控制的，这样很容易造成水资源浪费，所以人们对水资源问题越来越关注。
目前，水位控制系统在供给水系统中得到了大力推广和应用。比如通过机械控制水位，逻辑电路控制水位，电机控制水位，传感器控制等多种实现水位控制的方法。以前的水位控制方法总有一些不好之处，所以本文设计了一种更加方便、可靠、准确的水位控制系统。
1.2课题研究的目的和意义
本课题采用了msp430单片机及其他硬件实现水位的自动监测和自动控制功能。水位由传感器测量，把测量到的关于水位的信号通过外围电路进行AD转换和单片机处理，将测得的水位模拟信号转化成数字信号，最后通过单片机进行处理把我们想要的关于水位的数据显示在LCD液晶显示器上，并将得到的水位数据与我们一开始用按键输入的水位上下限数据进行对比，从而来决定是否触动蜂鸣器报警，并自动完成给水和排水。本主题是完全可以在实际生活中和生产制造过程中应用的，由于其准确的显示水位数据，当不符合要求是可以实现及时报警，自动控制水位的高度，可以节约大量的人力和物力。
当下在供水方面的主要问题是水箱内的水位不能够处在一个稳定又安全的范围内，我们想要把水位控制在我们想要的高度是为了能够解决由于水位过高或者过低给我们带来一定的麻烦。当水位达到我们设定的水位下限时，单片机会自动控制水泵启动供水；相反也是可以自动完成的。当供水系统出现异常的时候系统可以自动发出报警信号，这样可以使得员工可以及时排除故障，随时保证外部正常供水功能。
1.3发展趋势
目前，基于单片机的智能化水位控制系统设计还没有达到最好，所以关于这方面的研究还可以达到更好。本文所用的方法其实是最常用方法，因为这种方法相比于其他方法，比如PLC水位控制系统；光纤传感器控制水位等。它的设计成本较低，操作简单，而且效果更好。因此在目前的市场上基于单片机控制水位还是占着大部分的比例。基于单片机的水位控制系统不仅在工业和农业领域得到了大力的推广，而且它的控制也较其他方法安全，也慢慢被人们应用到一些家用水箱中了。但是在现阶段，基于它的设计成本问题，和硬件的设计问题，在农村和经济不发达的地方得到推广还是有一定难度。例如，纯手工家用水箱如果设计成自动控制型水箱的话，一下子就把成本提高了。因此，要想在小型市场得到人们广泛的应用和支持，仍然受到经济上的限制。但是从现在的发展趋势来看，随着我国在自动化技术方面不断地研究和创新，同时也提高了质量降低了成本，水位控制系统有着很好的发展前景。我国仍处于生产性发展中国家，水箱几乎是所有能源相关领域的重要组成部分。其表现是否好与企业的生产安全和效益直接相关。
目前市场上主要有以下水位控制方法：
（1）电机控制式水位控制：它是利用漂浮在水面上的浮球随着水位的变动从而带动与浮球连在一起的控制器中的检测机构移动，一旦发生位移就会使得水阀动作，打开或者关闭进水。如果浮球的拉力不能够让水阀门动作，我们可以在检测装置阀门之间增加电机控制驱动装置，这种方式比较复杂一般用在大型蓄水池中比如农业上的灌溉水池、工业上的大型水箱。
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