基于STC89C52RC单片机的水位控制器的设计
基于STC89C52RC单片机的水位控制器的设计[20200131185013]
摘要：
本仪器是一款全手工自主设计的主动报警控制器，其功能集测量、报警、控制于一体，主要采用STC89C52RC单片机进行控制，主要的结构部分有，主控制器，电源模块，信号处理模块，信号采集模块等。
报警控制器电路在设计中要求当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。当水箱缺水，电路能自动启动电泵自动抽水；当水箱中的水上升到需要的高度时，电路可以自动控制电泵，停止向水箱中送水。在最大程度上方便了人们对水位自动控制的需要。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:测量,控制,单片机
一 、引言……………………………………………………………………4
（一）水位报警器的发展现状4
(二)课题的意义 4
二、总体设计方案的选择4
（一）系统技术的要求4
（二）系统方案的确定5
1.最小单片机的系统图5
2.整个控制电路图5
3.STC89C52RC功能及应用 6
4.继电器采用 7
5.光电耦合器8
6.水泵的相关介绍8
三、系统硬件电路的设计 9
（一）主控制器 9
（二) 信号采集模块 10
（三）电源模块 11
（四）信号处理模块12
四、系统软件部分的设计13
（一）Keil软件的介绍 13
（二）系统工作流程及工作原理
1.主程序13
2.延时子程序13
3.显示子程序14
五、总结. 14
六、致谢14
七、参考文献15
八、附录18
附录1.原理图18
附录2.元件清单18
附录3.PCB板19
附录4.程序19
一、引言
（一）水位报警器的发展现状
现阶段使用的水位报警系统中，往往采用最直接的人为去观察或利用刻度仪显示，再进行手工控制水位开关，这种做法虽然实惠方便，但也很大程度上也因为电弧的作用造成了人员伤亡，给人们的生活带来极大的不便利和生命隐患。
本设计本设计结合新一代水位传感器的特性和现代水位测量系统提出的新要求，提出了基于智能STC89C52RC单片机高精度、系统功能多样的新一代测量系统设计方案。该方案具有安装方便、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，在水位报警及检测中具有广阔的前景。
（二）课题的意义
目前，许多工农业水位报警系统都采用有水位检测及传感器与智能芯片控制的操作系统。由于环境要求严格，因此必然导致系统得具有相当强的方向性、设计成本增加、故障难以维护和检测等困难。而本款式设计与此相比，具有相当强的适用性和推广的独特优势。这种系统经济、快速、可靠，在工农业等水位控制场合，一定能够得到很好的应用，使工农业水位系统的操作和管理更加科学化与规范。
二、总体设计方案的选择
（一）系统技术的要求
根据系统的特点，总结系统的技术要求如下。
1．小体积：水位测量系统的体积要尽可能的小，整个系统的控制系统得易于调试，这样才能减少占用的空间，而且更便于安装和更换。
2．高可靠性：为了保证系统能够正常上作，并且尽可能减少水位测量误差，要求水位测量与控制系统之间的可靠链接，因此，系统要有一定的抗干扰性能。
3．低成本：在满足系统要求的前提下，尽量降低成本低，才能在市场上有更强的商业竞争力
4．当水位低于下限水位时，系统有信号控制电动机工作，带动水泵工作供水。
5．当供水时水位高于上限水位时，系统控制电动机停止工作，水泵停止供水。
6．当水位处于上下限水位之间时，水泵保持原有的工作状态。
（二）系统方案的确定
1.最小单片机系统包括的元器件有，数码显示管，继电器，水位传感器，水泵等
整个控制流程与最小单片机系统图如图1-1：
图1-1 控制流程图及最小单片机系统图
2.控制电路的介绍
根据设计要求并综合各方面因素，本作品设计采用STC89C52RC单片机作为主控制器，由继电器对水泵进行开关控制操作，用静态显示的方法对采集到的水位数据进行实时显示。各个功能模块工作独立但又实现了功能之间的无缝完好链接，这样既便于系统控制和检测及调试，又能避免因某部分失效而造成整个系统的正常运行，整个控制电路图如图1-2所示：
图1-2 整个控制电路图
3.STC89C52RC功能及应用
STC89C52RC具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器，如图3-3所示：
图3-3AT89S52引脚结构图
STC89C52RC有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，STC89C52RC可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。
4.光电耦合器
光电耦合器是把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件，输入信号使二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而即完成了信号的传递又实现 了电气上的隔离。
光电耦合器工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）和高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）。
5.继电器的采用
1)电磁继电器的工作原理和特性
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合，电路图如3-5所示：
图3-5继电器的原理图
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。
6.水泵的相关介绍
水泵工作的目的就是把水从一个地方输送到另一个地方，或者是增加压力把原动的机械能转换成液体能量。
水泵工作原理：在打开水泵后，叶轮在泵体内做高速旋转运动，泵体内的液体随着叶轮一块转动，在离心力的作用下液体在出品处被叶轮甩出，甩出的液体在泵体扩散室内速度逐渐变慢，液体被甩出后，叶轮中心处形成真空低压区，液池中的液体在外界大气压的作用下，经吸入管流入水泵内。
水泵是一种面大量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。
三、系统硬件电路的设计
（一）主控制器
系统以STC89C52RC单片机作为主控制器，主要包括的元器件有89C52单片机，4个PNP型三极管，数码管，控制开关等元件，该系统工作性能稳定，能同时执行各复杂数据的处理。主控制器对于收到的信号进行综合处理，并赋给其他外面显示设备或驱动设备去执行相关操作，是整个工作系统的核心。本系统加上了复位开关，可以保证系统人为的去操作执行，数码管增加了三极管驱动，使得数码管得以有足够的工作电流，增加显示的亮度。主控制器如图3-1所示:
摘要：
本仪器是一款全手工自主设计的主动报警控制器，其功能集测量、报警、控制于一体，主要采用STC89C52RC单片机进行控制，主要的结构部分有，主控制器，电源模块，信号处理模块，信号采集模块等。
报警控制器电路在设计中要求当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。当水箱缺水，电路能自动启动电泵自动抽水；当水箱中的水上升到需要的高度时，电路可以自动控制电泵，停止向水箱中送水。在最大程度上方便了人们对水位自动控制的需要。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:测量,控制,单片机
一 、引言……………………………………………………………………4
（一）水位报警器的发展现状4
(二)课题的意义 4
二、总体设计方案的选择4
（一）系统技术的要求4
（二）系统方案的确定5
1.最小单片机的系统图5
2.整个控制电路图5
3.STC89C52RC功能及应用 6
4.继电器采用 7
5.光电耦合器8
6.水泵的相关介绍8
三、系统硬件电路的设计 9
（一）主控制器 9
（二) 信号采集模块 10
（三）电源模块 11
（四）信号处理模块12
四、系统软件部分的设计13
（一）Keil软件的介绍 13
（二）系统工作流程及工作原理
1.主程序13
2.延时子程序13
3.显示子程序14
五、总结. 14
六、致谢14
七、参考文献15
八、附录18
附录1.原理图18
附录2.元件清单18
附录3.PCB板19
附录4.程序19
一、引言
（一）水位报警器的发展现状
现阶段使用的水位报警系统中，往往采用最直接的人为去观察或利用刻度仪显示，再进行手工控制水位开关，这种做法虽然实惠方便，但也很大程度上也因为电弧的作用造成了人员伤亡，给人们的生活带来极大的不便利和生命隐患。
本设计本设计结合新一代水位传感器的特性和现代水位测量系统提出的新要求，提出了基于智能STC89C52RC单片机高精度、系统功能多样的新一代测量系统设计方案。该方案具有安装方便、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，在水位报警及检测中具有广阔的前景。
（二）课题的意义
目前，许多工农业水位报警系统都采用有水位检测及传感器与智能芯片控制的操作系统。由于环境要求严格，因此必然导致系统得具有相当强的方向性、设计成本增加、故障难以维护和检测等困难。而本款式设计与此相比，具有相当强的适用性和推广的独特优势。这种系统经济、快速、可靠，在工农业等水位控制场合，一定能够得到很好的应用，使工农业水位系统的操作和管理更加科学化与规范。
二、总体设计方案的选择
（一）系统技术的要求
根据系统的特点，总结系统的技术要求如下。
1．小体积：水位测量系统的体积要尽可能的小，整个系统的控制系统得易于调试，这样才能减少占用的空间，而且更便于安装和更换。
2．高可靠性：为了保证系统能够正常上作，并且尽可能减少水位测量误差，要求水位测量与控制系统之间的可靠链接，因此，系统要有一定的抗干扰性能。
3．低成本：在满足系统要求的前提下，尽量降低成本低，才能在市场上有更强的商业竞争力
4．当水位低于下限水位时，系统有信号控制电动机工作，带动水泵工作供水。
5．当供水时水位高于上限水位时，系统控制电动机停止工作，水泵停止供水。
6．当水位处于上下限水位之间时，水泵保持原有的工作状态。
（二）系统方案的确定
1.最小单片机系统包括的元器件有，数码显示管，继电器，水位传感器，水泵等
整个控制流程与最小单片机系统图如图1-1：
图1-1 控制流程图及最小单片机系统图
2.控制电路的介绍
根据设计要求并综合各方面因素，本作品设计采用STC89C52RC单片机作为主控制器，由继电器对水泵进行开关控制操作，用静态显示的方法对采集到的水位数据进行实时显示。各个功能模块工作独立但又实现了功能之间的无缝完好链接，这样既便于系统控制和检测及调试，又能避免因某部分失效而造成整个系统的正常运行，整个控制电路图如图1-2所示：
图1-2 整个控制电路图
3.STC89C52RC功能及应用
STC89C52RC具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器，如图3-3所示：
图3-3AT89S52引脚结构图
STC89C52RC有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，STC89C52RC可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。
4.光电耦合器
光电耦合器是把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件，输入信号使二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而即完成了信号的传递又实现 了电气上的隔离。
光电耦合器工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
低电源电压型光电耦合器（一般5～15V）和高电源电压型光电耦合器（一般大于30V）。
5.继电器的采用
1)电磁继电器
电磁式继电器一般由铁芯、线圈
图3-5继电器的原理图
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。
6.水泵的相关介绍
水泵工作的目的就是把水从一个地方输送到另一个地方，或者是增加压力把原动的机械能转换成液体能量。
水泵工作原理：在打开水泵后，叶轮在泵体内做高速旋转运动，泵体内的液体随着叶轮一块转动，在离心力的作用下液体在出品处被叶轮甩出，甩出的液体在泵体扩散室内速度逐渐变慢，液体被甩出后，叶轮中心处形成真空低压区，液池中的液体在外界大气压的作用下，经吸入管流入水泵内。
水泵是一种面大量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。
三、系统硬件电路的设计
（一）主控制器
系统以STC89C52RC单片机作为主控制器，主要包括的元器件有89C52单片机，4个PNP型三极管，数码管，控制开关等元件，该系统工作性能稳定，能同时执行各复杂数据的处理。主控制器对于收到的信号进行综合处理，并赋给其他外面显示设备或驱动设备去执行相关操作，是整个工作系统的核心。本系统加上了复位开关，可以保证系统人为的去操作执行，数码管增加了三极管驱动，使得数码管得以有足够的工作电流，增加显示的亮度。主控制器如图3-1所示:
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