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1、20112011 届毕业设计届毕业设计用用 AT89S52AT89S52 单片机实现水位监测单片机实现水位监测学生姓名：_*_ 学 号： * _班 级： * 专 业： 电子信息工程 学 部： 电子与信息工程 指导教师： * 二一一年五月用 AT89S52 单片机实现水位监测Water level monitoring using AT89S52 Microcontroller学生：_* 班级： * 学号： * 学部： 电子与信息工程 专业： 电子信息工程 指导教师： * 职称： 副教授 工作单位： * 毕业设计完成时间： 自 2010 年 12 月至 2011 年 5 月摘摘 要要本水位监测报
2、警器使用 5V 低压交流电源就可以对水位进行监测，用发数码管显示，并发出报警。主要采用单片机 AT89S52 芯片，将控制程序写进单片机中，使其发挥相应的功能，再加上蜂鸣器、数码管、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测报警电路，操作简单，接通电源即可工作。因为电路采用单片机技术，所以本水位监测报警器还具有电路简易、耗能低、准确性高的特点。关键词关键词：单片机控制；报警电路；监测电路AbstractThe water level alarm used to monitor low voltage 5V DC power supply (can also use 5 batteries in
3、stead of three) can be on the monitoring of water level, with light-emitting diode display, and can no longer be within this range, the water level alarm . Main use SCM AT89S52 chip, will control program written into the microcomputer, to play the corresponding functions, together with a buzzer, lig
4、ht-emitting diodes, resistors, capacitors, these devices form a simple and sensitive alarm function, simple operation, then power can work through. Because the circuit chip technology, so the water level monitoring alarm circuit also has a simple, low energy consumption and high accuracy.Keywords：mi
5、croprocessor controlled alarm circuit monitoring circui目目 录录概述.11 方案选择 .21.1 利用超声波水位传感器实现 .21.2 利用自制水位监测装置实现 .32 水位监测报警系统的硬件设计.42.1 系统硬件设计框图及原理图 .42.2 单片机的选择 .52.3 水位检测传感器的设计 .83 水位监测报警系统的软件设计.94 测试结果及分析.10结论.11参考文献.12致 谢.13附 录.14北京城市学院 2011 届毕业设计报告1概述概述现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检
6、测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。检测设备就像神经和感官，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC 机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测设备。因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天
7、候地对水位的变化进行监测，用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。然而，高塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，随着生活质量的不断提高，许多农村甚至城市兴建的许多的房子现在都要实现自来水供水，所以现在很多家庭的楼顶都砌了高塔用来存储用水，然后对整个房子的用水进行共给。目前大多数的住宅小区都是采用人工加水的办法，即当水用完的时候，就人工
8、开启水泵进行加水，十分不方便。以至于水用完之前不知道水已经很少了，等到用完了才知道没水了，如果是急需用水的情况下，那就十分麻烦，要等到加水之后才有水用；加水过程当中，还需要人时时刻刻检查水位情况，以防止水位超过最高的水位；这以上一系列的问题，都在期待一种简单、经济的高塔水位控制系统的诞生。另外，现在许多的锅炉系统、防洪系统也需要对水位进行控制，以能够方便地控制水位，对不同的水位进行报警，所以如果研制了一种很好的水位控制装置便能够很好地造福人民。我们学习了专业知识，这也就为本次设计打下了良好的基础。基于感到现实生活急需要这样的水位检测控制系统，所以我决定在老师的指导之下设计与研制一种高塔水位检测
9、控制系统作为我的毕业设计课题。北京城市学院 2011 届毕业设计报告2其实要实现水位的自动检测和报警功能，可以用很多种方法来实现。如可以用双向模拟开关 CD4066 芯片为主导，辅以编码驱动、译码驱动等等一系列的CMOS 芯片组成主控电路；也可以用 555 定时器组成的施密特触发器对水位进行控制；也可以通过单片机技术等等。由于用数字和模拟电路时，要进行一系列的数模转换，这样既增加了难度又使电路复杂且比较容易出错；而如果使用 555 为主控电路的话，虽然使用起来比较方便，电路也相对简单，也不用涉及到数模转换和编程等软件方面的设计，但如果 NE555 芯片的输入电平不稳定，这时就容易发生错误的判断
10、，给我们一个错误的信号，且 555 电路只有一个输出端，它不能很好地完成显示功能；而单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术，只要能够准确的将信号送给单片机，那么单片机就不会产生错误判断的情况，且单片机可以很好、很方便的对水位进行显示。相信本次的设计一定能够给老百姓的生活带来方便，也一定会具有广阔的市场前景，一定能够使我的电子设计能力得到更好的锻炼，使我们的理论和现实生活联系起来！现在，我大概的陈述一下我的设计思路。在高塔的内部设计一个简易的水位检测传感器用来检测水位。首先设定一个报警数值，单片机接收到来自水位检测传感器的一个信号，然后经过单片机分析，在单片机的输出端口输出相应的信号，如果
11、达到预设的报警数值则蜂鸣器报警并且 LED 灯亮，否则一直显示水位。1 方案选择方案选择经过考虑有两种方法实现水位检测，利用超声波和自制一个简单的装置。1.11.1 利用超声波水位传感器实现利用超声波水位传感器实现超声波水位传感器是利用空气声学回声测距原理来进行水位变化测量的新型水位测量仪器，是在 SCA6-1 型声学水位计基础上的改进设计。由收发共用换能器发射一声脉冲、经声管传声遇水界面产生反射，回波经由同一换能器接收。测得声波在空气中的传播时间及现场声速，算出换能器发射面至水面的距离，依据换能器安装基准面及水位零点得到水位值。特点是非接触测量，无需建造水位测井，安装方便，自动测量；具有声速
12、补偿；RS-485 数据输出。应用于沿海水文台站的常规长短期潮位观测，江河湖泊的水位连续自动测量，以及港工水文调查、港口调度、船舶航行等部门的水位测量。目前智能水位传感器由声学传感器、温度传感器、声管、测量电路、信号传输电缆组成。超声波传感检测电路是利用40kHz的超声波发生器，实现40kHz的振荡是很容易的，并且方法有多种，取液位计与水面的距离为适当的高度，可令超声波发出北京城市学院 2011 届毕业设计报告3去后能有效地返回，让接收器收到信号，送到微处理器，经微处理器处理所得的数据，即可算出水位高度。超声波在空气中一般可以实现有效传播，只要外部的环境不是特别的恶劣，所受的干扰并不是很大，测
13、量结果不会有太大的误差。整个系统的核心是AT89S52。所选用是超声波传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，这可很容易地用软件编程使AT89S52的P1口中的第0位产生40KHz方波的方法来实现。并在第一个脉冲产生时开始启动计时。40kHZ的脉冲方波信号经放大后即可驱动超声波传感器工作，使其向水面垂直发出40kHz的超声波。所选的超声波传感器是双用型传感器，即发送和接收集成于一体。当超声波遇到水面时发生反射，反射波回到超声波传感器，超声波接收器将超声波调制脉冲变为交变电压信号，再将所得的交变电压信号放大，输人到音调译码器中，音调译码器的输出由高电平跃变为低电平，作为中断信号输人到AT89S52单片机的INT1管脚。INT1端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，停止计时，取得超声波往返的时间差。通过计算式s=340t/2算出液位计离水面的距离，从而计算出水位的高度。这些都可以通过对51
