基于单片机的水位检测

编号：课程设计说明书题目：基于单片机的水位检测院（系）：信息与通信学院专业：电子信息工程学生姓名：胡强学号：1300220512指导教师：严素清2016年12月23日摘要本水位监测报警器使用5V数码管显示并蜂鸣器发出报警。主要采用单片机AT89C52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:单片机控制；报警电路；。AbstractThewaterlevelalarmusedtomonitorlowvoltage5VDCpowersupply(canalsouse5batteriesinsteadofthree)canbeonthemonitoringofwaterlevel,withlight-emittingdiodedisplay,andcannolongerbewithinthisrange,thewaterlevelalarm.MainuseSCMAT89C52chip,willcontrolprogramwrittenintothemicrocomputer,toplaythecorrespondingfunctions,togetherwithabuzzer,light-emittingdiodes,resistors,capacitors,thesedevicesformasimpleandsensitivealarmfunction,simpleoperation,thenpowercanworkthrough.Becausethecircuitchiptechnology,sothewaterlevelmonitoringalarmcircuitalsohasasimple,lowenergyconsumptionandhighaccuracy.Keywords:microprocessor;controlled;alarmcircuit;monitoringcircui.目录引言.............................................................................................................................................................11方案选择..........................................................................................................................................11.1利用超声波水位传感器实现................................................................................................11.2利用自制水位监测装置实现................................................................................................21.3方案总结....................................................................................................................................22水位监测报警系统的硬件设计...........................................................................................22.1单片机的选择............................................................................................................................22.2系统硬件设计框图及原理图................................................................................................32.2.1晶振电路........................................................................................................................42.2.2复位电路........................................................................................................................42.2.3报警电路.........................................................................................................................42.2.4水位监测及总电路......................................................................................................53.软件程序及设计...........................................................................................................................64硬件调试及结果分析................................................................................................................94.1硬件调试与分析........................................................................................................................94.2工作状态测试............................................................................................................................95结论...................................................................................................................................................12谢辞......................................................................................................................................................13参考文献................................................................................................................................................14附录......................................................................................................................................................151引言水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，如作为城市、乡村生活用水储备，太阳能热水器储水设备等，又比如水塔、地下水、水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，值班人员全天候对水位的变化进行监测，然后进行后续的操作。很显然上述重复性的工作无论是从人员、时间、还是资金上都将造成很大的浪费。同时也容易造成差错。目前大多数住宅小区采用人工加水的方式，当水用完时，需要人工开启水泵加水，十分不方便。以至于水用完之前不知道水量的多少，等到用完了才知道没有水，如果急需用水，那就十分麻烦了，要等到加完水后才能用水；加水过程中还要时刻关注水位是否溢出。以上的问题都在期待一种简单、经济的水位控制系统的诞生。本文采用所学的知识，设计以单片机水位采集系统。主要实现以下功能：1.监测水位变化，分为3档水位2．每一档水位都用数码管显示3．每一档水位对应一种报警声本文采用单片机系统控制，监测储水罐的水位变化，在储水罐内部放置自制的水位传感器来检测水位。单片机内编程控制数码管和蜂鸣器。传感器检测到水位时，单片机就控制数码管显示相应的数值，并且控制蜂鸣器发出报警1方案选择。1.1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2AT89S52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单片机编程实现。计算出水位高度以后，单片机将所算出的结果通过P2口输出到七段LED数