基于單片機的水庫水位報警系統(tǒng)

1、令月巴呼元卷吃本科生畢業(yè)論文（設計）題目：基于單片機水庫水位報警系統(tǒng)學院電子信息工程學院專業(yè)電氣工程及其自動化學號*姓名*指導教師*隨著世界與中國科技的日益發(fā)展進步，單片機技術和自動化早已經(jīng)被廣泛應用在工作、科學研究等重要領域內(nèi)，目前也擴展普及到我們的日常生活的各個領域中，扮演著十分重要的角色，為人們的生產(chǎn)生活帶來了許多方便。大到可用于水庫、湖泊、池塘水位的檢測，小的可以用于魚缸、鍋爐水位的檢測。水庫水位的檢測也可以用自動化來實現(xiàn)（本設計要實現(xiàn)的操作）。目前我國的監(jiān)測儀器已具有了一定的研究能力、開發(fā)力和生產(chǎn)力，但是我國的傳感和檢測儀器從技術、工藝、行業(yè)生產(chǎn)水平和專業(yè)化等方面來看，于發(fā)達國家相比

2、還存在一定的差距，本設計從分析水庫水位（用簡易水杯模擬水庫）報警器的原理和設計方法入手，主要基于單片機STC89C5酌硬件電路和實現(xiàn)電機自動運行為基礎，可以自動顯示水庫水位以及防護水位的過高所造成的危險?？刂葡到y(tǒng)由模數(shù)轉換系統(tǒng)的A/D轉換部分、單片機控制部分、數(shù)碼顯示部分、和光電報警部分構成。該電路采用簡單而靈敏的監(jiān)測報警電路，操作簡單方便，接通電源即可工作。該系統(tǒng)設計新穎、簡易，靈敏度高，工作穩(wěn)定，能夠自動檢測與顯示當前水位、高低水位報警等功能。關鍵詞：STC89C5印片機；模數(shù)轉換器；數(shù)碼顯示管合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）AbstractWiththedevelopment

3、ofscienceandtechnologyprogress,MCUtechnologyandautomationhasbeenwidelyusedinscientificresearch,work,andotherimportantareas,playsaveryimportantrole.Deepintothevariousfields,fortheproductionandlivingofpeoplebroughtalotofconvenience.themonitoringinstrumentinourcountryhaveacertainresearch,development,an

4、dproductivity,butwonthetestinginstrumentfromtechnologyandtechnologyinourcountry,fromthelevelofindustryproductionspecialization,andotheraspects,domesticwaterlevelmonitoringinstrumentaremainlyfloattypewaterlevelgauge,pressuresensorlevelmeter,Thisdesignfromtheanalysisofreservoirwaterlevelalarm(tankwasu

5、sedtosimulatereservoir),theprincipleanddesignmethodofmainhardwarecircuitandtheimplementationbasedonmicrocontrolmachineSTC89C52motorrunautomaticallyasthefoundation.ControlsystemconsistsofA/Dconversionpartofthemodulusconversionsystem,single-chipmicrocomputercontrol,digitaldisplaypart,andphotoelectrica

6、larm.Thecircuitissimpleandsensitivemonitoringalarmcircuit,theoperationissimple,itstartsworkingjustbyturningonthepowersupply.Thesystemdesignisnovel,simple,highsensitivity,stablework,canautomaticallydetectanddisplaythecurrentlevel,highandlowwaterlevelalarm,andotherfunctions.KEYWORD:MCU-89C52,A/Dconver

7、sionDigitaldisplaytubeII合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）摘要I.Abstractiiiii目錄1緒論1.1.1 課題研究的背景1.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢1.1.3 課題內(nèi)容與意義2.2水庫水位報警系統(tǒng)的系統(tǒng)概述22.1 該系統(tǒng)的工作原理22.2 系統(tǒng)結構圖32.3 控制方案說明42.4 系統(tǒng)組成與原理42.5 本章小結53硬件電路設計6.3.1 設計背景63.2 電路設計63.2.1 探測電路63.2.2 電源開關的設計83.2.3 時鐘復位電路設計83.2.4 光電報警電路93.2.5 顯示數(shù)碼管與功能103.2.6 繼電器電路113.2.7 蜂鳴器電路1

8、13.3 本章小結124程序設計1.34.1 程序設計流程圖134.2 水位判斷函數(shù)144.3 顯示函數(shù)144.4 本章小結15iii合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）5系統(tǒng)仿真與硬件調試1.65.1 調試軟件介紹165.1.1 程序編輯軟件165.1.2 仿真軟件165.2 調試與運行165.3 系統(tǒng)仿真175.4 硬件調試195.5 系統(tǒng)仿真與硬件調試結果分析22結論23參考文獻24附錄A電路原理圖1.附錄BPCB圖1.附錄C系統(tǒng)源程序1.IV1緒論1.1 課題研究的背景我國地大物博，水資源豐富，但對于水利資源的利用層面仍然有很多的缺陷。水庫是國家的重要資產(chǎn)，也于人們的生活息息相

9、關，在水的管理方面具有著舉足輕重的作用，我國各地仍有水災頻頻發(fā)生的現(xiàn)象，因此監(jiān)測湖泊、江河與水庫等的水位及這些區(qū)域的降雨量成為不可忽視的工作。這種監(jiān)測不但可以為及時預防水災、決策防汛提供可靠的數(shù)據(jù)和資料，同時還能夠為防洪搶險救災和保護人民生命財產(chǎn)安全發(fā)揮不可忽視的作用。水庫水位監(jiān)測以及報警系統(tǒng)是保證人們基本生活條件中不可或缺的部分，能夠為用戶提供充足的用水、保證日常生活、生產(chǎn)的需要。但是長期以來人們使用傳統(tǒng)人工控制方式管理水庫，這種管理方式存在著許多缺點，如：水資源的浪費、不能及時供水、影響生產(chǎn)效率等。隨著應用技術的不斷提高、計算機科學逐漸走向成熟，作為計算機應用的一部分，使用計算機對水資源進

10、行管理有著老式手工管理所無法比擬的優(yōu)點。例如：節(jié)約水資源、及時、可靠性強、效率高、成本低等，這些優(yōu)點能夠極大地提高管理的效率。目前，我國水資源已經(jīng)緊缺，高效率節(jié)約用水已成為程序設計制作的焦點，既要求蓄水池的水位保持一定高度，還要防止溢水。老式遠地觀測深水池水位裝置，如浮球彈簧管開關、水漂式上下水位控制開關、，只能控制一路水泵的控制器，這些均有接觸不良且不易控制多級水位和遠地觀測水位等缺點，而且不同程度存在如下兩個問題：一是通用性不夠強，僅適用于某單位，若作他用則另需修改；二則是功能不夠齊全，無法準確應用。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢早先，國內(nèi)許多水文站監(jiān)測水位和降雨量仍采用人工方法。該方法不但存在測

11、量時人身安全問題，而且還存在數(shù)據(jù)測量難以準確、監(jiān)測實時性不強以及不能及時反饋等問題，這些都會嚴重影響正常的工作效力。而正常的水位監(jiān)測合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）需要對水位進行自動顯示、監(jiān)測和報警。傳統(tǒng)的水位檢測系統(tǒng)一般是通過有線方式與監(jiān)控中心取得接合，這種傳輸方式不但難以保護，而且在很大水平上限制了其在時空上的拓展性。近年來現(xiàn)場水位位監(jiān)測技術在國際上一些發(fā)達國家已經(jīng)開始發(fā)展，如美國、日本等國家相繼研究出自動監(jiān)測設備。而且發(fā)達國家均具有較為先進產(chǎn)品，并已走進國際市場，而目前我國關于水位監(jiān)測技術的國情突出表現(xiàn)在：儀器設備昂貴、操作步驟復雜、質控程序繁瑣等方面。我們應采取有效措施揚長

12、補短，將國外的先進技術引入國內(nèi)，消化吸收建立即適合我國國情又和國際接軌的監(jiān)測方法。1.3 課題內(nèi)容與意義水況水位測量一直是水利部門的重要課題。為及時發(fā)現(xiàn)事故苗頭，防患于未然，經(jīng)濟實用、可靠的水位監(jiān)測系統(tǒng)在此將發(fā)揮重要的作用。本設計基于單片機的水庫水位（用簡易水杯模擬水庫）監(jiān)測器主要由硬件與軟件兩部分組成。硬件是基于AT89C52E片為核心的水位監(jiān)測，采用AT89C52單片機進行控制及數(shù)據(jù)處理。軟件設計中采用模塊化程序設計思想將軟件主要分為數(shù)據(jù)處理模塊和功能模塊兩大模塊，設計出了能精確測量水庫水位檢測器。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測量精度高的優(yōu)點，可實時監(jiān)測水位。本設計從分析水庫水位報警器的原

13、理和設計方法入手，主要基于單片機的硬件電路和實現(xiàn)電機自動運行為基礎，可以自動防護水位的過高過低?？刂葡到y(tǒng)由模數(shù)轉換系統(tǒng)的A/D轉換部分、單片機控制部分、數(shù)碼顯示部分、和光電報警部分構成。因為大部分電路采用數(shù)字電路，所以本水位監(jiān)測報警器還具有耗能低、準確性高的特點。該系統(tǒng)設計新穎、簡易，靈敏度高，工作穩(wěn)定，能夠自動檢測與顯示當前水位、高低水位報警等功能。2水庫水位報警系統(tǒng)的系統(tǒng)概述2.1 該系統(tǒng)的工作原理合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）本水位監(jiān)測報警器使用5V低壓直流電源就可以對210厘米的水位進行監(jiān)測，用LED顯示和數(shù)碼管顯示水位，并可以對高于此范圍內(nèi)的水位發(fā)出報警.Y1,Y2,Y

14、3,Y4,COM?安裝好，COhM高電平，當水位在Y1位置，Y1通過水和COM®通得到高電平，驅動三極管導通，使P20拉低，單片機讀取這個信號，驅動黃燈亮，同時驅動繼電器使其閉合。當水位達到Y2位置，Y2通過水和COMB!得到高電平，驅動三極管導通，使P23拉低，單片機讀取這個信號，驅動綠燈亮，同時保持繼電器閉合，當水位達到Y3位置，Y3通過水和COMB!得到高電平，驅動三極管導通，使P26拉低，單片機讀取這個信號，驅動綠燈亮，同時保持繼電器閉合，當水位達到Y4位置，Y4通過水和COMg通得到高電平，驅動三極管導通，使P27拉低，單片機讀取這個信號，驅動紅燈亮，同時使電繼電器斷開，并

15、驅動蜂鳴器。反過來，當水位降到Y3位置，Y3通過水和COMB!得到高電平，驅動三極管導通，使P26拉低，單片機讀取這個信號，驅動綠燈亮，同時保持繼電器斷開，當水位降到Y2位置，Y2通過水和COMR通得到高電平，驅動三極管導通，使P23拉低，單片機讀取這個信號，驅動綠燈亮，同時保持繼電器斷開，當水位降到Y1位置，Y1通過水和COMg通得到高電平，驅動三極管導通，使P20拉低，單片機讀取這個信號，驅動綠紅亮，同時驅動繼電器使其閉合。2.2 系統(tǒng)結構圖采用單片機AT89C52作為本設計的控制芯片，主要工作過程是當水庫中的水在低水位時，水位探測傳感器送給單片機一個高電平，驅動三極管導通，單片機讀取這個

16、信號，驅動黃燈燈亮；手動加水，當水位在正常范圍內(nèi)時，單片機驅動綠燈燈亮；繼續(xù)加水，當水位在高水位時，單片機驅動紅燈燈亮。如圖2-1為系統(tǒng)結構圖。合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）2.3 控制方案說明這個方案中使用了單片機處理，此系統(tǒng)使用過程中采用穩(wěn)壓電路能夠準確地把輸入的電平送給單片機不會產(chǎn)生誤判的情況，由于STC89C52單片機有四端口，40引腳能夠非常方便地設計顯示系統(tǒng)。2.4 系統(tǒng)組成與原理本系統(tǒng)由電源電路、水位探測電路（簡易水杯模擬）、單片機系統(tǒng)、聲光報警顯示電路、繼電器控制水泵加水電路，以及水庫模型組成。主電氣原理圖如下：合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖2.2

17、硬件系統(tǒng)的設計框圖2.5 本章小結本章主要闡明了水庫水位報警系統(tǒng)系統(tǒng)的工作原理與工作流程。在介紹水庫水位報警系統(tǒng)的工作原理時，文章重點描述了系統(tǒng)電路的組成結構和如何實現(xiàn)監(jiān)測和報警控制。在介紹系統(tǒng)原理時說明了水位變化與單片機管腳接合的利用單片機的A/D轉換實現(xiàn)水位監(jiān)測的功能。合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）3硬件電路設計3.1 設計背景單片機最小系統(tǒng)電路設計STC89C52是本設計所使用的單片機類型，他是具有低電壓的8位單片機，該單片機含有40引腳，通過引腳與外界電路的接洽，利用已經(jīng)設計完整的電路圖可實現(xiàn)水庫水位報警系統(tǒng)的目的。本設計中單片機采用STC89C52,它是一種高性能低價格

18、單片機。引腳（40個）和指令系統(tǒng)與8051單片機完全兼容。用它構成的測量、控制系統(tǒng)具有電路簡單、可靠性好、體積小和成本低等優(yōu)點。P1口輸出驅動器能提供20mA的灌電流驅動能力，其鎖存器寫1時可作為輸入口。STC89C52的P3口為七位雙向I/O口，有內(nèi)部上拉電阻，P3口輸出驅動器能提供20mA灌電流驅動能力，其鎖存器寫1時可作輸入口。P316作為輸入線與片內(nèi)精密比較器輸出端在片內(nèi)相連，故無引出線，但可讀該位的值。P310P315的第二功能與8031P3口相應口線的第二功能完全相同。綜上所述，P1和P3口中的各口線可直接驅動發(fā)光二極管，不用再配置發(fā)光二極管驅動電路，P1.0與P1.1具有第二功能

19、，不用再配置比較器，從而簡化了控制電路的結構。3.2 電路設計3.2.1 探測電路合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖3-1水庫液位探測圖3-1是水庫液位探測原理圖（用水箱模擬水庫），圖中虛線表示允許水位變化的上下限。其中A為下線，D為上線。在正常情況下，應保證水位在虛線范圍之內(nèi)。在水庫邊沿的不同高度安裝了5根金屬棒，以感知水位變化情況。其中，A棒處于下限水位，B、C棒處于上限正常水位，D棒處于水位上線。最左方金屬棒接+5V電源，A、B、GD棒各通過一個電阻與地相連。電路原理圖如圖3-2所示。合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）R7R8R10R11R13R14R16R17圖3

20、-2水庫液位探測電氣原理圖DC5V3.2.2 電源開關的設計本開關采用簡單的單個觸電開關，觸點接觸時使電流形成回路，觸點不接觸時電流開路，在開關電路中還加入了二極管和光電二極管，二觸點接觸時電路導通，光電二極管發(fā)亮，二觸點不接觸時電路開路，光電二極管變暗。電氣1N4007原理圖如圖3-3所示。3.2.3 時鐘復位電路設計合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）電源、時鐘信號以及復位電路是單片機工作的基本條件，缺一不可。單片機的時鐘信號用來提供單片機內(nèi)各種微操作的時間基準，時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。單片機的時鐘信號由12MHz勺晶體振蕩器產(chǎn)生,振蕩脈沖信號經(jīng)過內(nèi)部時鐘發(fā)生器

21、進行二分頻之后，成為單片機的時鐘信號，時鐘信號是維持單片機能夠正常工作的基本保障，在內(nèi)部是以脈沖的形式來提供單片機工作。電氣原理圖如圖3-4所示。丫21口1-C512MC6I30P30P0圖3-4時鐘電路原理圖時鐘振蕩電路常采用石英晶體振蕩器。晶體振蕩器在時鐘振蕩電路延時一段時間后起振，石英晶體的頻率決定了它的振蕩頻率。振蕩同時會在引腳產(chǎn)生正弦波時鐘信號。3.2.4 光電報警電路本設計的報警電路總共有由3只發(fā)光二極管組成，在這其中D4發(fā)光二極管的作用是：當燈泡亮時表明現(xiàn)在的水位是高水位狀態(tài)（即水位大于等于10cM；D5的作用是：當燈亮時表明水位處于正常狀態(tài)（即小于10cm,大于等于2cm；D6

22、的作用是：當燈亮時表明水位處于低水位的狀態(tài)（即小于2cm）。此電路采用的是共陰極的，所以只有當單片機給發(fā)光二極管為高電平時才能推動發(fā)光二極管點亮，其中R1為上拉電阻起限壓控流作用。其電路圖如下圖3-5所示。合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）-D4R3RLED紅色LEDD51KVCCR41K綠色LEDGLEDD6黃也LEDYLED圖3-5光電報警電路原理圖3.2.5 顯示數(shù)碼管與功能1 .顯示電路概述水庫水位報警系統(tǒng)中顯示模塊和硬件有緊密的關聯(lián)。常用的方法分為靜態(tài)顯小和動態(tài)顯小兩種。靜態(tài)顯小優(yōu)點是編程簡單，占用CPU時間較少，顯小的亮度，溫度等容易調節(jié)，顯示穩(wěn)定。缺點是占用單片機I/O

23、端口線較多。而動態(tài)顯示的優(yōu)點是占用單片機I/O端口線較少，缺點是顯示亮度不夠穩(wěn)定，受外部影響因素較多，編程較復雜，占用CPU時間較多。由于水庫水位報警系統(tǒng)中其他功能需要占用較少的端口線，所以通常會采用靜態(tài)顯示方法。2.顯示電路整體設計顯示電路如圖3-4所示：10合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）10SPKRLED13IC1?1.0pnPl_3Pl.4Pl.5Pl.6PL7RSTKXDP3CTXDP3.1司附圖3-6顯示電路原理圖3.2.6繼電器電路本設計所使用的繼電器為液位繼電器，液位繼電器的的作用是根據(jù)液位的高低變化來控制電路中蜂鳴器的作用，在本設計中，當被測水位處于低電位狀態(tài)或者

24、正常水位時，液位繼電器都處于斷開狀態(tài)，蜂鳴器電路斷開，不能發(fā)出警報聲，當水位處于高電位狀態(tài)時，液位繼電器觸點閉合，蜂鳴器電路閉合，蜂鳴器發(fā)出警報以達到報警的目的。電氣原理圖如圖3-3所示MOTOVCCQ6S8550圖3-7繼電器電路原理圖K1RELAY-SPST3.2.7蜂鳴器電路11合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）蜂鳴器是直流電壓驅動的，不需要利用交流信號進行驅動，只需對驅動口輸出驅動電平并通過三極管放大驅動電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。單片機驅動他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM俞出口直接驅動，另一種是利用I/O定時翻轉電平產(chǎn)生驅動波形對蜂鳴器進行驅動。蜂鳴器采用直流電壓供電，其

25、能發(fā)出單調的或者某個固定頻率的聲音，電氣原理圖如圖3-3所示。圖3-8蜂鳴器電路原理圖完整的電路圖見附錄A3.3本章小結本章主要闡明了基于STC89C5彈片機的水庫水位報警系統(tǒng)的硬件模塊設計步驟，以及具體的設計方案。詳細分析了水庫水位報警系統(tǒng)電路運行原理。在系統(tǒng)設計時，通過向單片機錄入程序的方式，結合報警系統(tǒng)的時鐘頻率電路、復位電路、顯示電路以及水位探測電路來實現(xiàn)對溫度的控制，設計出符合要求的水位報警系統(tǒng)。12合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）4程序設計一個應用系統(tǒng)，要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許

26、多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。我們可以充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用C語言進行軟件編程。這個系統(tǒng)程序由主控程序、延時子程序組成。其中主控程序是核心。由它控制著整個系統(tǒng)程序的運行和跳轉。4.1 程序設計流程圖主程序主要完成硬件初始化，子程序調用等功能。其中程序開發(fā)的流程示意圖，如圖4-1所示。圖4-1程序設計流程圖13合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）4.2 水位判斷函數(shù)當水位處于低水位是傳感器檢測到送入ADC0808經(jīng)過處理后生成數(shù)字信號送至ijAT89C52這時flag的值等于1,這時送出一個高電平來驅動D1黃燈工作;當水位處于正常水位時，這時flag的

27、值等于2、3,這時送出一個高電平來驅動D1綠燈工作；當水位處于高水位時，這時flag的值等于4,P2.6這時送出一個高電平來驅動D1紅燈工作，并且伴有警報聲。圖4-2水位判斷中斷子函數(shù)流程圖4.3 顯示函數(shù)顯示屏的主要功能是直觀顯示當前水位的高度，以便我們能過及時了解當前系統(tǒng)的工作狀態(tài)。其主要用到的接口是P0W部分P2,首先對接收口進行賦值然后分位顯示各個數(shù)值。其中斷子函數(shù)程序如圖4-3所示：14合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖4-3顯示中斷子函數(shù)流程圖根據(jù)這些流程圖編寫出的最終源程序見附錄C4.4 本章小結本章主要闡明了水庫（簡易模擬水杯）水位報警系統(tǒng)的軟件設計流程，通過將軟件

28、程序錄入單片機內(nèi)部的方式來實現(xiàn)對水庫（簡易模擬水杯）水位的報警系統(tǒng)。在程序的編寫過程中，需要通過與電路原理圖以及仿真程序不斷的調試已達到正確應用的過程，這個過程非常繁瑣，需要同學與老師的幫助與指導以達到預期的目的。15合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）5系統(tǒng)仿真與硬件調試5.1 調試軟件介紹軟件的仿真是為了為后面的實物制作做下鋪墊，是為了我們能更清楚的了結所做設計的性能與成功性。5.1.1 程序編輯軟件在本設計中我使用了在我們教學過程中所使用的KEIL軟件進行編程，根據(jù)設計的需要，在查閱資料和咨詢老師的情況下用C語言編寫能夠實現(xiàn)水庫水位報警系統(tǒng)的程序，加入KEIL的文件庫工程，實現(xiàn)正

29、確的軟件編寫。軟件編輯的過程中可能會產(chǎn)生或多或少的錯誤，要不斷的調試以及糾錯，實現(xiàn)最終的0錯誤。5.1.2 仿真軟件Proteus是本設計用來實現(xiàn)電路分析實物的仿真軟件，它可用于仿真實驗電路，并支持含有單片機的電路運行，其中包含的元件庫豐富，使用簡單方便，在仿真軟件Proteus中可及時發(fā)現(xiàn)電路的錯誤以及需要改進的地方并及時改進，這樣的做法大大減少了操作實物電路過程中所產(chǎn)生的錯誤幾率，大大增加了設計的效率，有利于節(jié)約資源和成本。該軟件的特點如下：1.能夠滿足我們提出的用來實現(xiàn)單片機軟件仿真系統(tǒng)的各種要求，具有不可多得的優(yōu)勢與便利。2.它具有模擬電路仿真、單片機、數(shù)字電路仿真及其外圍電路組成的系

30、統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、SPI調試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。5.2調試與運行1 .首先啟動KEILC51軟件的集成開發(fā)環(huán)境16合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）2.建立工程文件。首先單片機應用系統(tǒng)軟件包含多個源程序文件，KEILC51使用實現(xiàn)建立好的工程，將這些參數(shù)設置和所需的所有文件都加在一個工程中。之前，需要建立一個工程文件，并為這個工程選擇CPU確定編譯，匯編，連接的參數(shù)，指定調試的方式。3.建立和添加源文件。使用菜單或者單擊工具欄的新建文件按鈕，出現(xiàn)文本便捷窗口，在該窗口中輸入新編制的源程序并保存該文件。首先編寫

31、C程序，然后仿真直到0錯誤，0警告，最后生成hex文件以備后用。5.3系統(tǒng)仿真點全速運行按鍵，分別可以得到水位在不同狀態(tài)的仿真結果：1.當處于低水位狀態(tài)時，經(jīng)過檢測，這時經(jīng)過ADC0808勺轉換送到單片機89C52,經(jīng)過單片機的轉換與處理，送出信號驅動黃燈等亮并且蜂鳴器無響聲。其圖入下圖5-1所示：SW1SW-SPST-MOMC1X1CRYSTALU119卜XTAL118XTAL29RST29.3031-PSENALEEAP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P

32、2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15987654321333333332222T11spk12131415SW2Sw-spst-momSW3T-MOMSW4SW-SPST-MOM返回尸于動停止二手動加水MOTO-R11kQ1PNPAT89C52SPK|R210kR3100R4100Q2PNPR5100D2LED-BIBYD3D36LED-BIBYD4各LED-BIBYBUZ1六D11N4007RL1G6B-1114P-US-5,VBUZZER圖5-1低水位仿真結果2.當處于正常水位狀態(tài)時，經(jīng)過檢測再經(jīng)過ADC080的轉換送到AT89C5217合肥師范學

33、院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）經(jīng)過單片機的轉換和處理，送出信號驅動綠燈亮并且無響聲。其圖如下圖所示:SW1水位1SW-SPSTC1SW2n水位23SW3C2水位3SW4水位410MOTO6D3R4R5BUZ1ERP0.0/AD0P0.1/AD1P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.5/T1P3.6/WRP3.7/R&29231R1MOTO1k"SW-ST-MOMX1CRYSTALXTAL1XTAL2R

34、STPSENALEEAP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P17Q1PNPdi1N4007P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7Q2PNP生動停止手動加水RL1G6B-1114P-US-5_L.圖5-2正常水位仿真結果3.當處于高水位狀態(tài)時，經(jīng)過再經(jīng)過ADC0808勺轉換送到AT89C52經(jīng)過單片機轉換與處理，送出信號驅動紅燈亮和蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)的高音的響聲。其圖入下圖5-5所示：18合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）C1C2X1CRYSTALI_1918301U1XTAL1XTAL2RSTP

35、0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4SW1SW-SPST-MOMSW2SW-SPST-MOMSW3SW-SPST-MOMSW43L3-MOTOPSENALEEAP1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7aT89C52Q1PNP本D1_1N4007水位421-24V!P2.7/A1510擊動加水R3100D3R4R5BUZ1SPKP0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7SW-SPST-MOMRL1G6B-1114P-US-5P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/

36、A13P2.6/A14P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDQ2PNP圖5-3高水位仿真結果5.4硬件調試根據(jù)系統(tǒng)原理圖與PCB所設計的實物需要經(jīng)過實際的操作驗證是否滿足設計的正常需求，本設計的調試結果如下所示。當手動加水到低水位時，數(shù)碼LED顯示燈顯示數(shù)字為1,此時表示低水位，并且黃燈燈亮。如圖5-4所示。繼續(xù)加水到正常水位是，數(shù)碼LED顯示燈顯示數(shù)字為12,3此時表示正常水位，并且綠燈燈亮。如圖5-5、5-6所示。再次加水到高水位時，數(shù)碼LED顯示燈顯示數(shù)字為4.此時表示高水位，并且紅燈燈亮，并且伴有蜂鳴

37、器的聲音出現(xiàn)。如圖5-7所示。19合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖5-4圖5-520合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖5-6圖5-721合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）5.5系統(tǒng)仿真與硬件調試結果分析在PROTEU環(huán)境，運行水庫水位控制系統(tǒng),不難發(fā)現(xiàn)，當水位處于低水位區(qū)時，揚聲器不發(fā)聲且黃燈燈亮，人為手動開始加水，隨著水位的不斷上升當水位到達高位時，揚聲器發(fā)出斷續(xù)的高音且紅燈燈亮。隨著用戶使用，水位不斷下降，當達到低水位時，黃燈燈亮。（本設計可以實現(xiàn)但是實際操作中未實現(xiàn)）綜上所述，本設計達到了預期的設計目標，實現(xiàn)了水位自動控制。22合肥師范學院2015屆本

38、科生畢業(yè)論文（設計）結論通過本次畢業(yè)設計一水庫水位水位控制系統(tǒng)的設計，使我從中學到許多知識。在做畢業(yè)設計的這段時間里，通過上網(wǎng)、在校圖書館查找資料，整理資料,我認真努力的完成了畢業(yè)設計。在本系統(tǒng)中出現(xiàn)的優(yōu)缺點歸納為以下幾點：1 .本系統(tǒng)具有及時、可靠性強、效率高、壽命長、成本低等優(yōu)點。2 .出現(xiàn)故障時，本系統(tǒng)維護簡單。3 .本系統(tǒng)中的顯示部分只是為維護或工作人員設計。在本次的設計過程中，從當初選題時的迷茫、不知所措，到后來逐漸的從點滴做起、慢慢學習、慢慢咨詢的過程中我學到了不少知識和寶貴的經(jīng)驗，以前看起來的單門學科的知識，到了現(xiàn)在都能夠基本的運用并結合起來，在本設計中所運用的知識不僅都是平時所

39、學習的內(nèi)容，也是在日常生活中我們所需要的，這次的設計并不是一次普通的設計，而是大學四年來所學知識的綜合，是第一次知識的運用，但也可能是最后一次的運用，大學馬上就要畢業(yè)了，在這次畢業(yè)設計的過程中，我仍然有許多的困惑和不動的地方，在知識儲備的過程中有很多不足的地方，當我會努力的改進，不斷的學習爭取進步，爭取能夠準確合理的應用自己所學的知識。在此次設計的過程中，也感謝尹靜老師和王老師的指導，感謝同學們的幫助，希望大家在以后的工作和學習中會越來越好。23合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）參考文獻1王靜霞.單片機應用技術.電子工業(yè)出版社，20092何立民.單片機高等教程.北京航空航天大學出版社

40、，20003雄建云.Protel99seEDA技術及應用.北京機械工業(yè)出版社，20074華永平.陳松編著.電子線路課程設計.東南大學出版社，20015林春方.電子線路學習指導與實訓.北京電子工業(yè)出版社，20046李珍主編.單片機原理與應用實例.西安電子科技大學出版社，20087張存禮.韓愛娟主編.電子技術綜合實訓.北京師范大學出版社，20008鄭應光.模擬電子線路（一）.東南大學出版社.,2005年3月9李秀忠.單片機應用技術.人民郵電出版社，2007年1月10金茂中.C語言程序設計高級教程.北京航空航天大學出版社.2002年3月24附錄A電路原理圖1N4007JP121DC5VD1VCCDS

41、230PC630P一2M附錄BPCB圖附錄C:系統(tǒng)源程序#definekey_state_00/宏定義按鍵初始狀態(tài)# definekey_state_11/宏定義按鍵按卜狀態(tài)# definekey_state_22/宏定義按鍵計時狀態(tài)1# definekey_state_33/宏定義按鍵計時狀態(tài)2（也是釋放狀態(tài)）# defineKEY_TIME_MAX100/宏定義按鍵計時器最大計數(shù)值，# defineKEY_TIME_MIN50/宏定義按鍵計時器連發(fā)開始時間，10MS中charvaler_3,#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#de

42、fineuintunsignedint斷時為0.5S,修改此值可改變連發(fā)的開始計數(shù)時間#defineNOKEY0#definekey_mask0xffsbitMotor_K=P3A6;sbitSPK_IN=P3A1;sbitRLED=P3A3;sbitGLED=P3A4;sbitYLED=P3A5;sbitKEY1=P3A7;sbitKEY2=P3A2;sbitKEY3=P3A0;sbitWater_1=P2A0;sbitWater_2=P2A1;sbitWater_3=P2A5;sbitWater_4=P2A6;bitWater_UP_B,Water_Domw_B;bitLED1_Flash

43、_EN=0;bitLED2_Flash_EN=0;bitMotor_UP=0;bitMotor_DOWN=0;unsignedcharTimeCount,key_buf;unsignedcharWater_state;unsignedWater_valer_1,Water_valer_2,WaterWater_valer_4,Water_Valer;bitSPK_EN=0;bitg_bSystemTime10MS;bitWater_Valer_EN=1;unsignedcharcodeSegTable=0xFA,/"0"0x30,/"1"0xD9,/&q

44、uot;2"0x79,/"3"0x33,/"4"0x6B,/"5"0xEB,/"6"0x38,/"7"0xFB,/"8"0x7B,/"9"0xBB,/"A"0xE3,/"B"0xCA,/"C"0xF1,/"D"0xCB,/"E"0x8B,/"F"合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）0xB3,/"H"0

45、xC2,/"L"0xBA,/"n"0xF2,/"u"0x9B,/"P"0xE1,/"o"0x01,/"-"0x00,熄滅0x00/)；voidSPK()staticunsignedcharSPK_Ring_Timer=20;/蜂鳴器蜂鳴的時長staticunsignedcharSPK_Interval_Timer=80;蜂鳴器響的時間間隔staticunsignedcharSPK_State=0;蜂鳴器狀態(tài)staticunsignedcharSPK_Number=5;if(S

46、PK_EN=1)switch(SPK_State)case0:SPK_IN=1;SPK_Ring_Timer-;if(SPK_Ring_Timer<=0)SPK_Ring_Timer=20;SPK_State=1;SPK_IN=0;SPK_Number-;if(SPK_Number<=0)SPK_EN=0;SPK_State=0;)break;)break;case1:SPK_IN=0;SPK_Interval_Timer-;if(SPK_Interval_Timer=0)SPK_Interval_Timer=80;SPK_State=0;)break;)elseSPK_IN=1;

47、)voidread_water(void)Water_1=1;Water_2=1;Water_3=1;Water_4=1;Water_Valer=0;Water_valer_1=0;Water_valer_2=0;Water_valer_3=0;Water_valer_4=0;if(Water_1=0)Water_valer_1=1;if(Water_2=0)Water_valer_2=2;if(Water_3=0)Water_valer_3=4;if(Water_4=0)Water_valer_4=8;Water_Valer=(Water_valer_1+Water_valer_2)+Wat

48、er_valer_3)+Water_valer_4);)voidread_key_1(void)key_buf=0;合肥師范學院2015屆本科生畢業(yè)論文（設計）if(KEY1=0)key_buf=1;if(KEY2=0)key_buf=2;if(KEY3=0)key_buf=3;)voidread_key(void)(staticcharkey_state=0;定義全局變量，保存按鍵狀態(tài)staticcharkey_value=key_mask;定義全局變量，讀取按鍵鍵值staticcharkey_line;/定義全局變量，保存按鍵鍵值charkey_return=NOKEY;/定義按鍵返回值，初值為無鍵按下read_key_1();key_value=key_buf;switch(key_state)(casekey_state_0:(key_line=key_value;保存本次按鍵鍵號if(key_value=key_mask)如果無鍵按下(key_return=NOKEY;break;退出)else(key_state=key_state_1;有鍵按下，轉換到按鍵按計時狀態(tài)1break;)casekey_state_1:(if(key_value