基于單片機(jī)的水庫水位報(bào)警系統(tǒng)

1、令月巴呼元卷吃本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)水庫水位報(bào)警系統(tǒng)學(xué)院電子信息工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化學(xué)號*姓名*指導(dǎo)教師*隨著世界與中國科技的日益發(fā)展進(jìn)步，單片機(jī)技術(shù)和自動化早已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在工作、科學(xué)研究等重要領(lǐng)域內(nèi)，目前也擴(kuò)展普及到我們的日常生活的各個(gè)領(lǐng)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(shí)現(xiàn)（本設(shè)計(jì)要實(shí)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(shù)、工藝、行業(yè)生產(chǎn)水平和專業(yè)化等方面來看，于發(fā)達(dá)國家相比

2、還存在一定的差距，本設(shè)計(jì)從分析水庫水位（用簡易水杯模擬水庫）報(bào)警器的原理和設(shè)計(jì)方法入手，主要基于單片機(jī)STC89C5酌硬件電路和實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動運(yùn)行為基礎(chǔ)，可以自動顯示水庫水位以及防護(hù)水位的過高所造成的危險(xiǎn)?？刂葡到y(tǒng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)控制部分、數(shù)碼顯示部分、和光電報(bào)警部分構(gòu)成。該電路采用簡單而靈敏的監(jiān)測報(bào)警電路，操作簡單方便，接通電源即可工作。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎、簡易，靈敏度高，工作穩(wěn)定，能夠自動檢測與顯示當(dāng)前水位、高低水位報(bào)警等功能。關(guān)鍵詞：STC89C5印片機(jī)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；數(shù)碼顯示管合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(bào)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(jié)構(gòu)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(jié)53硬件電路設(shè)計(jì)6.3.1 設(shè)計(jì)背景63.2 電路設(shè)計(jì)63.2.1 探測電路63.2.2 電源開關(guān)的設(shè)計(jì)83.2.3 時(shí)鐘復(fù)位電路設(shè)計(jì)83.2.4 光電報(bào)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(jié)124程序設(shè)計(jì)1.34.1 程序設(shè)計(jì)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(jié)15iii合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）5系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試1.65.1 調(diào)試軟件介紹165.1.1 程序編輯軟件165.1.2 仿真軟件165.2 調(diào)試與運(yùn)行165.3 系統(tǒng)仿真175.4 硬件調(diào)試195.5 系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試結(jié)果分析22結(jié)論23參考文獻(xiàn)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(guān)，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(zāi)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(shí)預(yù)防水災(zāi)、決策防汛提供可靠的數(shù)據(jù)和資料，同時(shí)還能夠?yàn)榉篮閾岆U(xiǎn)救災(zāi)和保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮不可忽視的作用。水庫水位監(jiān)測以及報(bào)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?yàn)橛脩籼峁┏渥愕挠盟?、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(diǎn)，如：水資源的浪費(fèi)、不能及時(shí)供水、影響生產(chǎn)效率等。隨著應(yīng)用技術(shù)的不斷提高、計(jì)算機(jī)科學(xué)逐漸走向成熟，作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一部分，使用計(jì)算機(jī)對水資源進(jìn)

10、行管理有著老式手工管理所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。例如：節(jié)約水資源、及時(shí)、可靠性強(qiáng)、效率高、成本低等，這些優(yōu)點(diǎn)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(shè)計(jì)制作的焦點(diǎn)，既要求蓄水池的水位保持一定高度，還要防止溢水。老式遠(yuǎn)地觀測深水池水位裝置，如浮球彈簧管開關(guān)、水漂式上下水位控制開關(guān)、，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(yuǎn)地觀測水位等缺點(diǎn)，而且不同程度存在如下兩個(gè)問題：一是通用性不夠強(qiáng)，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(zhǔn)確應(yīng)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(shí)人身安全問題，而且還存在數(shù)據(jù)測量難以準(zhǔn)確、監(jiān)測實(shí)時(shí)性不強(qiáng)以及不能及時(shí)反饋等問題，這些都會嚴(yán)重影響正常的工作效力。而正常的水位監(jiān)測合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）需要對水位進(jìn)行自動顯示、監(jiān)測和報(bào)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(hù)，而且在很大水平上限制了其在時(shí)空上的拓展性。近年來現(xiàn)場水位位監(jiān)測技術(shù)在國際上一些發(fā)達(dá)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(shè)備。而且發(fā)達(dá)國家均具有較為先進(jìn)產(chǎn)品，并已走進(jìn)國際市場，而目前我國關(guān)于水位監(jiān)測技術(shù)的國情突出表現(xiàn)在：儀器設(shè)備昂貴、操作步驟復(fù)雜、質(zhì)控程序繁瑣等方面。我們應(yīng)采取有效措施揚(yáng)長

12、補(bǔ)短，將國外的先進(jìn)技術(shù)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(shí)發(fā)現(xiàn)事故苗頭，防患于未然，經(jīng)濟(jì)實(shí)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(shè)計(jì)基于單片機(jī)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(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理。軟件設(shè)計(jì)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(diǎn)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測水位。本設(shè)計(jì)從分析水庫水位報(bào)警器的原

13、理和設(shè)計(jì)方法入手，主要基于單片機(jī)的硬件電路和實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動運(yùn)行為基礎(chǔ)，可以自動防護(hù)水位的過高過低?？刂葡到y(tǒng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)控制部分、數(shù)碼顯示部分、和光電報(bào)警部分構(gòu)成。因?yàn)榇蟛糠蛛娐凡捎脭?shù)字電路，所以本水位監(jiān)測報(bào)警器還具有耗能低、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎、簡易，靈敏度高，工作穩(wěn)定，能夠自動檢測與顯示當(dāng)前水位、高低水位報(bào)警等功能。2水庫水位報(bào)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本水位監(jiān)測報(bào)警器使用5V低壓直流電源就可以對210厘米的水位進(jìn)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(bào)警.Y1,Y2,Y

14、3,Y4,COM?安裝好，COhM高電平，當(dāng)水位在Y1位置，Y1通過水和COM®通得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P20拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動黃燈亮，同時(shí)驅(qū)動繼電器使其閉合。當(dāng)水位達(dá)到Y(jié)2位置，Y2通過水和COMB!得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P23拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動綠燈亮，同時(shí)保持繼電器閉合，當(dāng)水位達(dá)到Y(jié)3位置，Y3通過水和COMB!得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P26拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動綠燈亮，同時(shí)保持繼電器閉合，當(dāng)水位達(dá)到Y(jié)4位置，Y4通過水和COMg通得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P27拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動紅燈亮，同時(shí)使電繼電器斷開，并

15、驅(qū)動蜂鳴器。反過來，當(dāng)水位降到Y(jié)3位置，Y3通過水和COMB!得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P26拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動綠燈亮，同時(shí)保持繼電器斷開，當(dāng)水位降到Y(jié)2位置，Y2通過水和COMR通得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P23拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動綠燈亮，同時(shí)保持繼電器斷開，當(dāng)水位降到Y(jié)1位置，Y1通過水和COMg通得到高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，使P20拉低，單片機(jī)讀取這個(gè)信號，驅(qū)動綠紅亮，同時(shí)驅(qū)動繼電器使其閉合。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖采用單片機(jī)AT89C52作為本設(shè)計(jì)的控制芯片，主要工作過程是當(dāng)水庫中的水在低水位時(shí)，水位探測傳感器送給單片機(jī)一個(gè)高電平，驅(qū)動三極管導(dǎo)通，單片機(jī)讀取這個(gè)

16、信號，驅(qū)動黃燈燈亮；手動加水，當(dāng)水位在正常范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動綠燈燈亮；繼續(xù)加水，當(dāng)水位在高水位時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動紅燈燈亮。如圖2-1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2.3 控制方案說明這個(gè)方案中使用了單片機(jī)處理，此系統(tǒng)使用過程中采用穩(wěn)壓電路能夠準(zhǔn)確地把輸入的電平送給單片機(jī)不會產(chǎn)生誤判的情況，由于STC89C52單片機(jī)有四端口，40引腳能夠非常方便地設(shè)計(jì)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(jī)系統(tǒng)、聲光報(bào)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖2.2

17、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖2.5 本章小結(jié)本章主要闡明了水庫水位報(bào)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(bào)警系統(tǒng)的工作原理時(shí)，文章重點(diǎn)描述了系統(tǒng)電路的組成結(jié)構(gòu)和如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和報(bào)警控制。在介紹系統(tǒng)原理時(shí)說明了水位變化與單片機(jī)管腳接合的利用單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)水位監(jiān)測的功能。合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）3硬件電路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)背景單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)STC89C52是本設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)類型，他是具有低電壓的8位單片機(jī)，該單片機(jī)含有40引腳，通過引腳與外界電路的接洽，利用已經(jīng)設(shè)計(jì)完整的電路圖可實(shí)現(xiàn)水庫水位報(bào)警系統(tǒng)的目的。本設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用STC89C52,它是一種高性能低價(jià)格

18、單片機(jī)。引腳（40個(gè)）和指令系統(tǒng)與8051單片機(jī)完全兼容。用它構(gòu)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(diǎn)。P1口輸出驅(qū)動器能提供20mA的灌電流驅(qū)動能力，其鎖存器寫1時(shí)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(qū)動器能提供20mA灌電流驅(qū)動能力，其鎖存器寫1時(shí)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(yīng)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(qū)動發(fā)光二極管，不用再配置發(fā)光二極管驅(qū)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(jié)構(gòu)。3.2 電路設(shè)計(jì)3.2.1 探測電路合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(yīng)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(gè)電阻與地相連。電路原理圖如圖3-2所示。合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）R7R8R10R11R13R14R16R17圖3

20、-2水庫液位探測電氣原理圖DC5V3.2.2 電源開關(guān)的設(shè)計(jì)本開關(guān)采用簡單的單個(gè)觸電開關(guān)，觸點(diǎn)接觸時(shí)使電流形成回路，觸點(diǎn)不接觸時(shí)電流開路，在開關(guān)電路中還加入了二極管和光電二極管，二觸點(diǎn)接觸時(shí)電路導(dǎo)通，光電二極管發(fā)亮，二觸點(diǎn)不接觸時(shí)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(shí)鐘復(fù)位電路設(shè)計(jì)合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）電源、時(shí)鐘信號以及復(fù)位電路是單片機(jī)工作的基本條件，缺一不可。單片機(jī)的時(shí)鐘信號用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號。單片機(jī)的時(shí)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(shí)鐘發(fā)生器

21、進(jìn)行二分頻之后，成為單片機(jī)的時(shí)鐘信號，時(shí)鐘信號是維持單片機(jī)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(jī)工作。電氣原理圖如圖3-4所示。丫21口1-C512MC6I30P30P0圖3-4時(shí)鐘電路原理圖時(shí)鐘振蕩電路常采用石英晶體振蕩器。晶體振蕩器在時(shí)鐘振蕩電路延時(shí)一段時(shí)間后起振，石英晶體的頻率決定了它的振蕩頻率。振蕩同時(shí)會在引腳產(chǎn)生正弦波時(shí)鐘信號。3.2.4 光電報(bào)警電路本設(shè)計(jì)的報(bào)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(dāng)燈泡亮?xí)r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(dāng)燈亮?xí)r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(dāng)燈亮?xí)r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(dāng)單片機(jī)給發(fā)光二極管為高電平時(shí)才能推動發(fā)光二極管點(diǎn)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）-D4R3RLED紅色LEDD51KVCCR41K綠色LEDGLEDD6黃也LEDYLED圖3-5光電報(bào)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(bào)警系統(tǒng)中顯示模塊和硬件有緊密的關(guān)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(diǎn)是編程簡單，占用CPU時(shí)間較少，顯小的亮度，溫度等容易調(diào)節(jié)，顯示穩(wěn)定。缺點(diǎn)是占用單片機(jī)I/O

23、端口線較多。而動態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是占用單片機(jī)I/O端口線較少，缺點(diǎn)是顯示亮度不夠穩(wěn)定，受外部影響因素較多，編程較復(fù)雜，占用CPU時(shí)間較多。由于水庫水位報(bào)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(shè)計(jì)顯示電路如圖3-4所示：10合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中，當(dāng)被測水位處于低電位狀態(tài)或者

24、正常水位時(shí)，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(bào)聲，當(dāng)水位處于高電位狀態(tài)時(shí)，液位繼電器觸點(diǎn)閉合，蜂鳴器電路閉合，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)以達(dá)到報(bào)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動的，不需要利用交流信號進(jìn)行驅(qū)動，只需對驅(qū)動口輸出驅(qū)動電平并通過三極管放大驅(qū)動電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。單片機(jī)驅(qū)動他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM俞出口直接驅(qū)動，另一種是利用I/O定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動波形對蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動。蜂鳴器采用直流電壓供電，其

25、能發(fā)出單調(diào)的或者某個(gè)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(jié)本章主要闡明了基于STC89C5彈片機(jī)的水庫水位報(bào)警系統(tǒng)的硬件模塊設(shè)計(jì)步驟，以及具體的設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)分析了水庫水位報(bào)警系統(tǒng)電路運(yùn)行原理。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通過向單片機(jī)錄入程序的方式，結(jié)合報(bào)警系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率電路、復(fù)位電路、顯示電路以及水位探測電路來實(shí)現(xiàn)對溫度的控制，設(shè)計(jì)出符合要求的水位報(bào)警系統(tǒng)。12合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4程序設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)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(jìn)行軟件編程。這個(gè)系統(tǒng)程序由主控程序、延時(shí)子程序組成。其中主控程序是核心。由它控制著整個(gè)系統(tǒng)程序的運(yùn)行和跳轉(zhuǎn)。4.1 程序設(shè)計(jì)流程圖主程序主要完成硬件初始化，子程序調(diào)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(shè)計(jì)流程圖13合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4.2 水位判斷函數(shù)當(dāng)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(shí)flag的值等于1,這時(shí)送出一個(gè)高電平來驅(qū)動D1黃燈工作;當(dāng)水位處于正常水位時(shí)，這時(shí)flag的

27、值等于2、3,這時(shí)送出一個(gè)高電平來驅(qū)動D1綠燈工作；當(dāng)水位處于高水位時(shí)，這時(shí)flag的值等于4,P2.6這時(shí)送出一個(gè)高電平來驅(qū)動D1紅燈工作，并且伴有警報(bào)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(dāng)前水位的高度，以便我們能過及時(shí)了解當(dāng)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(jìn)行賦值然后分位顯示各個(gè)數(shù)值。其中斷子函數(shù)程序如圖4-3所示：14合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(jié)本章主要闡明了水庫（簡易模擬水杯）水位報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程，通過將軟件

28、程序錄入單片機(jī)內(nèi)部的方式來實(shí)現(xiàn)對水庫（簡易模擬水杯）水位的報(bào)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(diào)試已達(dá)到正確應(yīng)用的過程，這個(gè)過程非常繁瑣，需要同學(xué)與老師的幫助與指導(dǎo)以達(dá)到預(yù)期的目的。15合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）5系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試5.1 調(diào)試軟件介紹軟件的仿真是為了為后面的實(shí)物制作做下鋪墊，是為了我們能更清楚的了結(jié)所做設(shè)計(jì)的性能與成功性。5.1.1 程序編輯軟件在本設(shè)計(jì)中我使用了在我們教學(xué)過程中所使用的KEIL軟件進(jìn)行編程，根據(jù)設(shè)計(jì)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?qū)崿F(xiàn)水庫水位報(bào)警系統(tǒng)的程序，加入KEIL的文件庫工程，實(shí)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(cuò)誤，要不斷的調(diào)試以及糾錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)最終的0錯(cuò)誤。5.1.2 仿真軟件Proteus是本設(shè)計(jì)用來實(shí)現(xiàn)電路分析實(shí)物的仿真軟件，它可用于仿真實(shí)驗(yàn)電路，并支持含有單片機(jī)的電路運(yùn)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(shí)發(fā)現(xiàn)電路的錯(cuò)誤以及需要改進(jìn)的地方并及時(shí)改進(jìn)，這樣的做法大大減少了操作實(shí)物電路過程中所產(chǎn)生的錯(cuò)誤幾率，大大增加了設(shè)計(jì)的效率，有利于節(jié)約資源和成本。該軟件的特點(diǎn)如下：1.能夠滿足我們提出的用來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(jī)、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(diào)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(diào)試與運(yùn)行1 .首先啟動KEILC51軟件的集成開發(fā)環(huán)境16合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2.建立工程文件。首先單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件包含多個(gè)源程序文件，KEILC51使用實(shí)現(xiàn)建立好的工程，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個(gè)工程中。之前，需要建立一個(gè)工程文件，并為這個(gè)工程選擇CPU確定編譯，匯編，連接的參數(shù)，指定調(diào)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(cuò)誤，0警告，最后生成hex文件以備后用。5.3系統(tǒng)仿真點(diǎn)全速運(yùn)行按鍵，分別可以得到水位在不同狀態(tài)的仿真結(jié)果：1.當(dāng)處于低水位狀態(tài)時(shí)，經(jīng)過檢測，這時(shí)經(jīng)過ADC0808勺轉(zhuǎn)換送到單片機(jī)89C52,經(jīng)過單片機(jī)的轉(zhuǎn)換與處理，送出信號驅(qū)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(jié)果2.當(dāng)處于正常水位狀態(tài)時(shí)，經(jīng)過檢測再經(jīng)過ADC080的轉(zhuǎn)換送到AT89C5217合肥師范學(xué)

33、院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）經(jīng)過單片機(jī)的轉(zhuǎn)換和處理，送出信號驅(qū)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(jié)果3.當(dāng)處于高水位狀態(tài)時(shí)，經(jīng)過再經(jīng)過ADC0808勺轉(zhuǎn)換送到AT89C52經(jīng)過單片機(jī)轉(zhuǎn)換與處理，送出信號驅(qū)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(jié)果5.4硬件調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)原理圖與PCB所設(shè)計(jì)的實(shí)物需要經(jīng)過實(shí)際的操作驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)的正常需求，本設(shè)計(jì)的調(diào)試結(jié)果如下所示。當(dāng)手動加水到低水位時(shí)，數(shù)碼LED顯示燈顯示數(shù)字為1,此時(shí)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(shí)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(shí)，數(shù)碼LED顯示燈顯示數(shù)字為4.此時(shí)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖5-4圖5-520合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖5-6圖5-721合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）5.5系統(tǒng)仿真與硬件調(diào)試結(jié)果分析在PROTEU環(huán)境，運(yùn)行水庫水位控制系統(tǒng),不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水位處于低水位區(qū)時(shí)，揚(yáng)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(dāng)水位到達(dá)高位時(shí)，揚(yáng)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(dāng)達(dá)到低水位時(shí)，黃燈燈亮。（本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)但是實(shí)際操作中未實(shí)現(xiàn)）綜上所述，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了水位自動控制。22合肥師范學(xué)院2015屆本

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

39、學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也是在日常生活中我們所需要的，這次的設(shè)計(jì)并不是一次普通的設(shè)計(jì)，而是大學(xué)四年來所學(xué)知識的綜合，是第一次知識的運(yùn)用，但也可能是最后一次的運(yùn)用，大學(xué)馬上就要畢業(yè)了，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dāng)我會努力的改進(jìn)，不斷的學(xué)習(xí)爭取進(jìn)步，爭取能夠準(zhǔn)確合理的應(yīng)用自己所學(xué)的知識。在此次設(shè)計(jì)的過程中，也感謝尹靜老師和王老師的指導(dǎo)，感謝同學(xué)們的幫助，希望大家在以后的工作和學(xué)習(xí)中會越來越好。23合肥師范學(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）參考文獻(xiàn)1王靜霞.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).電子工業(yè)出版社，20092何立民.單片機(jī)高等教程.北京航空航天大學(xué)出版社

40、，20003雄建云.Protel99seEDA技術(shù)及應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社，20074華永平.陳松編著.電子線路課程設(shè)計(jì).東南大學(xué)出版社，20015林春方.電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn).北京電子工業(yè)出版社，20046李珍主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例.西安電子科技大學(xué)出版社，20087張存禮.韓愛娟主編.電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn).北京師范大學(xué)出版社，20008鄭應(yīng)光.模擬電子線路（一）.東南大學(xué)出版社.,2005年3月9李秀忠.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).人民郵電出版社，2007年1月10金茂中.C語言程序設(shè)計(jì)高級教程.北京航空航天大學(xué)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(jì)時(shí)狀態(tài)1# definekey_state_33/宏定義按鍵計(jì)時(shí)狀態(tài)2（也是釋放狀態(tài)）# defineKEY_TIME_MAX100/宏定義按鍵計(jì)時(shí)器最大計(jì)數(shù)值，# defineKEY_TIME_MIN50/宏定義按鍵計(jì)時(shí)器連發(fā)開始時(shí)間，10MS中charvaler_3,#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#de

42、fineuintunsignedint斷時(shí)為0.5S,修改此值可改變連發(fā)的開始計(jì)數(shù)時(shí)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(shí)長staticunsignedcharSPK_Interval_Timer=80;蜂鳴器響的時(shí)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(xué)院2015屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）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(zhuǎn)換到按鍵按計(jì)時(shí)狀態(tài)1break;)casekey_state_1:(if(key_value