【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)水塔智能水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要水塔水位的控制系統(tǒng)是我國(guó)供水系統(tǒng)較為常用的，水塔供水的主要問(wèn)題是塔內(nèi)水位應(yīng)該始終保持在一定的范圍內(nèi)，避免“空塔”、“溢塔”現(xiàn)象發(fā)生。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn)，而智能控制系統(tǒng)的成本低，安裝方便，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便生活的水塔水位控制的理想裝置。本設(shè)計(jì)介紹的是一種由AT89C51單片機(jī)為主控元件的電壓傳感器的水塔水位測(cè)量系統(tǒng)。壓力傳感器一般由彈性敏感元件和位移敏感元件組成。彈性敏感元件的作用是使被測(cè)壓力作用于某個(gè)面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。測(cè)量時(shí)首先由安裝在塔底的壓力傳感器感應(yīng)被測(cè)水位高度并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行濾波、放大，輸出相應(yīng)的直流電壓信號(hào)，然后輸入到串行的A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換以后得到的數(shù)字信號(hào)直接送入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)分析處理后根據(jù)相應(yīng)的結(jié)果通過(guò)繼電器對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行控制，從而進(jìn)行對(duì)水位的控制，于此同時(shí)將測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)。關(guān)鍵詞:單片機(jī)。壓力傳感器。水位控制Water tower’s intelligent water level control system designAbstract Water tower’s water level control system is relatively monly used in the Chinese water supply system。 the main problem of the water tower’s water supply is the water level in the water tower should always remain within a certain range, to avoid the “empty tower”, “overflow” tower phenomenon. Traditional control mode exist the shorting of control precision low, energy consumption big, and the cost of intelligent control system is low, easy installation, and good sensitivity, it is the ideal device to save water, to facilitate the life of the water tower’s water level control. This design introduces is AT89C51 microcontroller as a master ponent of the voltage sensor of the water tower’s water level measurement system. The pressure sensor is generally posed by the elastic sensing element and displacement sensitive ponents. The role of the elastic sensing element is to make tested pressure in a certain area and converted to displacement or strain, then the displacement sensitive ponents or strain gauge is converted to a certain relationship with the pressure of the electrical signals. First the pressure sensor installed in the bottom of the sensor measured the height of water level measurements and converted into electrical signals, after the signal conditioning circuit filtering，amplification, output DC voltage signal, the enter the serial A/D converter for analogdigital conversion, after analogdigital conversion, the digital signal directly into the microcontroller, after microprocessor analysis processing according to the results through a relay to control the pump motor, thus control of water level, at the same time the measurement results are displayed.Key words: SCM。 pressure sensor。 water level control目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 1 1 3 3 4第2章 方案論證 5 采樣模塊 6 繼電器開(kāi)關(guān)式 6 壓力傳感器 7 模數(shù)轉(zhuǎn)換 7 AD轉(zhuǎn)換器的分類 7 串并行AD轉(zhuǎn)換器的選取 7 AD轉(zhuǎn)換器芯片型號(hào)的選取 8 控制模塊 8 繼電器的介紹 8 顯示模塊 10 LED顯示器 10 LCD顯示器 10第3章 硬件方案設(shè)計(jì) 12 單片機(jī)AT89C51 12 主要特性 13 管腳說(shuō)明 14 壓力傳感器 18 技術(shù)參數(shù) 18 特點(diǎn) 19 工作原理與電路圖 20 A/D轉(zhuǎn)換器TLC0834 20 TLC0834主要特點(diǎn) 20 工作特點(diǎn) 21 引腳功能 22 LCD顯示器 23 1602顯示器主要技術(shù)參數(shù) 24 1602LCD特性 24 24 繼電器輸出 25 報(bào)警 26 電子狗及復(fù)位 27 X25045引腳圖 27 28 單片機(jī)與電子狗、復(fù)位電路圖 28 29 穩(wěn)壓電源工作原理 29 LM7805 30 31第4章 軟件方案設(shè)計(jì) 33 水塔水位控制主程序 33 中斷報(bào)警程序 34 看門狗程序 35第5章 總結(jié) 37參考文獻(xiàn) 38致 謝 39附 錄 40 VI第1章 緒論從古至今，洗衣做飯、灌溉農(nóng)田，水資源一直都在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，突然斷水，不僅會(huì)給人們的生活帶來(lái)大大的不便，而且如果長(zhǎng)時(shí)間缺水，則很有可能造成嚴(yán)重的自然災(zāi)害甚至更大的損失。因此，供水系統(tǒng)往往是建筑、生產(chǎn)或企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人口密度的不斷增加，水資源的利用率與節(jié)約用水意識(shí)就相對(duì)越發(fā)重要了。在工業(yè)與民用建筑中，水塔是一種比較常見(jiàn)而又特殊的建筑，水塔是用于儲(chǔ)水和配水的高聳結(jié)構(gòu)，用來(lái)保持和調(diào)節(jié)給水網(wǎng)中的水量和水壓，如果水塔的施工質(zhì)量不好，輕則會(huì)造成滲漏水浪費(fèi)水資源，重則報(bào)廢不能使用。針對(duì)水塔的工作過(guò)程和性質(zhì)，水塔水位的檢測(cè)與控制是其重中之重，用水者使用水會(huì)導(dǎo)致水塔水位的下降，為了保證用戶的用水需求不會(huì)造成斷水現(xiàn)象，水塔內(nèi)應(yīng)始終存有足夠量的儲(chǔ)水，這時(shí)需將水塔內(nèi)設(shè)置一個(gè)水位下限值，當(dāng)水塔內(nèi)水位達(dá)到下限值時(shí)就需要向水塔內(nèi)注水；但同時(shí)水塔內(nèi)的水位又不能使水溢出水塔造成水資源浪費(fèi)，這時(shí)候又需要給水塔設(shè)置一個(gè)水位上限，當(dāng)水位達(dá)到水塔上限值時(shí)應(yīng)立即停止向水塔注水。在這個(gè)不斷循環(huán)的過(guò)程中，如果通過(guò)人工監(jiān)測(cè)水位控制水塔內(nèi)水量會(huì)浪費(fèi)大量的人力資源，因此，在現(xiàn)代水塔供水系統(tǒng)中采用智能水位控制是不可避免的趨勢(shì)。在水塔供水系統(tǒng)中，水塔必須滿足兩個(gè)前提：第一，保證水塔內(nèi)水量，不能造成缺水現(xiàn)象；第二，保證水塔內(nèi)蓄水不溢塔，造成水資源浪費(fèi)。而現(xiàn)階段的水塔智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用三種手段可實(shí)現(xiàn)上述功能：（1）PLC水塔水位控制系統(tǒng)：設(shè)計(jì)在蓄水池和水塔分別各自采用一個(gè)液位傳感器，以為量取其各自的高低水位。他們傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳往PLC（可編程邏輯控制器），然后經(jīng)由PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、比較，最后輸出控制水泵和電磁閥。系統(tǒng)通過(guò)PLC啟動(dòng)后，當(dāng)水池液位低于水池傳感器下線液位時(shí)，電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始往水池里注水，過(guò)5S以后，若水池液位沒(méi)有超過(guò)水池傳感器下線液位時(shí)，則系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。待水位開(kāi)始上升并被相應(yīng)的液位傳感器檢測(cè)到時(shí)自動(dòng)熄滅報(bào)警。若系統(tǒng)正常，此時(shí)水池傳感器下限液位向PLC輸入一個(gè)固定值，表示現(xiàn)在水位高于下限水位。當(dāng)水位液面高于上限水位時(shí)，電磁閥關(guān)閉停止向水池注水；當(dāng)水塔水位低于水塔下限時(shí)，則水塔傳感器下限水位檢測(cè)不到有水，水泵開(kāi)始工作，向水塔供水，當(dāng)10S以后，若水塔液位沒(méi)有超過(guò)水塔傳感器下線液位時(shí)，則發(fā)出警報(bào)。（2）單片機(jī)智能水塔水位控制：該系統(tǒng)中，單片機(jī)是控制的核心模塊，分析處理傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)，接收或發(fā)送數(shù)據(jù)等，除此之外，該系統(tǒng)還包括了以差壓傳感器為主的信號(hào)采集模塊，以水泵為主的注水啟停驅(qū)動(dòng)模塊，及報(bào)警、顯示模塊等。首先通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)水塔水位，然后把水位數(shù)據(jù)傳送到水塔處的單片機(jī)，單片機(jī)把數(shù)據(jù)與所設(shè)定的水位上下限作比較，如果水位低于下限，則啟動(dòng)抽水機(jī)抽水，保證水塔的水足夠，如果水位達(dá)到了上限，則及時(shí)停止抽水，防止“溢塔”而浪費(fèi)水，并且水位的上下限隨時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況由撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)整；同時(shí)該單片機(jī)控制無(wú)線發(fā)送器把水位數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制室的單片機(jī)處顯示，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目的。（3）光纖傳感器在水塔水位檢測(cè)中的應(yīng)用研究：該方案的檢測(cè)系統(tǒng)分別由中央控制式的中央監(jiān)控單元和現(xiàn)場(chǎng)采集單(或數(shù)據(jù)采集單元)組成?，F(xiàn)場(chǎng)采集單元對(duì)水塔的水位信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、存貯；中央監(jiān)控單元可以定期或不定期地從現(xiàn)場(chǎng)采集單元獲取數(shù)據(jù)并完成圖像監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、打印及數(shù)據(jù)庫(kù)管理。而中央監(jiān)控單元和現(xiàn)場(chǎng)采集單元之間通過(guò)CAN總線連接在一起，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，中央監(jiān)控單元處于主控位置，而現(xiàn)場(chǎng)采集單元可以隨時(shí)響應(yīng)中央監(jiān)控單元的命令。其現(xiàn)場(chǎng)采集單元由單片機(jī)8C552及采集、存儲(chǔ)、顯示、遙控和通信模塊組成，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集單元可與光纖液位傳感器及光纖液位報(bào)警器等16個(gè)設(shè)備相接。之所以應(yīng)用CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由于CAN網(wǎng)絡(luò)具有方便靈活、突出特性，抗干擾性、可靠性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。所有的光纖液位傳感器及光纖液位報(bào)警器都可以通過(guò)一對(duì)雙絞線串接在一起，節(jié)省了空間、簡(jiǎn)化了布線。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管它的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更