【正文】 ，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎到了無(wú)孔不入的地步。近年來(lái)固態(tài)傳感器溫度自動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題有了進(jìn)展，固態(tài)壓阻式水位計(jì)已經(jīng)得到應(yīng)用。主要采用的傳感器有 超聲波 [4]、光電、壓力、接觸式、浮于 式等幾 種 [5]。 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，我國(guó)發(fā)展了以自記遙測(cè)為主的水位測(cè)量技術(shù)。一旦出現(xiàn)缺水，輕則給人們生活帶來(lái)極大的不便，重則出現(xiàn)造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故并造成不可挽救的經(jīng)濟(jì)損失。 水塔供水的主要 目的 是 使 塔內(nèi)水位應(yīng)始終保持在一定范圍，避免 “ 空塔 ” 、 “ 溢塔 ” 現(xiàn)象發(fā)生 ， 因此要采用水位傳感器 測(cè)量 水位變化。 單片機(jī)是將 RAM， ROM,定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及輸入 /輸出 (I/O)接口電路等計(jì)算機(jī)主要部件集成在一塊芯片上 ， 這樣所組成的芯片級(jí)微型計(jì)算機(jī)稱為單片微型計(jì)算機(jī) ，簡(jiǎn)稱單片微機(jī)或單片機(jī) 。 control systems。因?yàn)樗?具有 電路 簡(jiǎn)單 、 操作方便 、 性能 良好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)， 因此該設(shè)計(jì)具有一定的實(shí)用性。為了達(dá)到節(jié)能的目的，提高供水系統(tǒng)的質(zhì)量，考慮采用單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一套實(shí)用水位自動(dòng)控制方案。傳統(tǒng)的人工供水方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性難以保障，而水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，為此 很有必要對(duì)水塔水位進(jìn)行自動(dòng)控制。再利用Proteus 和 Keil 軟件完成水塔水位控制系統(tǒng)硬件電路以及控制程序的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)試和仿真。 water tower level。而水位的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)和 水塔是在日常生活和工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)常見(jiàn)到的蓄水裝置，通過(guò)對(duì)其水位的控制對(duì)外供水以滿足需要，其水位控制具有普遍性。因此，本文對(duì)基于單片機(jī)的水塔水位控制器的研究有著重要的意義。 在當(dāng) 今 社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，水在人們的生活、生產(chǎn)中起著重要的作用。而自動(dòng)控制則不需要工作人員的時(shí)刻監(jiān)控，水塔控制系統(tǒng)能自動(dòng)地調(diào)節(jié)水塔 中的水位以保持恒定，以滿足人們生活中用水需求 [3]。 隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和新材料新器件的開(kāi)發(fā)，采用傳感器研制水位計(jì)近年來(lái)有較大發(fā)展。固態(tài)壓力傳感器由于其靈敏度高、體積小、壽命長(zhǎng)、且有抗腐蝕性而受到重視，但由于半導(dǎo)體傳感器受溫度影響大等原因，使其實(shí)用 性受到 限制。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開(kāi)發(fā)較為 容易 [6]。特別是當(dāng)前用 CMOS 工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。更重要的意義是單片機(jī)的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法。 PLC 即可編程序控制器，是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用 執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí) /計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等各類操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。主要實(shí)現(xiàn)方法是通過(guò)傳感器檢測(cè) 水塔水位的實(shí)際水位，將水位具體信息傳至 PLC構(gòu)成的控制模塊，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，來(lái)控制抽水電機(jī)的動(dòng)作，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，顯示水位具體信息，如果水位低于或高于某個(gè)設(shè)定值 時(shí) ，就會(huì)發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警的信號(hào)。 電阻式 傳感器 如圖 11 中虛線表示允許水位變化的上、下限。 C 棒處于上限水位， B 棒在上、下水位之間。當(dāng)水位降到下限時(shí)， B、 C 棒都不能與 A 棒導(dǎo)電，因此， b、 c 兩端均為 0 狀態(tài)． 這時(shí)應(yīng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)水泵工作，給水塔 供水。在設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)采樣、保持電路對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào)。其原理是通過(guò)壓阻式壓力傳感器，武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書(shū) 4 把與液位深度成正比的液體靜壓力準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)，并經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流 ( 或電壓 ) 信號(hào)輸出，建立起輸出電信號(hào)與液體深度的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體深的測(cè)量。 超聲波 水位傳感器 能測(cè)量自身到水面之間的距離 ， 由超聲波發(fā)送電路和超聲波接收電路組成。 當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí) ， 由單片機(jī) 的一個(gè) 端口發(fā)出的 40KHZ 的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使超聲波發(fā)射器 T 發(fā)出一定強(qiáng)度的超聲波信號(hào) ， 當(dāng)超聲波信號(hào)遇到障礙物時(shí)就會(huì)被反射回來(lái) ， 反射回來(lái)的超聲波信號(hào)被超聲波接收器 R 所接收 ， 接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路的處理送入到單片機(jī)的 另一個(gè) 端口 ， 單片機(jī)根據(jù)發(fā)送與接收的時(shí)間差計(jì)算出傳感器到水面的距離 X， 再由安裝時(shí)傳感器到水塔底部的距離 H(已知值 ),計(jì)算出當(dāng)前水的剩余量 h=HX。通過(guò)對(duì)電壓和水位的轉(zhuǎn)換關(guān)系，最終利用單片機(jī)進(jìn)行精確的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)水位高度的顯示、主 /備電機(jī)和報(bào)警裝置等的控制。在本設(shè)計(jì)中軟件主要有五個(gè)方面的應(yīng)用，它們分別為： 聲光報(bào)警 程序、 時(shí)鐘顯示程序、水位 顯示程序 、 鍵盤(pán)控制和 電機(jī) 控制 程序 等 。 與此同時(shí)， 還可以用 LED 數(shù)碼管 來(lái)及時(shí)顯示當(dāng)前時(shí)間。 單片機(jī)是把中央處理單元、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器以及 I/O 接口電路等主要部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的微型計(jì)算機(jī)。在生活和生產(chǎn)工作中 ， 單片機(jī)系統(tǒng)一般是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的自動(dòng)控制 。 （ 2）高性價(jià)比 在具有高可靠性的同時(shí)，在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，控制系統(tǒng)的性價(jià)比也是必須考慮。 設(shè)計(jì)時(shí)也要注意系統(tǒng)的維修方便，要使 系統(tǒng)一旦發(fā)生了故障，維修人員能夠及時(shí)查出原因，并能迅速排除故障。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。兩個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 、5 個(gè) 中斷源 、 可 編程 串行通道 等 。 ① ALE 功能： 用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書(shū) 12 ⑷ EA/Vpp： 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 CD4511 芯片功能 及引腳 介紹 CD4511 是一片 CMOS BCD— 鎖存 /7 段譯碼 /驅(qū)動(dòng)器， 具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流 ， 可直接驅(qū)動(dòng)共陰 LED 數(shù)碼管 。另外 CD4511 有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù) 9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器 。 LED 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù) LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 通過(guò) A、 B、 C、 D 的 BCD 碼來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的顯示， 如 圖 27 所示： 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書(shū) 16 圖 27 CD4511 驅(qū)動(dòng) 的數(shù)碼管 對(duì) 數(shù)字 時(shí)鐘 的顯示， 本設(shè)計(jì) 是通過(guò) DS1302 來(lái)驅(qū)動(dòng) 八個(gè)數(shù) 碼管， 將 數(shù)碼管的 “ a， b，c， d， e， f， g， dp” 分別 和 89C51 的 P0 口 相連 ， 再 將數(shù)碼管的 “ 1， 2， 3， 4， 5， 6， 7，8” 端口 分別和 89C51 的 P2 口 相連， 當(dāng) 系統(tǒng)一運(yùn)行時(shí)， DS1302 能 及時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受 力運(yùn)動(dòng)的方向跟 電流 方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān)。 電機(jī)控制部分，采用了三極管放大和二極管正向?qū)ǖ淖饔煤屠^電器的吸合作用來(lái)控制電機(jī)的工作，由單片機(jī) 口進(jìn)行控制 ，而電機(jī)的工作狀況由相應(yīng)的顯示指示燈來(lái)顯示， 如 圖 28 所示： 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書(shū) 17 圖 28 電機(jī) 控制電路 水位檢測(cè)電路 按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路 ,每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根 I/O 口線 ,各根 I/O 口線之間不會(huì)相互影響。在 這里 可以用四個(gè)按鈕 K K K K5 來(lái) 控制水塔中的 水位 。 當(dāng) K2 按鈕 被 按下時(shí) ，即此時(shí)為 shuiman， 報(bào)警 指示燈 發(fā) 光 二極管會(huì)閃爍 并且揚(yáng)聲器會(huì) 發(fā)出尖銳的報(bào)警聲，且閃爍幾秒鐘后聲光報(bào)警會(huì)自動(dòng)的關(guān)閉； 當(dāng) K5 被 按下時(shí)，即此時(shí)為低水位， 報(bào)警 指示燈 發(fā)光 二極管會(huì)閃爍 并且揚(yáng)聲器會(huì) 發(fā)出尖銳的報(bào)警聲，且閃爍幾秒鐘后聲光報(bào)警會(huì)自動(dòng)的關(guān)閉。同時(shí)由 和 合著了著名的“ THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一書(shū)。但是，在《 Kamp。由于 C 語(yǔ)言的強(qiáng)大功能和各方面的優(yōu)點(diǎn)逐漸為人們認(rèn)識(shí)，到了八十年代， C 開(kāi)始進(jìn)入其它操作系統(tǒng)，并很快在各類大、中、小和微型計(jì)算機(jī)上得到了廣泛的使用。 C 語(yǔ)言的表現(xiàn)能力和處理能力極強(qiáng)。既可用于系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)，也適合于應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。 C 語(yǔ)言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫(huà)它是數(shù)值計(jì)算的 高級(jí)語(yǔ)言。它不僅具有其它EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真 單片機(jī) 及外圍器件。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MATLAB 等多種編譯 . Keil 介紹 Keil C51 是 美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容 單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 （ 3） 進(jìn)入 Keil C μVision3 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目（ Project），并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)型號(hào)，加入 Keil C 源程序。設(shè)置好以后單擊 OK 按鈕即可。 然后 在選擇 “ Source Group”并 點(diǎn)左鍵，選 擇“ Add File to Source Group”并進(jìn)行編譯解調(diào) 。 因此 ，相應(yīng)的程序 才鍵入到了單片機(jī) 里面 。 在當(dāng)今越來(lái)越趨向于自動(dòng)化的社會(huì)，該系統(tǒng)的可用性及簡(jiǎn)易性應(yīng)更加取得廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自己也收獲頗多，對(duì)電路的設(shè)計(jì)有一大致的了解并能自己動(dòng)手完成一些簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)、制板及調(diào)試的過(guò)程，極大地提高了自己的動(dòng)手能力，也讓自己懂的了實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 說(shuō)明書(shū) 31 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了很多老師、同學(xué)和同事的幫助，其中我的導(dǎo)師王老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就 是向王老師尋求幫助，而王老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來(lái)給我們大家上課面談，然后一起商量解決的辦法。也正是你們長(zhǎng)期不懈的支持和幫助才使得我的畢業(yè)論文最終順利完成。 Postolache, O. Advantages of PWMA/D Conversion Techniques in Smart Sensing Systems[R]. Xi39。 sbit P10=P1^0。 //將水位 2 定義為 引腳 sbit sw1=P1^7。 //將 P32 定義為 引腳 sbit P33=P3^3。 //將 P36 定義為 引腳 sbit P37=P3^7。 mod是對(duì) key1 按下次數(shù)計(jì)數(shù)。 表示時(shí)分秒的間隔 . /****************************************************************************** 函數(shù)功能：延時(shí) 1ms ******************************************************************************/ void delay1ms(void) { unsigned int i,j。j33。in。 P10=0。 P32=0。k) //4 秒后關(guān)聲光報(bào)警 { P35=0。 //關(guān)報(bào)警指示燈 P36=1。sw2==1amp。 if(shuiman==0) //當(dāng)水位為最高的按鈕按下時(shí) { P10=1。 P32=1。k) //4 秒后關(guān)聲光報(bào)警 { P35=0。 //關(guān)報(bào)警指示燈 P36=1。 //開(kāi)電機(jī) P37=0。 P33=0。 //開(kāi)工作指示燈 P30=0。 //水塔水位顯示為 3 delaynms(10)。 uchar minute 。 uchar month 。 void delay(uint ms) { uchar i 。 } void di() { uchar i 。 delay(1) 。 for(i = 2。 } }//DS1302 的寫(xiě)驅(qū)動(dòng)，傳入?yún)?shù)為一個(gè)地址和數(shù)據(jù) void write(uchar addr,uchar dat) { uchar i 。 for(i=0。0x01) 。i8。 dat = 1 。 RST = 0