【正文】 的優(yōu)點，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎到了無孔不入的地步。近年來固態(tài)傳感器溫度自動補償問題有了進(jìn)展，固態(tài)壓阻式水位計已經(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，我國發(fā)展了以自記遙測為主的水位測量技術(shù)。一旦出現(xiàn)缺水，輕則給人們生活帶來極大的不便，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 測量 水位變化。 單片機是將 RAM， ROM,定時器 /計數(shù)器以及輸入 /輸出 (I/O)接口電路等計算機主要部件集成在一塊芯片上 ， 這樣所組成的芯片級微型計算機稱為單片微型計算機 ，簡稱單片微機或單片機 。 control systems。因為它 具有 電路 簡單 、 操作方便 、 性能 良好、可靠性高等優(yōu)點， 因此該設(shè)計具有一定的實用性。為了達(dá)到節(jié)能的目的，提高供水系統(tǒng)的質(zhì)量，考慮采用單片機技術(shù)，設(shè)計出一套實用水位自動控制方案。傳統(tǒng)的人工供水方式，勞動強度大，工作效率低，安全性難以保障，而水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，為此 很有必要對水塔水位進(jìn)行自動控制。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，并進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)試和仿真。 water tower level。而水位的自動控制和監(jiān)測和 水塔是在日常生活和工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)常見到的蓄水裝置，通過對其水位的控制對外供水以滿足需要，其水位控制具有普遍性。因此，本文對基于單片機的水塔水位控制器的研究有著重要的意義。 在當(dāng) 今 社會經(jīng)濟高速增長的同時，水在人們的生活、生產(chǎn)中起著重要的作用。而自動控制則不需要工作人員的時刻監(jiān)控，水塔控制系統(tǒng)能自動地調(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發(fā)，采用傳感器研制水位計近年來有較大發(fā)展。固態(tài)壓力傳感器由于其靈敏度高、體積小、壽命長、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，使其實用 性受到 限制。單片機的特點是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為 容易 [6]。特別是當(dāng)前用 CMOS 工藝制成的各種單片機，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴大了單片機的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機性能的發(fā)展。更重要的意義是單片機的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計思想和方法。 PLC 即可編程序控制器，是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時 /計數(shù)和算術(shù) 運算等各類操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。主要實現(xiàn)方法是通過傳感器檢測水塔水位的實際水位，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，來控制抽水電機的動作，同時進(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設(shè)定值 時 ，就會發(fā)出危險報警的信號。 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， B、 C 棒都不能與 A 棒導(dǎo)電，因此， b、 c 兩端均為 0 狀態(tài)． 這時應(yīng)啟動電動機，帶動水泵工作，給水塔供水。在設(shè)計中，可以通過采樣、保持電路對這一信號進(jìn)行處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為多個采樣點信號。其原理是通過壓阻式壓力傳感器，武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 4 把與液位深度成正比的液體靜壓力準(zhǔn)確測量出來，并經(jīng)放大電路轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流 ( 或電壓 ) 信號輸出，建立起輸出電信號與液體深度的線性對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)對液體深的測量。 超聲波 水位傳感器 能測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 ， 由單片機 的一個 端口發(fā)出的 40KHZ 的方 波信號經(jīng)過驅(qū)動電路使超聲波發(fā)射器 T 發(fā)出一定強度的超聲波信號 ， 當(dāng)超聲波信號遇到障礙物時就會被反射回來 ， 反射回來的超聲波信號被超聲波接收器 R 所接收 ， 接收到的信號經(jīng)過信號處理電路的處理送入到單片機的 另一個 端口 ， 單片機根據(jù)發(fā)送與接收的時間差計算出傳感器到水面的距離 X， 再由安裝時傳感器到水塔底部的距離 H(已知值 ),計算出當(dāng)前水的剩余量 h=HX。通過對電壓和水位的轉(zhuǎn)換關(guān)系，最終利用單片機進(jìn)行精確的控制，實現(xiàn)對水位高度的顯示、主 /備電機和報警裝置等的控制。在本設(shè)計中軟件主要有五個方面的應(yīng)用，它們分別為： 聲光報警 程序、 時鐘顯示程序、水位 顯示程序 、 鍵盤控制和 電機 控制 程序 等 。 與此同時， 還可以用 LED 數(shù)碼管 來及時顯示當(dāng)前時間。 單片機是把中央處理單元、隨機存儲器、只讀存儲器、定時 /計數(shù)器以及 I/O 接口電路等主要部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的微型計算機。在生活和生產(chǎn)工作中 ， 單片機系統(tǒng)一般是實現(xiàn)系統(tǒng) 的自動控制 。 （ 2）高性價 比 在具有高可靠性的同時，在設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，控制系統(tǒng)的性價比也是必須考慮。 設(shè)計時也要注意系統(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 16 位 定時器 /計數(shù)器 、5 個 中斷源 、 可 編程 串行通道 等 。 ① ALE 功能： 用來鎖存 P0 口送出的 低 8 位地址 。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 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)動器， 具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流 ， 可直接驅(qū)動共陰 LED 數(shù)碼管 。另外 CD4511 有拒絕偽碼的特點，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù) 9(1001)時，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 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器 。 LED 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，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)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 通過 A、 B、 C、 D 的 BCD 碼來驅(qū)動數(shù)碼管的顯示， 如 圖 27 所示： 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 16 圖 27 CD4511 驅(qū)動 的數(shù)碼管 對 數(shù)字 時鐘 的顯示， 本設(shè)計 是通過 DS1302 來驅(qū)動 八個數(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)一運行時， DS1302 能 及時驅(qū)動數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時間。電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運動的方向跟 電流 方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。 電 機控制部分，采用了三極管放大和二極管正向?qū)ǖ淖饔煤屠^電器的吸合作用來控制電機的工作，由單片機 口進(jìn)行控制 ，而電機的工作狀況由相應(yīng)的顯示指示燈來顯示， 如 圖 28 所示： 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 17 圖 28 電機 控制電路 水位檢測電路 按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路 ,每個獨立式按鍵占有一根 I/O 口線 ,各根 I/O 口線之間不會相互影響。在 這里 可以用四個按鈕 K K K K5 來 控制水塔中的 水位 。 當(dāng) K2 按鈕 被 按下時 ，即此時為 shuiman， 報警 指示燈 發(fā)光 二極管會閃爍 并且揚聲器會 發(fā)出尖銳的報警 聲，且閃爍幾秒鐘后聲光報警會自動的關(guān)閉； 當(dāng) K5 被 按下時，即此時為低水位， 報警 指示燈 發(fā)光 二極管會閃爍 并且揚聲器會 發(fā)出尖銳的報警聲，且閃爍幾秒鐘后聲光報警會自動的關(guān)閉。同時由 和 合著了著名的“ THE C PROGRAMMING LANGUAGE”一書。但是，在《 Kamp。由于 C 語言的強大功能和各方面的優(yōu)點逐漸為人們認(rèn)識，到了八十年代， C 開始進(jìn)入其它操作系統(tǒng)，并很快在各類大、中、小和微型計算機上得到了廣泛的使用。 C 語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強。既可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，也適合于應(yīng)用軟件的開發(fā)。 C 語言具有繪圖能力強，可移植性，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫它是數(shù)值計算的高級語言。它不 僅具有其它EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真 單片機 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 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容 單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 （ 3） 進(jìn)入 Keil C μVision3 集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個新項目（ Project），并為該項目選定合適的單片機型號，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 里面 。 在當(dāng)今越來越趨向于自動化的社會，該系統(tǒng)的可用性及簡易性應(yīng)更加取得廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然整個實 驗過程中自己也收獲頗多，對電路的設(shè)計有一大致的了解并能自己動手完成一些簡單的電路設(shè)計、制板及調(diào)試的過程，極大地提高了自己的動手能力，也讓自己懂的了實踐才是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也是檢驗學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。 武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 說明書 31 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計得到了很多老師、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，總會抽空來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 key1 按下次數(shù)計數(shù)。 表示時分秒的間隔 . /****************************************************************************** 函數(shù)功能：延時 1ms ******************************************************************************/ void delay1ms(void) { unsigned int i,j。j33。in。 P10=0。 P32=0。k) //4 秒后關(guān)聲光報警 { P35=0。 //關(guān)報警指示燈 P36=1。sw2==1amp。 if(shuiman==0) //當(dāng)水位為最高的按鈕按下時 { P10=1。 P32=1。k) //4 秒后關(guān)聲光報警 { P35=0。 //關(guān)報警指示燈 P36=1。 //開電機 P37=0。 P33=0。 //開工作指示燈 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 的寫驅(qū)動，傳入?yún)?shù)為一個地址和數(shù)據(jù) void write(uchar addr,uchar dat) { uchar i 。 for(i=0。0x01) 。i8。 dat = 1 。 RST = 0