【導(dǎo)讀】作為水資源大國(guó)，合理利用水資源成為現(xiàn)在面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題。用新技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水庫(kù)水位，有利于更好地對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)度和管理。大型的水庫(kù)以及工業(yè)生產(chǎn)。水位監(jiān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是適合大眾使用，體積相對(duì)小，功能齊全，操作簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)距離傳送和高低水位上下限的報(bào)警，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的水泵電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源。理圖、PCB圖的繪制，并完成了硬件系統(tǒng)實(shí)物的制作。個(gè)模塊的模塊化程序。合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。據(jù)初步測(cè)算，系統(tǒng)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場(chǎng)所售其它同類(lèi)產(chǎn)品，而且該系統(tǒng)具有應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的推廣價(jià)值。

　　

【正文】 高的時(shí)候，這時(shí)水位狀態(tài)顯示界面多了一個(gè)向上的箭頭“↑”代表直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，此時(shí)觀察直流電機(jī)正在正轉(zhuǎn)。當(dāng)調(diào)整的水位值比系統(tǒng)預(yù)設(shè)的最小水位值還要低的時(shí)候，這時(shí)水位狀態(tài)顯示界面多了一個(gè)向下的箭頭“↓”代表直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，此時(shí)觀察直流電機(jī)正在反轉(zhuǎn)。如果報(bào)警開(kāi)關(guān)全都打開(kāi)，這時(shí)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，語(yǔ)音模塊分 別發(fā)出水位超上限或發(fā)出水位超下限的提醒，同時(shí)報(bào)警的 LED 燈點(diǎn)亮。其電機(jī)正轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面的反映如圖 46 所示。電機(jī)反轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面的反映如圖 47 所示。電機(jī)旋轉(zhuǎn)如圖48所示。 LED 燈報(bào)警如圖 49 所示。 圖 46 電機(jī)正轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面 圖 47 電機(jī)反轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面 圖 48 直流電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 圖 49 LED 報(bào)警 29 上位機(jī)監(jiān)控功能 具有串口通信的功能，通過(guò)串行連線和電腦相連接，電腦作為上位機(jī)通過(guò)VB 程序軟件編寫(xiě)監(jiān)控程序，波特率為 9600，選擇好相應(yīng)的端口并打開(kāi)， 對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的協(xié)議命令，水位監(jiān)控系統(tǒng)在接收到系統(tǒng)命令后，根據(jù)命令的不同做出相應(yīng)的動(dòng)作 [15]。通過(guò)設(shè)計(jì)把通信協(xié)議格式有開(kāi)始符 (A),地址（ E1）由撥碼開(kāi)關(guān)接 P0 產(chǎn)生，命令符一位，數(shù)據(jù)，結(jié)束符（ F）組成。水位監(jiān)控上位機(jī)監(jiān)控程序由專(zhuān)用的 VB 程序編寫(xiě)打包得到，可以分別設(shè)置水位上、下限，以及把報(bào)警開(kāi)關(guān)的命令發(fā)送給下位機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)串口收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)相應(yīng)的命令進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。同時(shí)下位機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)的把水位信息傳送給上位機(jī)，這樣就給運(yùn)行人員帶來(lái)了明確的實(shí)時(shí)水位信息。打開(kāi)上位機(jī)軟件界面 如圖 50所示。 圖 50 上位機(jī)軟件界面 打開(kāi)監(jiān)控軟件后，根據(jù)實(shí)際要求找到相應(yīng)的端口，在監(jiān)控軟件中，通過(guò)選擇相應(yīng)的端口，上位監(jiān)控系統(tǒng)就可以顯示當(dāng)前水位。通過(guò)對(duì)比下位機(jī)得到結(jié)果，顯示如圖 51 所示，實(shí)時(shí)水位如圖 52所示。 圖 51 水位顯示 30 圖 52 實(shí)時(shí)水位 水位監(jiān)控系統(tǒng)中上位機(jī)軟件對(duì)水位上、下限的默認(rèn)值進(jìn)行初始化。如果要進(jìn)行水位上、下限修改，必須要輸入四位數(shù)字，系統(tǒng)才能對(duì)水位上、下限值進(jìn)行設(shè)置，否則彈出相應(yīng)提示。進(jìn)行水位上限設(shè)置如圖 53 所示。 圖 53 水位上限值設(shè)置 設(shè)置水位下限值，點(diǎn)擊相應(yīng) 的水位下限設(shè)置按鈕，把水位監(jiān)控系統(tǒng)相應(yīng)的下限值修改為所需要輸入的值。水位下限設(shè)置如圖 54 所示。 圖 54 水位上下限值修改 31 水位監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件還設(shè)置了能通過(guò)電腦修改報(bào)警開(kāi)關(guān)的功能，通過(guò)點(diǎn)擊界面中的報(bào)警開(kāi)關(guān)按鈕，報(bào)警打開(kāi)，如圖 55 所示。當(dāng)按鈕在打開(kāi)報(bào)警的狀態(tài)的時(shí)，點(diǎn)擊它，就把水位監(jiān)控系統(tǒng)所有報(bào)警開(kāi)關(guān)修改為 ON。報(bào)警修改后如圖56 所示。當(dāng)按鈕在關(guān)閉報(bào)警的狀態(tài)的時(shí)，點(diǎn)擊它，就把水位監(jiān)控系統(tǒng)所有報(bào)警開(kāi)關(guān)修改為 OFF。報(bào)警關(guān)閉修改后如圖 57 所示。報(bào)警修改后如圖 58 所示。 圖 55 打開(kāi)報(bào)警界面 圖 56 系統(tǒng)報(bào)警修改為 ON 圖 57 關(guān)閉報(bào)警界面 32 圖 58 系統(tǒng)報(bào)警修改為 OFF 設(shè)計(jì)課題的誤差及缺陷分析 水位監(jiān)控系統(tǒng)采用了電位器進(jìn)行模擬水位監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到最低水位 0米時(shí)需要 電壓，實(shí)際只要 ,存在 的誤差，所以在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候要進(jìn)行誤差補(bǔ)償。 水位監(jiān)控系統(tǒng)的程序是利用 C51 編寫(xiě)，由于在編譯的時(shí)候需要把 C51 編寫(xiě)的程序轉(zhuǎn)換為匯編，從而在延時(shí)函數(shù)上有將近 1ms 的誤差。 系統(tǒng)的密碼不能進(jìn)行掉電保存，從而在忘記密碼時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。在應(yīng)用中應(yīng)加入保存。 上位機(jī)監(jiān)控軟件采用 的是 VB 編寫(xiě)的上位機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)程序，采用串口通信，從而限制了使用距離，可以通過(guò)轉(zhuǎn)成無(wú)線或光纖。 時(shí)間顯示沒(méi)加電池，在掉電情況下時(shí)間不走，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加上電池。 設(shè)計(jì)體會(huì) 水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，更是對(duì)學(xué)習(xí)課外知識(shí)能力的一種肯定。 針對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從最開(kāi)始選擇課題，到初步確定設(shè)計(jì)方案，以及后續(xù)利用專(zhuān)用軟件對(duì)所需電路、程序嚴(yán)格按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)過(guò)程涉及到了問(wèn)題的研究以及可行性分析，與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。 在對(duì)設(shè)計(jì)選擇所需要的各個(gè)模塊過(guò)程中，能不斷加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的綜合應(yīng)用能力 ，對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)中的每個(gè)模塊功能也得到了更好的理解，并 對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件的編寫(xiě)有了更深一步的了解。 通過(guò)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的能力，提高了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決的問(wèn)題能力，深刻影響著以后的學(xué)習(xí)和工作。 33 結(jié)束語(yǔ) 設(shè)計(jì)課題為水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從選擇課題開(kāi)始，不斷的通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和圖書(shū)館查找相關(guān)資料，然后制定了設(shè)計(jì)計(jì)劃。通過(guò)老師的指導(dǎo)，先后完成了課題設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的內(nèi)容，課題開(kāi)題報(bào)告的編寫(xiě)、外文翻譯的書(shū)寫(xiě)、對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行了確定。通過(guò)相關(guān)軟件對(duì)相關(guān)實(shí)物進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，然后進(jìn)行調(diào)試，編寫(xiě)設(shè)計(jì)論文 說(shuō)明書(shū)等。這個(gè)過(guò)程，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但收獲卻很多，對(duì)單片機(jī)以及其他相關(guān)知識(shí)有了更加深入的探究和了解，也讓學(xué)習(xí)能力、編程能力、動(dòng)手能力以及各種相關(guān)軟件的使用能力有了明顯提高。 水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要以操作方便、實(shí)時(shí)性、能和電腦通信、適用廣泛的設(shè)計(jì)思路來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作的。水位監(jiān)控系統(tǒng)與其他的監(jiān)控系統(tǒng)相比較，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有成本低、操作簡(jiǎn)單、易懂、維護(hù)方便、系統(tǒng)軟件升級(jí)容易等優(yōu)點(diǎn)，不僅能適用于大型水庫(kù)的水位監(jiān)控，也適合于普通家庭水塔水位的監(jiān)控，同時(shí)也可以利用本系統(tǒng)對(duì)水資源進(jìn)行合理利用。 在設(shè)計(jì)的這段日子里，通過(guò)不斷努 力學(xué)習(xí)和分析，不斷咨詢(xún)指導(dǎo)老師以及在指導(dǎo)老師不為辛苦的指導(dǎo)，終于給水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畫(huà)上了句號(hào)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的功能。但是有些方面還是需要改進(jìn)的，比如系統(tǒng)密碼能加入掉電保存芯片，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，通信連接方式改用無(wú)線 WIFI 傳播方式，使其傳輸數(shù)據(jù)距離更遠(yuǎn)。在以后的學(xué)習(xí)中，對(duì)于水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，功能要不斷加強(qiáng)、不斷優(yōu)化。 34 參考文獻(xiàn) [1] 王雪梅 .水資源研究發(fā)展態(tài)勢(shì) [J].地球科學(xué)進(jìn)展 .～ 256 Wang Xue resources research and development trend [J]. advance in earth ～ 256(in Chinese) [2] 吳再群 .基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng) [J].電子科技 . ～ 65 Wu Zai qun. 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