【導讀】作為水資源大國，合理利用水資源成為現(xiàn)在面臨的一個嚴峻問題。用新技術(shù)，實時監(jiān)控水庫水位，有利于更好地對水資源進行調(diào)度和管理。大型的水庫以及工業(yè)生產(chǎn)。水位監(jiān)系統(tǒng)的設計理念是適合大眾使用，體積相對小，功能齊全，操作簡單，遠距離傳送和高低水位上下限的報警，同時對相應的水泵電機進行相應的控制，真正實現(xiàn)節(jié)約水資源。理圖、PCB圖的繪制，并完成了硬件系統(tǒng)實物的制作。個模塊的模塊化程序。合設計任務書的要求。據(jù)初步測算，系統(tǒng)成本遠遠低于市場所售其它同類產(chǎn)品，而且該系統(tǒng)具有應用范圍廣、操作簡單、可靠性高等優(yōu)點，具有一定的推廣價值。

　　

【正文】 高的時候，這時水位狀態(tài)顯示界面多了一個向上的箭頭“↑”代表直流電機正轉(zhuǎn)，此時觀察直流電機正在正轉(zhuǎn)。當調(diào)整的水位值比系統(tǒng)預設的最小水位值還要低的時候，這時水位狀態(tài)顯示界面多了一個向下的箭頭“↓”代表直流電機反轉(zhuǎn)，此時觀察直流電機正在反轉(zhuǎn)。如果報警開關全都打開，這時蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，語音模塊分 別發(fā)出水位超上限或發(fā)出水位超下限的提醒，同時報警的 LED 燈點亮。其電機正轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面的反映如圖 46 所示。電機反轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面的反映如圖 47 所示。電機旋轉(zhuǎn)如圖48所示。 LED 燈報警如圖 49 所示。 圖 46 電機正轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面 圖 47 電機反轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面 圖 48 直流電機進行正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 圖 49 LED 報警 29 上位機監(jiān)控功能 具有串口通信的功能，通過串行連線和電腦相連接，電腦作為上位機通過VB 程序軟件編寫監(jiān)控程序，波特率為 9600，選擇好相應的端口并打開， 對水位監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送相應的協(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的動作 [15]。通過設計把通信協(xié)議格式有開始符 (A),地址（ E1）由撥碼開關接 P0 產(chǎn)生，命令符一位，數(shù)據(jù)，結(jié)束符（ F）組成。水位監(jiān)控上位機監(jiān)控程序由專用的 VB 程序編寫打包得到，可以分別設置水位上、下限，以及把報警開關的命令發(fā)送給下位機水位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過串口收到的數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)相應的命令進行相應的動作。同時下位機水位監(jiān)控系統(tǒng)能實時的把水位信息傳送給上位機，這樣就給運行人員帶來了明確的實時水位信息。打開上位機軟件界面 如圖 50所示。 圖 50 上位機軟件界面 打開監(jiān)控軟件后，根據(jù)實際要求找到相應的端口，在監(jiān)控軟件中，通過選擇相應的端口，上位監(jiān)控系統(tǒng)就可以顯示當前水位。通過對比下位機得到結(jié)果，顯示如圖 51 所示，實時水位如圖 52所示。 圖 51 水位顯示 30 圖 52 實時水位 水位監(jiān)控系統(tǒng)中上位機軟件對水位上、下限的默認值進行初始化。如果要進行水位上、下限修改，必須要輸入四位數(shù)字，系統(tǒng)才能對水位上、下限值進行設置，否則彈出相應提示。進行水位上限設置如圖 53 所示。 圖 53 水位上限值設置 設置水位下限值，點擊相應 的水位下限設置按鈕，把水位監(jiān)控系統(tǒng)相應的下限值修改為所需要輸入的值。水位下限設置如圖 54 所示。 圖 54 水位上下限值修改 31 水位監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件還設置了能通過電腦修改報警開關的功能，通過點擊界面中的報警開關按鈕，報警打開，如圖 55 所示。當按鈕在打開報警的狀態(tài)的時，點擊它，就把水位監(jiān)控系統(tǒng)所有報警開關修改為 ON。報警修改后如圖56 所示。當按鈕在關閉報警的狀態(tài)的時，點擊它，就把水位監(jiān)控系統(tǒng)所有報警開關修改為 OFF。報警關閉修改后如圖 57 所示。報警修改后如圖 58 所示。 圖 55 打開報警界面 圖 56 系統(tǒng)報警修改為 ON 圖 57 關閉報警界面 32 圖 58 系統(tǒng)報警修改為 OFF 設計課題的誤差及缺陷分析 水位監(jiān)控系統(tǒng)采用了電位器進行模擬水位監(jiān)控，當達到最低水位 0米時需要 電壓，實際只要 ,存在 的誤差，所以在實際應用的時候要進行誤差補償。 水位監(jiān)控系統(tǒng)的程序是利用 C51 編寫，由于在編譯的時候需要把 C51 編寫的程序轉(zhuǎn)換為匯編，從而在延時函數(shù)上有將近 1ms 的誤差。 系統(tǒng)的密碼不能進行掉電保存，從而在忘記密碼時需要對系統(tǒng)進行復位。在應用中應加入保存。 上位機監(jiān)控軟件采用 的是 VB 編寫的上位機水位監(jiān)控系統(tǒng)程序，采用串口通信，從而限制了使用距離，可以通過轉(zhuǎn)成無線或光纖。 時間顯示沒加電池，在掉電情況下時間不走，在實際應用中應加上電池。 設計體會 水位監(jiān)控系統(tǒng)的設計是對課堂學習效果的檢驗，更是對學習課外知識能力的一種肯定。 針對水位監(jiān)控系統(tǒng)的設計，從最開始選擇課題，到初步確定設計方案，以及后續(xù)利用專用軟件對所需電路、程序嚴格按照要求進行設計，整個過程涉及到了問題的研究以及可行性分析，與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。 在對設計選擇所需要的各個模塊過程中，能不斷加強對單片機的綜合應用能力 ，對水位監(jiān)控系統(tǒng)中的每個模塊功能也得到了更好的理解，并 對水位監(jiān)控系統(tǒng)的上位機軟件的編寫有了更深一步的了解。 通過設計，加強了單片機系統(tǒng)開發(fā)的能力，提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決的問題能力，深刻影響著以后的學習和工作。 33 結(jié)束語 設計課題為水位監(jiān)控系統(tǒng)的設計，從選擇課題開始，不斷的通過互聯(lián)網(wǎng)和圖書館查找相關資料，然后制定了設計計劃。通過老師的指導，先后完成了課題設計任務書的內(nèi)容，課題開題報告的編寫、外文翻譯的書寫、對水位監(jiān)控系統(tǒng)的設計方案等進行了確定。通過相關軟件對相關實物進行設計和制作，然后進行調(diào)試，編寫設計論文 說明書等。這個過程，雖然時間不長，但收獲卻很多，對單片機以及其他相關知識有了更加深入的探究和了解，也讓學習能力、編程能力、動手能力以及各種相關軟件的使用能力有了明顯提高。 水位監(jiān)控系統(tǒng)的設計主要以操作方便、實時性、能和電腦通信、適用廣泛的設計思路來進行設計、制作的。水位監(jiān)控系統(tǒng)與其他的監(jiān)控系統(tǒng)相比較，設計的系統(tǒng)具有成本低、操作簡單、易懂、維護方便、系統(tǒng)軟件升級容易等優(yōu)點，不僅能適用于大型水庫的水位監(jiān)控，也適合于普通家庭水塔水位的監(jiān)控，同時也可以利用本系統(tǒng)對水資源進行合理利用。 在設計的這段日子里，通過不斷努 力學習和分析，不斷咨詢指導老師以及在指導老師不為辛苦的指導，終于給水位監(jiān)控系統(tǒng)設計畫上了句號，實現(xiàn)了預想的功能。但是有些方面還是需要改進的，比如系統(tǒng)密碼能加入掉電保存芯片，對數(shù)據(jù)進行加密，通信連接方式改用無線 WIFI 傳播方式，使其傳輸數(shù)據(jù)距離更遠。在以后的學習中，對于水位監(jiān)控系統(tǒng)的設計，功能要不斷加強、不斷優(yōu)化。 34 參考文獻 [1] 王雪梅 .水資源研究發(fā)展態(tài)勢 [J].地球科學進展 .～ 256 Wang Xue resources research and development trend [J]. advance in earth ～ 256(in Chinese) [2] 吳再群 .基于單片機的水位控制系統(tǒng) [J].電子科技 . ～ 65 Wu Zai qun. 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