【正文】 器　　壓阻式傳感器是用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制作擴(kuò)散壓敏電阻；硅平膜片在微小變形時(shí)有良好的彈性特性，當(dāng)硅片受壓后，膜片的變形使擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生變化；此變阻器容易受外部環(huán)境的影響，如溫度，從而造成測量不準(zhǔn)確，而且體積一般比較大，不易安裝、不易攜帶；一般其精確度也比較低。同時(shí)，結(jié)露過快，變送器的使用壽命也會(huì)大大縮短。方案一：壓力傳感器 目前的液位壓力傳感器大部分是投入式靜壓液位變送器，而投入式靜壓液位傳感器只有參考大氣壓才能進(jìn)行準(zhǔn)確測量，然而連接電纜中的通氣會(huì)受到環(huán)境的影響，造成氣管內(nèi)壁冷凝，結(jié)露?！袼豢刂葡到y(tǒng)中傳感器的選用論證系統(tǒng)考慮的要求，在對(duì)器件的選擇過程中，側(cè)重于對(duì)傳感器的選擇。(3)調(diào)整控制電路用三極管和電阻等元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路接到家用電水泵上來調(diào)節(jié)水位。 系統(tǒng)整體方案　 液位控制系統(tǒng)由上圖可觀察到此液位控制系統(tǒng)工作如下：傳感器通過對(duì)液面進(jìn)行測量，輸出模 擬信號(hào)，再通過STC89C51單片機(jī)的運(yùn)算控制，在LED上進(jìn)行顯示,通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警,報(bào)警顯示之后再通過對(duì)閥門的開啟實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電動(dòng)機(jī)。此系統(tǒng)使用過程中采用穩(wěn)壓電路能夠準(zhǔn)確地把輸入的電平送給單片機(jī)不會(huì)產(chǎn)生誤判的情況,由于STC89C51單片機(jī)有四端口32引腳能夠非常方便地設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。另外，此方案不能精確測量出液位高度，銅絲長時(shí)間沁在水中表面會(huì)發(fā)生氧化，長時(shí)間會(huì)是系統(tǒng)的誤判率升高。 方案一方框圖 方案二：本方案采用單片機(jī)STC89C51作為我們的控制芯片,主要工作過程是當(dāng)水塔中的水在低水位時(shí),水位探測傳感器送給單片機(jī)一個(gè)高電平,同時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈變亮。當(dāng)在正常的水位時(shí)候,送給NE555為1/3VCC2/3VCC的電平,即保持前一個(gè)水泵不加水的狀態(tài)。要準(zhǔn)確測量水位需選用合理的測距模塊，經(jīng)過分析和比較幾種傳感器的功能和原理，此次用超聲波測距模塊來解決這個(gè)問題。當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)利用單片機(jī)控制進(jìn)水閥或水泵，使水位能迅速調(diào)整到預(yù)定值；（2）能通過鍵盤對(duì)水位控制的閾值進(jìn)行設(shè)置；（3）能通過數(shù)碼管、液晶顯示器或PC機(jī)顯示當(dāng)前水位值及水位閾值等信息；(4)要求水位控制精度在5%以內(nèi)。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為基礎(chǔ)，用超聲波傳感器測量水位并將水位高度實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器上；用發(fā)光二極管直觀顯示水位當(dāng)前狀態(tài)；水位最高與最低值能在按鍵上調(diào)節(jié)的智能水位控制系統(tǒng)。所以這一切問題的存在，都在呼喚一種簡單經(jīng)濟(jì)的水位檢測報(bào)警控制系統(tǒng)的誕生。并且目前，我國住宅小區(qū)樓房自來水供水系統(tǒng)主要采用高塔供水，既在樓頂或者另外建設(shè)的高塔上面建個(gè)蓄水池以保證用戶水壓的恒定。 在許多工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，需要對(duì)系統(tǒng)的液位或物料位進(jìn)行監(jiān)測，特別是對(duì)具有腐蝕性的液體液位的測量，傳統(tǒng)的電極法是采用差位分布電極，通過給電脈沖來檢測液面，電極長期浸泡在液體中，極易被腐蝕、電解、失去靈敏性，因而對(duì)測試設(shè)備的抗腐蝕性要求較高。其人機(jī)交互性強(qiáng), 功能強(qiáng)大, 控制精度高, 能夠方便地與上位機(jī)通訊, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。如今隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電子產(chǎn)品制造工藝成熟,批量生產(chǎn)降低了產(chǎn)品價(jià)格?；趩纹瑱C(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄河系學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明 2河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告 3摘要 6ABSTRACT 61. 緒論 7 研究背景 7 7 8 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 8 設(shè)計(jì)任務(wù) 8 設(shè)計(jì)要求 8 要求分析 83. 系統(tǒng)方案論證與選擇 8 8 系統(tǒng)整體方案 10 各單元電路方案論證 10 主要模塊簡介 11 核心芯片STC89C51單片機(jī) 11 1602液晶顯示器 144. 硬件電路設(shè)計(jì) 17 單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)電路 18 18 水位調(diào)整及其報(bào)警電路 19 205. 程序設(shè)計(jì) 20 20 水位控制系統(tǒng)主程序 206. 實(shí)物調(diào)試與測試 21 21 測試結(jié)果分析 217. 結(jié)束語 22參考文獻(xiàn) 23致 謝 24附 錄 25河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目審批表 33河西學(xué)院物理與機(jī)電工程學(xué)院指導(dǎo)教師指導(dǎo)畢業(yè)論文情況登記表 34河西學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師評(píng)審表 35河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表 361. 緒論 研究背景 水位自動(dòng)控制技術(shù)越來越頻繁地進(jìn)入到自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的視線。傳統(tǒng)的水位控制系統(tǒng)雖結(jié)構(gòu)簡單,但功能單一,無法實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,且通用性差。人們開始意識(shí)到采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)水位控制。且價(jià)格低廉, 通用性、實(shí)用性強(qiáng), 能夠在稍作改造后或直接用于諸如自來水廠的儲(chǔ)水池、爆氣池, 污水處理廠、化學(xué)工廠的各類液體池以及電廠一的鍋爐氣泡等需要水位自動(dòng)控制的場合。超聲波液位檢測系統(tǒng)，利用了超聲波傳感技術(shù)的原理，采取一種非接觸式的測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)系統(tǒng)中液位或物料位的檢測；而且超聲波具有很好的指向性和束射特性，人耳聽不見，一般不會(huì)對(duì)人體造成傷害檢測工程方便、迅速、易做到實(shí)時(shí)控制，而且測量精度又能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，所以有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。目前大多數(shù)的住宅小區(qū)都是采用人工加水的辦法，即當(dāng)水用完的時(shí)候，就人工開啟水泵進(jìn)行加水，十分不便。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn),而自動(dòng)控制原理, 依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),保持水壓恒定以滿足用水要求, 從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量，而且成本低，安裝方便，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水位的理想裝置。 設(shè)計(jì)要求（1）控制容器的水位在某一值附近。 要求分析根據(jù)該設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求分析知該系統(tǒng)中測量水位這是一個(gè)重要部分，只有準(zhǔn)確的測量出了水位才能用單片機(jī)控制其余硬件電路做出響應(yīng)。3. 系統(tǒng)方案論證與選擇方案一：本方案采用555電路進(jìn)行控制，即當(dāng)水位探測傳感器探測到低水位時(shí)送一個(gè)低于1/3VCC的低電平給NE555芯片,555的輸出即為高電平驅(qū)動(dòng)水泵加水。當(dāng)水位居于高水位時(shí),給NE555電路一個(gè)高電平,這時(shí)NE555輸出電平翻轉(zhuǎn)為低電平,不能驅(qū)動(dòng)水泵,水泵停止加水。STC89C51單片機(jī) 水泵控制電路 顯示部分供水系統(tǒng)電源電路 超聲波 傳感器圖32 方案二方框圖方案論證：第一種方案設(shè)計(jì)使用起來比較方便也簡單,不用編程等軟件方面的設(shè)計(jì)，但是沒有穩(wěn)壓電路,使輸入NE555芯片的電平十分不穩(wěn)定,容易發(fā)生誤判水位引起混亂的情況,且NE555電路只有一個(gè)輸出端,不能接顯示系統(tǒng),所以不能完成顯示功能。第二種方案中使用了單片機(jī)芯片和超聲波傳感器，單片機(jī)控制和超聲波測距技術(shù)是信息時(shí)代用于精密測量的技術(shù)。綜上,我們已經(jīng)清楚地看到了兩種方案的優(yōu)劣,要能夠很好地完成本次設(shè)計(jì)的各個(gè)指標(biāo)和達(dá)到設(shè)計(jì)的目的,我們選擇第二種方案作為我們的設(shè)計(jì)方案。 各單元電路方案論證(1)能使單片機(jī)工作的最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、外部晶振和單片機(jī)STC89C51組成(2)顯示電路用LCD1602，指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊。(4)聲音報(bào)警電路在停電或者水泵由于故障而無法上水時(shí)，聲音報(bào)警啟動(dòng)，以便及時(shí)做出處理。方案設(shè)計(jì)過程中主要對(duì)以下幾種傳感器做了比較。露水滴到電子器件和傳感器上，會(huì)影響精度或者輸出漂移。此壓力傳感器容易受到環(huán)境的影響而造成測量不準(zhǔn)確，并且安裝不方便。不能滿足設(shè)計(jì)的需要，所以不選擇。它雖然體積小，但是具有其它大型傳感器所具有的功能，安裝使用方便而且不受被測物體的顏色影響，有許多特設(shè)功能，如：具有自診斷LED 顯示和按鍵設(shè)定功能、溫度補(bǔ)償功能、可選擇模擬量或開關(guān)量輸出等；其供電電壓為10～30V，測量范圍為30mm～300mm，輸出電壓0V～10V，輸出電流為4mA～20mA， 歐，外形分為直線型和直角型。 綜上，此次我們選用超聲波傳感器，主要原因有：超聲波傳感器可以不用與液體接觸，管理比較方便。超聲波傳感器所具有的條