【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】樓宇水塔水位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】樓宇水塔水位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì),電氣設(shè)計(jì),自動(dòng)化,論文,樓宇,水塔,水位,檢測,系統(tǒng),設(shè)計(jì) I本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）(2015 屆)樓宇水塔水位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名 實(shí)際指導(dǎo)教師 助教 名譽(yù)指導(dǎo)老師 助教 2015 年 5 月學(xué)號(hào)：合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1摘 要社會(huì)在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，人們的生活水平也在逐步提高和發(fā)展，我們的生活已經(jīng)越來越離不開便捷的全自動(dòng)控制系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)發(fā)展是其中的一個(gè)不可或缺的重要分支，單芯機(jī)具有高可靠性，高性價(jià)比，低功耗，低電壓等優(yōu)點(diǎn)，以單片機(jī)為核心的全自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用前景和使用范圍。本篇論文是基于單片機(jī)的水塔水位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要是針對應(yīng)用單片機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行技術(shù)，使得水塔水位始終保持在一定范圍內(nèi)，從而確保連續(xù)正常的供水。本設(shè)計(jì)是以STC89C51單片機(jī)為核心的水塔水位檢測系統(tǒng)，用以檢測水位并對其進(jìn)行控制、報(bào)警以及相應(yīng)的處理功能，同時(shí)在Proteus仿真軟件環(huán)境中進(jìn)行仿真測試。測試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有一定的檢測和控制功能，并且能夠應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中。關(guān)鍵詞：水位檢測；單片機(jī)；報(bào)警；合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2AbstractSociety in constant development and progress, people's living standards are also gradually increase and development, our life is getting more and more inseparable from the convenience of automatic control system of microcomputer development is one of the indispensable important branch, single core machine has high reliability, high cost performance, low power consumption, low voltage, etc, with the single chip processor as the core of automatic control system has a wide range of application prospect and using range. This paper is based on single chip microcomputer water tower water level detection system design. Design of the system is mainly aimed at the application of single chip microcomputer automatic operation technology, makes the water tower water level always stay within a certain range, to ensure normal water supply continuously. This design takes STC89C51 microcontroller as the core of the water tower water level detection system, used to detect water level and carries on the control, alarm, and corresponding processing functions, at the same time in the environment of Proteus simulation software simulation test. Test results show that the designed system has certain detection and control function, and can be applied in the actual production of life. Keywords: Level; controlmicrocontroller; alarm;合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）3目 錄摘 要 1ABSTRACT2目 錄 31 緒論 51.1 研究背景 51.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 51.3 研究目的與意義 62 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 72.1 設(shè)計(jì)要求 72.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 72.3 系統(tǒng)工作原理 83 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 83.1 硬件設(shè)計(jì) .83.2 中央處理器模塊 123.3 繼電器控制閥門模塊 133.4 水位檢測系統(tǒng)的整體電路仿真圖 134 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .144.1 軟件功能概述 144.2 主程序設(shè)計(jì) 144.3 LED 顯示子程序 155 聯(lián)調(diào)與測試 165.1 調(diào)試過程 165.2 硬件調(diào)試 165.3 軟件調(diào)試 165.4 功能實(shí)現(xiàn) 16結(jié)論 .17致謝 .18參考文獻(xiàn) .19附錄 A：系統(tǒng)原理圖 .20合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4附錄 B：系統(tǒng) PCB 圖 .21附錄 C：系統(tǒng)仿真圖 .22附錄 D：系統(tǒng)源程序 .23合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）51 緒論1.1 研究背景在現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)遇到測量液體液位的問題。國家工業(yè)在迅速發(fā)展，液體液位測量技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到化學(xué)化工、醫(yī)學(xué)藥物、食品安全、石油開采等各行各業(yè)中。液氧、液氮等低溫液體現(xiàn)如今也得到了廣泛的應(yīng)用，因此，作為貯存相應(yīng)低溫液體的容器也要保證能承受其相應(yīng)的載荷；在冶煉工業(yè)中，鍋爐汽包液位、除氧器液位、汽輪機(jī)凝氣器液位、高、低壓加熱器液位等，保持在一定范圍內(nèi)是設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)保障；在實(shí)際科研與學(xué)習(xí)當(dāng)中也經(jīng)常會(huì)遇到需要進(jìn)行液位測量與控制的實(shí)驗(yàn)裝置。本設(shè)計(jì)是基于STC89C51單片機(jī)為核心部件設(shè)計(jì)的水塔水位控制系統(tǒng)。主要是利用單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，包括電路測量部分、實(shí)時(shí)顯示液位輸出部分以及水位高低控制部分，同時(shí)也添加了蜂鳴器報(bào)警裝置。本設(shè)計(jì)沒有具體的數(shù)值設(shè)定，僅是理論上設(shè)計(jì)了某些電路部分，待實(shí)際應(yīng)用檢測后可進(jìn)一步改進(jìn)和推廣。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)液位監(jiān)測，液位顯示，自動(dòng)報(bào)警（包括低水位報(bào)警和高水位報(bào)警兩種） ，液位控制功能。單片機(jī)使用技術(shù)、傳感器技術(shù)、C語言程序編寫等技術(shù)是本設(shè)計(jì)主要用到的技術(shù)參考。同時(shí)本文也概述了相應(yīng)液位控制系統(tǒng)的工作原理，另附C語言源程序和程序設(shè)計(jì)流程圖，以及電路接口原理和電路圖等。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀就目前而言，生活生產(chǎn)中能夠進(jìn)行液位測量的相關(guān)裝置種類繁多，但液位測量、數(shù)據(jù)顯示、液位監(jiān)控、報(bào)警及處理等功能同時(shí)具有的液位測量裝置卻少之又少。在某些工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，單獨(dú)的數(shù)據(jù)測量功能已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求，對批量型數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，實(shí)時(shí)差錯(cuò)分析，后期處理控制、工藝流程改善、資源優(yōu)化等一系列工作才是實(shí)際生產(chǎn)需要解決的問題。為了取得批量型數(shù)據(jù)，以及可靠的分析資料，常常需要持久、全方面的監(jiān)控記錄。針對于液位測量這一領(lǐng)域，比如大規(guī)模水域、城市居民用水等方面，大批量、全方位的數(shù)據(jù)采集，以及記錄和分析都具有重要意義。對某些液位的變化進(jìn)行測定分析，在一定程度上可以使人們有效的對自然災(zāi)害預(yù)警以及提供可靠的數(shù)據(jù)支持，從而進(jìn)一步改善我們的生存條件。單片機(jī)其實(shí)就是一個(gè)縮小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把能夠處理數(shù)據(jù)的中央處理器CPU、存儲(chǔ)器（RAM 與ROM)、各種 I/O端口以及中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)時(shí)器等功能綜合在一起的集成電路芯片。單片機(jī)的指揮控制中心是其中央處理器CPU，執(zhí)行命令和讀取程序都是由其完成。指令與各個(gè)部分的關(guān)系往往比較復(fù)雜，如與外部電路、單片機(jī)核心電路、寄存器等各功能部件均有可能存在某種關(guān)系，因此，CPU需要通過復(fù)雜的時(shí)序電路來完成不同的指令功能。為了創(chuàng)造更好的設(shè)計(jì)條件，本設(shè)計(jì)采用軟硬件結(jié)合的方式，因?yàn)檐浖脑O(shè)計(jì)方法直合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）6接決定了硬件的要求。本設(shè)計(jì)用到的單片機(jī)（STC89C51）具有功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)也相對簡單。另外，單片機(jī)的一個(gè)重要“組成”部分就是C語言，為了在一定程度上提高開發(fā)效率，本設(shè)計(jì)對C語言的編寫要求能夠很好地掌握。圖 1 系統(tǒng)整體方案1.3 研究目的與意義無論是科技落后的遠(yuǎn)古時(shí)代，還是科技發(fā)達(dá)的今天，水在我們的生產(chǎn)和生活中都扮演著不可或缺的重要角色。一旦失去了水，不僅會(huì)給我們的生產(chǎn)生活帶來一定的影響，更可能會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損害和人身安全。因此，良好的供水系統(tǒng)是我們生產(chǎn)生活的重要組成部分，也正因如此，供水的安全問題，供給水量多少的問題是整個(gè)供水系統(tǒng)的最基本要求，但要如何建立一個(gè)這樣的供水系統(tǒng)？這是一個(gè)很值得我們研究的課題。自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的迅猛發(fā)展源自于現(xiàn)代各項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是本文涉及到的傳感技術(shù)，信息處理技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等。它在現(xiàn)代工業(yè)，生產(chǎn)生活，科研領(lǐng)域等都發(fā)揮了重大作用。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的提高，人們生活水平的改善，我們對液位的檢測精度也要求越來越高。微型計(jì)算機(jī)具有穩(wěn)定性能好，性價(jià)比高，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，使其擁有越來越廣泛的用途，并且隨著單片機(jī)的推廣與普及，微機(jī)控制系統(tǒng)也贏得了屬于自己的領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)為了更好的了解單片機(jī)的組成部分和控制原理，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)出“基于單片機(jī)的水塔水位控制”的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單片機(jī)控制的水位系統(tǒng)不僅穩(wěn)定可靠，而且硬件電路簡單，軟件功能完善，單片機(jī)的性能得到了充分的發(fā)揮。STC89C51單片機(jī)模塊水 位 傳 感 器 模 塊晶 振 電 路復(fù) 位 電 路單 位 數(shù) 碼 管顯 示狀 態(tài) 指 示 燈繼 電 器 控 制端蜂 鳴 器合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）72 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求：⑴利用 STC89C51 單片機(jī)及蜂鳴器、繼電器、水位傳感器等器件進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)；⑵將檢測到的水塔液位變化信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)調(diào)理電路整形處理后輸入單片機(jī)；⑶單片機(jī)對輸入的信號(hào)（TTL 電平）進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，在 LED 數(shù)碼管上顯示當(dāng)前水位，當(dāng)出現(xiàn)低水位和高水位時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，同時(shí)信號(hào)燈亮。原始數(shù)據(jù)：水位傳感器；STC89C51 單片機(jī)；指示燈；蜂鳴器。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案水塔水位控制原理如圖 1 所示，圖中虛線表示水位正常變化范圍，正常情況下，水位應(yīng)保持在虛線之內(nèi)。系統(tǒng)中 A 處于低水位臨界處 ，C 處于高水位臨界處，B 處于正常水位之間。A 接電源，B、C 通過一個(gè)電阻后與地相接。本設(shè)計(jì)水塔由人為供水，以達(dá)到對水位增減調(diào)節(jié)的目的。接通電源，開始無水時(shí)，水位處于低水位下限，相應(yīng)指示燈亮，蜂鳴器報(bào)警，此時(shí)屬于低水位報(bào)警。緩慢供水時(shí)，水位上升，當(dāng)水位進(jìn)入正常范圍時(shí)，相應(yīng)指示燈亮，報(bào)警結(jié)束。繼續(xù)緩慢供水，當(dāng)水位達(dá)到上限時(shí)，由于水的導(dǎo)電作用，B、C 接通電源。相應(yīng)指示燈亮，蜂鳴器報(bào)警，此時(shí)屬于滿水位報(bào)警，可以停止供水。在此設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，檢測信號(hào)由水塔中的液位傳感器檢測，該傳感器共可以檢測 4 個(gè)水位，在相應(yīng)的水位會(huì)傳遞出相應(yīng)的信號(hào)給單片機(jī)，進(jìn)而使單片機(jī)控制相應(yīng)的指示燈亮和蜂鳴器報(bào)警，下文會(huì)詳細(xì)介紹該傳感器的選擇和工作原理。圖 2 水塔水位控制原理圖合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）82.3 系統(tǒng)工作原理當(dāng)水塔里的水位在低水位及以下的時(shí)候，傳感器檢測信號(hào)并傳給穩(wěn)壓電路，通過穩(wěn)壓轉(zhuǎn)再換成相應(yīng)的低電平。當(dāng)單片機(jī)收到該低電平時(shí)，相應(yīng)指示燈亮，蜂鳴器報(bào)警，表示水塔里已經(jīng)沒有水了或者是已經(jīng)處于低水位狀態(tài)了，需要人為開始給水塔加水。當(dāng)水位緩慢上升到正常水位范圍時(shí)，相應(yīng)指示燈亮，蜂鳴器報(bào)警結(jié)束。當(dāng)繼續(xù)加水，水位達(dá)到高水位時(shí)，傳感器再次傳送給單片機(jī)一個(gè)低電平，相應(yīng)指示燈亮，蜂鳴器報(bào)警，應(yīng)該停止加水。同樣，當(dāng)水位從高水位到低水位下降時(shí)，單片機(jī)會(huì)再次根據(jù)傳感器輸入的相應(yīng)的信號(hào)，來控制不同的指示燈亮或者滅，蜂鳴器報(bào)警或是正常。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件設(shè)計(jì)3.1.1 水塔水位的硬件原理圖如圖 3-1 所示原理圖共分 11 個(gè)模塊，其中電路模塊有 7 個(gè)模塊，下文將逐一介紹，其余均為相應(yīng)元件模塊。合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）9圖 3-1 水位原理圖合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）103.1.2 傳感器的選擇。本設(shè)計(jì)能夠成功的關(guān)鍵之一就是液位傳感器的選擇,因?yàn)閭鞲衅鞯臏?zhǔn)確性直接決定了水塔水位控制的精度.假如傳感器選擇不得當(dāng),可能會(huì)造成數(shù)碼管顯示值混亂，要么反應(yīng)的不是水塔內(nèi)部真實(shí)液位值，要么就會(huì)引起報(bào)警混亂，導(dǎo)致加水或放水不得當(dāng)。 用于水塔液位檢測的傳感器有多種選擇,如超聲波傳感器、電容傳感器、紅外傳感器、以及直接利用水的導(dǎo)電性感應(yīng)水位高低，根據(jù)電路是否接通來判斷水位是否達(dá)到了相應(yīng)的水位。其中，超聲波傳感器能夠不受被測水位的深度和水體導(dǎo)電性影響，但檢測精度不高，并且價(jià)格也相對較高，所以市場競爭力不強(qiáng)，不能夠被廣泛的應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中，另外，超聲波傳感器與單片機(jī)的接口電路相對復(fù)雜，需要進(jìn)行相應(yīng)的模/數(shù)轉(zhuǎn)，才能夠正常使用。若使用電容式傳感器，則檢測功能容易實(shí)現(xiàn)，但要求水位的變化不能太快，檢測距離也有一定限制，因此也不適合本設(shè)計(jì)選用。 若使用紅外傳感器，則需要利用液面和容器的反射構(gòu)成一定的薄膜干涉，當(dāng)水塔內(nèi)部有水時(shí)，由于水塔水位液面反射光的干涉，從而使紅外線傳感器能夠接收相應(yīng)的信號(hào)，進(jìn)而能夠檢測到水位高低。然而，紅外線傳感器不僅安裝繁瑣復(fù)雜，并且價(jià)格也比較高。最后就是直接利用水的導(dǎo)電性,根據(jù)電路是否接通來判斷水塔水位是否達(dá)到了相應(yīng)的液面位置。這種方式不僅安裝操作簡單，高度靈活，而且價(jià)格低廉。其結(jié)構(gòu)如下示意圖3-2：圖 3-2 水位傳感器示意圖3.1.3 系統(tǒng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的主要作用是使液位傳感器輸入的信號(hào)能夠穩(wěn)定的輸入到 STC89C51 單片vccP23P22P21P20合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11機(jī)中，是整個(gè)電路能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。電路如圖 3-3 所示圖 3-3 穩(wěn)壓電路圖3.1.4 水位顯示電路水位顯示電路是利用LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位，LED數(shù)碼管具有價(jià)格低，顯示亮度高，驅(qū)動(dòng)方式簡單等特點(diǎn)，是常用的顯示器件，它的組成包括7個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，字形如同一個(gè)“8”字，它們不僅可以共陰極也可以共陽極，并且具有大致相同的使用方法，二極管需要顯示的數(shù)字由解碼電路得到的數(shù)碼來決定。本設(shè)計(jì)將選擇一個(gè)共陽極數(shù)碼管作為液位顯示器，因?yàn)閱纹瑱C(jī)在復(fù)位以后，它的引腳會(huì)出現(xiàn)高電平，所以，復(fù)位后數(shù)碼管一般情況下可能會(huì)不顯示數(shù)字。如下所示示意圖：圖 3-4-1 數(shù)碼管模型 圖 3-4-2 共陽數(shù)碼管接法合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）123.1.5 振蕩電路STC89C51 的產(chǎn)生方式可以有兩種，內(nèi)部方式和外部方式，由于實(shí)際需要和操作問題，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部方式，即振蕩方式。MCS-51 內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，可以構(gòu)成一個(gè)振蕩器，該放大器的輸入端和輸出端分別是它的兩個(gè)引腳 XTAL1、XTAL2。STC89C51具有自己的內(nèi)部振蕩電路，但必須外接元件才能形成時(shí)鐘。圖 3-5 晶振電路的設(shè)計(jì)3.1.6 復(fù)位電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式。 23 4 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）13圖 3-6 復(fù)位電路3.1.7自動(dòng)報(bào)警電路本系統(tǒng)會(huì)在兩種情況下出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象： 一是當(dāng)水塔無水，或水位處于低水位線及低水位線以下時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警；二是當(dāng)水塔水位處于高水位線及高水位線以上時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警；蜂鳴器發(fā)聲需要一定的電流驅(qū)動(dòng)，由于單片機(jī)引腳輸出電流小，TTL 電平也無法驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，因此驅(qū)動(dòng)蜂鳴器需要一個(gè)三極管進(jìn)行放大。電路圖如下：圖 3-7 自動(dòng)報(bào)警電路的接線圖3.2 中央處理器模塊一個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的接收與處理顯示，繼電器驅(qū)動(dòng)與報(bào)警，都需要一個(gè)強(qiáng)大的中央處理器，并且該處理器還要具有一定的穩(wěn)定性、可靠性以及較高的性價(jià)比，因此，本設(shè)計(jì)我們選用 STC89C51 作為系統(tǒng)的中央處理器。合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）143.3 繼電器控制閥門模塊該模塊需要實(shí)現(xiàn)的主要功能就是用一個(gè)小電流控制一個(gè)大電流進(jìn)而達(dá)到一定的驅(qū)動(dòng)效果。能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的器件包括晶體管、晶閘管、繼電器等，但它們適用的場合往往不盡相同，比如晶體管和晶閘管由于其有較小的負(fù)載能力和較高的開關(guān)速度，常常被用于某些高頻場合。而繼電器則與之相反，它具有較大的負(fù)載能力和較小的開關(guān)速度，常常被用于某些低頻場合。但在本設(shè)計(jì)中僅需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)閥門，并且對開關(guān)速度要求不高，負(fù)載也不需要太大，所以，本設(shè)計(jì)選用一般的繼電器即可滿足要求。3.4 水位檢測系統(tǒng)的整體電路仿真圖該仿真圖在傳感器模塊分別使用了四個(gè)開關(guān)來代替了相應(yīng)的水位，當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)，系統(tǒng)顯示為滿水位狀態(tài)，人為調(diào)節(jié)開關(guān)的斷開與閉合表示控制當(dāng)前水位，同時(shí)數(shù)碼管顯示當(dāng)前所在水位數(shù)字，相應(yīng)指示燈亮起。圖 3-8 電路仿真圖合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）154 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件功能概述軟件是一個(gè)自控系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能完善程度直接影響了一個(gè)系統(tǒng)是否能夠最大化的發(fā)揮作用，在一個(gè)系統(tǒng)確定下來硬件以后，硬件的各個(gè)部分如何能夠協(xié)調(diào)穩(wěn)定的工作關(guān)鍵就在于軟件的指導(dǎo)和系統(tǒng)的嚴(yán)密監(jiān)控，同時(shí)，優(yōu)異的軟件對系統(tǒng)后期的升級優(yōu)化有相當(dāng)大的幫助。4.2 主程序設(shè)計(jì)主程序如圖4-1所示。當(dāng)系統(tǒng)通電開始工作時(shí)，傳感器檢測水塔水位深度，所測信號(hào)輸入單片機(jī)并與設(shè)定值相比較。如果測量值低于下限值，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，此時(shí)緩慢加水；如果測量值高于上限值，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，此時(shí)可停止加水；如果測量值在設(shè)定值范圍內(nèi)，則系統(tǒng)正常，并由LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位值。合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）16圖 4-1 主程序圖4.3 LED 顯示子程序LED顯示子程序的主要任務(wù)是完成液對當(dāng)前水位值的顯示，本系統(tǒng)采用的是LED 數(shù)碼管用于顯示當(dāng)前液位值，因此，只需要送數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)即可。開 始傳 感 器 測 量測 量 值 低 于 下 限 值測 量 值 高 于 上 限 值測 量 值 等 于 上 限 值報(bào) 警 提 示 加 水正 常 狀 態(tài) 不 加 水報(bào) 警 提 示 停 止 加 水系 統(tǒng) 報(bào) 警 繼 續(xù) 加 水顯 示 液 位 高 度結(jié) 束YYYNNN合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）175 聯(lián)調(diào)與測試5.1 調(diào)試過程對于一個(gè)自控系統(tǒng)而言，調(diào)試一般需要進(jìn)行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，在一定的分析設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，可以一邊進(jìn)行硬件制作，一邊進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，這樣對問題的及時(shí)分析和解決有很大幫助，不容易出現(xiàn)太多問題積累的現(xiàn)象，不至于后期出現(xiàn)一個(gè)問題導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)全部檢查，進(jìn)而也就不會(huì)在調(diào)試這一環(huán)節(jié)浪費(fèi)大量時(shí)間。而在軟件編寫過程中，最好是分模塊編寫，在硬件調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，就可以做系統(tǒng)整體的調(diào)試，而本設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵就是運(yùn)用了聯(lián)機(jī)調(diào)試。5.2 硬件調(diào)試系統(tǒng)通電后觀察系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，如果不能，則根據(jù)原理圖對電路進(jìn)行分模塊檢測，看是否存在不正常焊接問題，如果焊接不存在問題，則再進(jìn)一步檢測下一環(huán)節(jié)，直到找出問題并解決問題。如果所有檢測均正常，但系統(tǒng)仍不能正常運(yùn)行，則需要對水質(zhì)進(jìn)行檢測，因?yàn)椴煌乃|(zhì)導(dǎo)電力不同，所以，可以嘗試在水中加入少許食鹽以增加水體的導(dǎo)電能力，再進(jìn)行通電觀察。5.2.1硬件問題及解決方案LED 燈不亮：檢查 LED 燈的陰陽極是否接反，或是否損壞；蜂鳴器不響：檢查蜂鳴器是否接反，或是否損壞；蜂鳴器持續(xù)響：主要檢查水體導(dǎo)電問題。5.3 軟件調(diào)試為了具體檢測某些硬件電路是否存在問題，可以通過編寫一個(gè)小程序來進(jìn)行檢測，如果檢測出問題，則看是相應(yīng)的硬件問題還是軟件問題，如此逐級分模塊檢測，可以快速便捷的對整個(gè)系統(tǒng)軟件進(jìn)行檢測和完善。5.4 功能實(shí)現(xiàn)確保系統(tǒng)水位在給定的范圍內(nèi)上下波動(dòng)。同時(shí)避免水質(zhì)導(dǎo)致的導(dǎo)電問題給功能帶來的影響。此時(shí)數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位，當(dāng)出現(xiàn)低水位和高水位時(shí)蜂鳴器的鳴笛報(bào)警，相應(yīng)的指示燈亮。合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）18結(jié)論經(jīng)過這段時(shí)間的不懈努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算結(jié)束了。雖然不是什么大不了的事情，卻也讓自己學(xué)會(huì)了很多東西，尤其是做事的態(tài)度。無論做任何事情都要有一定的耐心和毅力，態(tài)度端正了，事情也就成功一半了，不能因?yàn)橛龅揭稽c(diǎn)困難就想著放棄，而是要堅(jiān)持找到問題所在并想辦法解決問題，另外，在學(xué)習(xí)過程中要虛心請教，學(xué)會(huì)與人交流合作，認(rèn)真聽取老師和同學(xué)們的意見。當(dāng)然，不僅僅只是在做事的態(tài)度上有所感悟，相關(guān)知識(shí)也重新學(xué)習(xí)和鞏固了一下，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對之前在書本上那些似懂非懂的專業(yè)知識(shí)加深了理解，真正體驗(yàn)了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有自己親自動(dòng)手操作，才能體會(huì)其中的奇妙與不易。從最開始的似懂非懂到對電路設(shè)計(jì)的大致了解，再到自己親自動(dòng)手完成簡單的電路設(shè)計(jì)、制板及調(diào)試等一系列過程，很好地鍛煉了自己的動(dòng)手操作能力，也讓自己深刻的體會(huì)到了紙上讀來終覺淺，絕知此事要躬行的道理?？傊?，想要做好任何一件事，都需要有能吃苦耐勞的精神，只有親自體會(huì)過后，你才能真正的有所收獲。合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）19致謝前前后后做這么長時(shí)間的畢業(yè)論文終于完成了，心里的大石也算放下來了。這篇論文是在尹靜老師和王俊杰老師的耐心指導(dǎo)下完成的。在此，衷心的感謝兩位老師的耐心的指導(dǎo)，沒有你們的幫助，我想我的論文之路必定要多走很多彎路。兩位老師不僅治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，而且善于發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的不足，并能夠及時(shí)指出來加以指導(dǎo)。尤其是王俊杰老師，從最開始的論文選題，到接下來的方案制定，每個(gè)環(huán)節(jié)都親自陪同同學(xué)們完成，同學(xué)們從開始的盲目，到后來有了明確的論文設(shè)計(jì)計(jì)劃，都得益于您的耐心指導(dǎo)。再后來，為了防止同學(xué)們偷懶，您干脆是對我們逐個(gè)定期檢查，不讓任何一個(gè)同學(xué)掉隊(duì)。在整個(gè)論文設(shè)計(jì)過程中，您還經(jīng)?，F(xiàn)場演示，指導(dǎo)同學(xué)們操作，幫助我們開拓思維，解決問題，一個(gè)老師能做到這一點(diǎn)，如何能不讓同學(xué)們覺得你平易近人。另外，也要感謝尹靜老師在論文設(shè)計(jì)過程中對我的幫助，因?yàn)檎撐母袷接泻芏嗉?xì)節(jié)問題需要注意，一不留心我們就會(huì)犯錯(cuò)誤，是您不厭其煩的為我們反復(fù)檢查，才讓我們的論文順利完成。同時(shí)，也感謝這段時(shí)間以來，各位和我一起做畢業(yè)論文的小伙伴們，感謝你們的鼓勵(lì)和幫助。當(dāng)然，也衷心的感謝我的母校，大學(xué)四年看似漫長，但也轉(zhuǎn)眼即逝，這其中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴都讓人不舍。這四年里，雖然您時(shí)不時(shí)的停停水，斷斷電，或者是有點(diǎn)其他小脾氣，但您還是為我們提供了溫暖的宿舍，良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，和永遠(yuǎn)都如家一般的校園。最后，在這即將畢業(yè)之際，衷心的祝愿我所有的授業(yè)恩師和共同學(xué)習(xí)進(jìn)步的同學(xué)，以及親愛的母校！2015 年 5 月鄭慶春 合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20參考文獻(xiàn)[1] 童詩白，華成英。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）。北京高等教育出版社，2001 [2] 謝嘉奎，宣月清，馮軍。電子線路線性部分（第四版）。北京高等教育出版社，2004 [3] 郁有文.傳感器原理及工程應(yīng)用,西安電子科技大學(xué)出版社，2001.[4] 嚴(yán)鐘豪.非電量電測技術(shù).北京,機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[5] 周樂挺.著傳感器與檢測技術(shù).北京,機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[6] 范晶彥.傳感器與檢測技術(shù)應(yīng)用.北京,機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[7] 張正偉.傳感器原理與應(yīng)用.北京,中央廣播電視大學(xué)出版社，1991.[8] 李 軍.檢測技術(shù)及儀表.北京,輕工業(yè)出版社，1989.[9] 宋文緒.自動(dòng)檢測技術(shù).北京,高等教育出版社，2000.[10] 賈伯年. 傳感器技術(shù).南京,東南大學(xué)出版社，1990.[11] 杜 維.過程檢測技術(shù)及儀表.北京,化學(xué)工業(yè)出版社，1999.[12] 高曉蓉. 傳感器技術(shù).成都,西南交通大學(xué)出版社，2003.[13] 吳桂秀. 傳感器應(yīng)用制作入門.杭州,浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2003.[14] 徐 潔.電子測量與儀器.北京,機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[15] 武昌俊. 自動(dòng)檢測技術(shù)及應(yīng)用.北京,機(jī)械工業(yè)出版社，2005.合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）21附錄 A：系統(tǒng)原理圖合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）22附錄 B：系統(tǒng) PCB 圖合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）23附錄 C：系統(tǒng)仿真圖合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）24附錄 D：系統(tǒng)源程序#include //52系列頭文件#include #define uchar unsigned char //宏定義uchar#define uint unsigned int //宏定義uintuchar flag,wei;sbit D=P2^0;sbit C=P2^1;sbit b=P2^2;sbit A=P2^3;sbit led1=P1^1;sbit led2=P1^2;sbit led3=P1^3;sbit jdq=P1^4;sbit beep=P3^4;uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,}; //共陽數(shù)碼管段碼表 沒有小數(shù)點(diǎn) 0~9void delay(uchar z) //延時(shí)函數(shù){uchar a,b;for(a=z;a0;a--)for(b=110;b0;b--);}void didi(){beep=0;delay(100);beep=1;delay(100);合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）25}void shuiwei(){if(A==1}if(A==0}if(A==0}if(A==0}if(A==0}}void kongzhi(){if(wei1)flag=1;led1=1;led2=1;led3=0;didi();}}void main() //主函數(shù)合肥師范學(xué)院 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）27{while(1){shuiwei();kongzhi();P0=table[wei];}}