指导教师 王宏睿 摘 要安全使用水资源在现如今越来越重要。工业和生活中，对水资源储蓄、调配的需求越来越高，人们需要更加智能的、便捷的、廉价的利用水资源的方式。水塔的出现和广泛应用缓解了使用“水”的压力。因此目前急于解决的是如何利用一种方便简洁的调控方式做到水资源的良好调配。随着科学技术的不断发展进步，我们的生活中出现了很多便利的自动控制系统，而其中单片机因为它耗能少、价格低、保密性能好的特点，走入了我的眼睛，让我思考如何利用单片机做成一个能够控制水塔水位的系统。 在这个系统中，我打算利用液体的导电性，通过几个插入容器的金属块来感知水塔中的液面变化情况。当水塔水位在设定的安全液位范围内时，该控制系统不做多余响应；但是当水位处于一个危险的范围时，这个系统会自动判定是打开水泵供水还是停止水泵的工作并且发出报警声。其运用目的在于单片机技术的自行运动，使水塔水位处于安全的区间内以保证连续不断的安全供水。本次系统的设计，我决定采用在学习过程中接触的最多的单片机STC89C51为核心，进行一个水塔水位控制系统的仿真。仿真期望是实现水位的自动控制调节，并且在出现的时候，会进行声、光报警等功能。通过Proteus软件环境下的模拟仿真。最后得出，该系统的调控能力良好，并且能够在出现问题时实现报警。
目 录
第一章 系统整体设计 1
1.1 运行原理 1
1.2设计要求和任务 1
1.3背景及意义 1
1.4现状 2
第二章 模块设计 3
2.1原理 3
2.2方法 3
2.3传感器 4
2.4设计思考 5
2.5水位显示 6
2.6电路复位 7
2.7晶振时钟电路 7
2.8报警电路设计 8
2.9液位监测系统的仿真图 9
2.10中央处理单元 9
2.11继电器控制阀门模块 9
2.12继电器工作原理 10
第三章 软件设计 11
3.1功能概述 11
3.2 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
主程序的设计 11
3.3 LED显示子程序 12
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附 录 17
附录A：原理图 17
附录B：PCB图： 18
附录C：代码程序： 19
查 重 23
第一章 系统整体设计
运行原理
本设计我考虑的是如何利用水的导电性，记录水位正常区间的电平和水位处于报警区间的电平，当单片机接收到不同区间的电平时，会及时处理这些信息，并且会自动处理这些信息，即单片机自身会自己判定是打开水泵开始供水还是停止水泵供水并发出报警声来进行警告。
1.2设计要求和任务
设计目的：（1）设计主要由水位传感器、报警器和单片机组成；（2）水位传感器能探测到水位的变化，并将感应到的信号变化转换成为一个电信号发送给单片机进行处理；（3）单片机处理接收到的TTL信号，并通过LED显示器显示水位，假如处于报警区间，报警器便开始报警。
主要任务：（1）根据自身掌握的知识，研究论文命题（2）研究解决如何利用单片机实现水塔水位控制（3）思考如何设计和排版电路图（4）分模块画出流程图，还原一个清晰地实验过程（5）尝试使用学习过的C语言编写程序（6）结合调试硬件完善该程序（7）编写论文
1.3背景及意义
在当今社会的生产生活需求中，通常对液体液位有严格的要求。随着我国技术的不断进步，越来越多的领域需要一个实时精确地液位测量程序。为我们所熟知的比如LNG液化天然气船，作为运送低温液体的高工艺水准的船舶，运送液体所采用的容器一定能够承受液体载荷；在日常生活中，蓄水池的液位高低，也是缺水地区时刻关注的民生问题。
对于此次设计，我决定使用单片机STC89C51进行水塔水位控制的设计。这个设计的难点主要是如何利用学习过的C语言知识编写程序。设计的内容包含了单片机控制电路、液位的高低显示以及如何控制液位的高低，当我能实现控制液位的高低时，我还添加了一个蜂鸣器实现危时报警。
我对本系统的期望，是希望它能够实现监测液位、控制液位的主要功能，且能够在液位处于危险范围时判断是打开水泵供水还是停止水泵供水且能够发出警报通知工作人员注意。本设计主要采用液体感应技术（提供液位变化的电平）、单片机技术（实现液位的控制）和C语言知识的应用。本文下文提供了一个流程图简单描述了该系统的工作过程，在附录处还有设计中编写的C语言程序。
这个设计的主要要求是需要我更加深入的了解单片机这门学科，最终能够通过使用单片机实现水塔水位的控制。通过这个实验我最终发现，通过单片机实现水塔水位的控制是完全可行的。
1.4现状
目前市面上能够实现液面智能控制的设计有很多，但同时能够实现智能控制，危险报警，数据记录及处理的设计还是很少见的。相对变化的是，工业生产中对智能控制的要求越来越高。在工业领域中经常需要测量液位来得到一个准确地数据。这些数据都有助于以后出现问题及时分析以及产业升级时做数据比对。为了得到普遍的一组数据，就需要长期的、多地点的监控记录。对液位进行记录分析，在特定领域中，将会是一个为未来做考虑的省时省力的过程。
单片机利用超大规模集成电路技术，将CPU、RAM、ROM、I/O口和中断系统、定时器、计时器等功能集成到一起，形成一种超小型的芯片。这种超小型芯片是一种微型计算机。
MCU通过读取由CPU发出的命令和执行指令来执行工作过程。而我们通过采用不复杂的时序电路能够使CPU完成各种复杂的功能。
在这个设计中采用的单片机，因为其结构简单且具有较强的实用性，因此这些设计不难实现。在课堂学习过程中接触和了解的C语言编程技术，也大大加快了此次设计的进度。
在设计中，软件和硬件都使用到，两者互相结合才是完成设计最好的办法。这种选择降低了程序对硬件的要求；硬件采用AT89C51进行操作，该单片机易于入手且有过学习经验。
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图1 系统设计流程图
第二章 模块设计
2.1原理
图2展示的即为本设计所想实现的水塔水位控制的原理图，途中虚线部分即表示在程序中我们设定的安全水位区间，在此区间内水塔能够保证持续安全的供水。金属块A处于安全水位的下限范围，金属块C代表安全水位的上限范围，金属块B在安全水位的区间内。A接电源，B、C串联电阻接地。
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图2 水塔水位控制原理图

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