《基于單片機(jī)的水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》8700字

基于單片機(jī)的水箱水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要當(dāng)今世界的飛速發(fā)展，社會(huì)的經(jīng)濟(jì)水平和人們的生活需求都日益提高。在工業(yè)以及諸多生產(chǎn)項(xiàng)目中，水箱是不可或缺的一種裝置，用來裝原料，給設(shè)備降溫等很多用途。20世紀(jì)時(shí)期經(jīng)濟(jì)落后，大多數(shù)工廠采用人工加水的方式為水箱加水。但隨著時(shí)代發(fā)展，工廠的產(chǎn)量變高，對(duì)水的需求量也變高，甚至變得要求更加精確，也就需要用技術(shù)來代替人工。隨著傳遞感應(yīng)技術(shù)和基于計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)的自動(dòng)操作系統(tǒng)以及新型材料的發(fā)展為單片機(jī)帶來了發(fā)展的機(jī)遇，單片機(jī)由于其低能耗、高性價(jià)比和高穩(wěn)定性在現(xiàn)代生活中有著廣泛的用途。在此文中我所設(shè)計(jì)的題目為基于單片機(jī)控制水箱自動(dòng)加水系統(tǒng)，通過對(duì)水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測，在即將達(dá)到水位最高處時(shí)發(fā)出警報(bào)，控制水箱中水量的多少來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加水的目的。檢測信號(hào)來自于水箱中的四個(gè)金屬棒來感知水位的變化，當(dāng)水位變化發(fā)生異常時(shí)，自動(dòng)切斷電源，并發(fā)出光，聲警報(bào)，是測定水位監(jiān)控系統(tǒng)和模擬Proteus軟件環(huán)境的基本設(shè)備。關(guān)鍵詞：水位監(jiān)測，超限預(yù)警，STC89C51目錄TOC\o"1-3"\h\u42701緒論 1130931.1項(xiàng)目的研究背景 1182471.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 2157391.3國外發(fā)展現(xiàn)狀 249951.4研究意義 2138721.5論文進(jìn)程安排 3132592總體設(shè)計(jì)方案及論證 4200343硬件實(shí)現(xiàn)及電路設(shè)計(jì) 6144593.1設(shè)計(jì)原理 6129653.2設(shè)計(jì)方案 6103883.3元件清單 8114443.4傳感器模塊 9299433.4.1傳感器的選擇 9191883.5系統(tǒng)工作原理 10303653.6水位顯示電路 11319883.7晶振電路設(shè)計(jì) 12223733.8復(fù)位電路 1390583.9自動(dòng)報(bào)警電路 136183.10處理器模塊 14239423.10.1STC89C51主要性能 14245833.10.2功能和功能說明 15265543.10.3引腳 167483.11水箱水閥模塊 18150143.11.1繼電器工作示意圖 18222623.12自動(dòng)加水系統(tǒng)整體仿真圖 19228474軟件設(shè)計(jì) 20101494.1主程序工作流程圖 2027614結(jié)論 2117254致謝 2327149參考文獻(xiàn) 2520439附錄 271緒論在近現(xiàn)代生產(chǎn)工業(yè)中，經(jīng)常需要進(jìn)行液體液位測量。隨著生產(chǎn)工業(yè)領(lǐng)域飛速發(fā)展，液體位置測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如化工，醫(yī)藥，食品，農(nóng)業(yè)等等。低溫液體像液氧，液氮，液化石油天然氣，水等都得到了廣泛的應(yīng)用。發(fā)電廠和煉鋼廠往往由鍋爐鏈條的標(biāo)準(zhǔn)水位、氧氣控制水位、汽輪機(jī)凝汽器水位和高低壓熱水器水位組成，保證了控制水位所需設(shè)備和試驗(yàn)設(shè)備的安全運(yùn)行。在學(xué)校教學(xué)與科學(xué)研究過程中也經(jīng)常用到需要進(jìn)行液體位置控制的實(shí)驗(yàn)裝置。而這些裝置大多數(shù)都是以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)的，而這也是本設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)。單片機(jī)技術(shù)誕生于20世紀(jì)70年代中期，從最開始零到現(xiàn)如今隨處可見的單片機(jī)技術(shù)，站在科研前線的人們?yōu)槠渥龀隽司薮筘暙I(xiàn)。其歷程簡單包括四個(gè)階段：第一階段：1974年單芯片微型計(jì)算機(jī)誕生時(shí)，單芯片技術(shù)是最重要的，由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)尚未開發(fā)，技術(shù)落后，早期的微型計(jì)算機(jī)采用雙芯片結(jié)構(gòu)，如美國先通公司F8，功能少，簡單，只有一個(gè)8位處理器，一個(gè)64字節(jié)和兩個(gè)并行I/O端口，但要形成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)，它必須連接到另一個(gè)3851。第二階段：MCU誕生兩年后，相關(guān)技術(shù)得到了一定程度的發(fā)展，從某種意義上說，它已經(jīng)成為一臺(tái)真正的“單片”計(jì)算機(jī)。其中原來的雙芯片結(jié)構(gòu)可以填充單片機(jī)，但沒有串行I/O口，中斷處理相對(duì)容易。目前，單芯片微型計(jì)算機(jī)的性能仍然很差。第三階段：從1978年開始，高性能的單片機(jī)出現(xiàn)在人們的視野中，已經(jīng)到了高科技的時(shí)期，這種單片機(jī)不僅是串行I/O口，而且是多級(jí)中斷處理，同時(shí)也是D/D轉(zhuǎn)換接口。Ram和ROM相對(duì)增加，地址范圍相當(dāng)于64K字節(jié)，得到了廣泛的應(yīng)用。第四階段：經(jīng)過四年高性能的飛速進(jìn)化，開發(fā)出16位微控制器——一種16位微控制器，一種用16位微控制器擴(kuò)充的處理器，ROM內(nèi)存增加了很多。16位微控制器階段現(xiàn)在正式啟動(dòng)。1.1項(xiàng)目的研究背景本課題的思路是通過STC89C51單片機(jī)開發(fā)一個(gè)水位監(jiān)測和自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)，包括單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)和控制功能程序的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，其中包括測量鏈的設(shè)計(jì)，液位值顯示及自動(dòng)加水；在產(chǎn)生異常時(shí)發(fā)出聲音警報(bào)。本課題電路部分只是概念性設(shè)計(jì)，并不涉及到具體的數(shù)值的設(shè)定，經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用的檢測。1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀目前為止，市場上可以進(jìn)行液位測量的儀表有很多種類，但是能進(jìn)行液位測量，數(shù)據(jù)記錄及其處理和監(jiān)測三個(gè)功能都有的儀表盤卻寥寥無幾。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)工廠的所采用的控制系統(tǒng)，其中的數(shù)據(jù)測量已無法滿足大部分工業(yè)生產(chǎn)的基本需求，通常都需要記錄大量的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析對(duì)比。實(shí)現(xiàn)誤差控制、工藝流程改善、資源優(yōu)化等一系列工作任務(wù)。為了獲得大量數(shù)據(jù)和可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，必須得進(jìn)行的多個(gè)地方點(diǎn)監(jiān)控記錄。在液位測量的專業(yè)領(lǐng)域中，河流湖泊，城市、郊區(qū)及農(nóng)村地區(qū)居民用水等方方面面進(jìn)行多點(diǎn)，長時(shí)間數(shù)據(jù)測量，總體進(jìn)行分析，大幅度降低偶然性，使得數(shù)據(jù)分析更具有實(shí)際意義。單片微器件是集成電路芯片。它是一個(gè)小型但完美的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它連接處理器、RAM、ROM、各種I/O端口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、定時(shí)器和其他功能，這些功能的數(shù)據(jù)處理能力用VLSI技術(shù)轉(zhuǎn)換成單個(gè)硅片，一些指令與寄存器之間的關(guān)系有關(guān)，而另一些指令與主功能鏈和MCU的其他部分之間的功能關(guān)系有關(guān)。其他指令與外部組件有關(guān)。處理器通過復(fù)雜的時(shí)序電路完成各種程序指令。1.3國外發(fā)展現(xiàn)狀最開始的單片機(jī)誕生于美國的Intel公司，先后產(chǎn)生的4位、8位、16位、32位單片機(jī)均由國外逐漸傳入我國，所以國外的單片機(jī)技術(shù)是要領(lǐng)先于國內(nèi)的，無論是從研發(fā)進(jìn)度還是應(yīng)用領(lǐng)域范圍都是值得我們學(xué)習(xí)借鑒的。例如車檢技術(shù)，也是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，起源于國外。例如，貝爾斯登的Bear-400全套電腦發(fā)動(dòng)機(jī)診斷系統(tǒng)和博世FSA6000集成式發(fā)動(dòng)機(jī)檢測儀代表著世界一流的卓越。1.4研究意義軟件組件功能完善，管理系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，完全體現(xiàn)出了單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)，使單片機(jī)開發(fā)效率提高一大截。系統(tǒng)具有水位監(jiān)測、水位顯示、自動(dòng)補(bǔ)水、異常干擾四大功能。采用單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和C語言技術(shù)，闡述了自動(dòng)加水系統(tǒng)的工作原理，介紹了電路各個(gè)模塊的主要功能，也涵蓋相應(yīng)的設(shè)計(jì)流程圖和C語言程序。1.5論文進(jìn)程安排（1）根據(jù)技術(shù)要求和現(xiàn)有開發(fā)環(huán)境，分析設(shè)計(jì)題目；（2）研究水箱加水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能；（3）掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)，設(shè)計(jì)水箱自動(dòng)加水系統(tǒng)硬件電路；（4）建立功能模塊的程序流程圖（5）C語言軟件的編程與設(shè)計(jì)；（6）規(guī)劃系統(tǒng)運(yùn)行的全過程；（7）撰寫項(xiàng)目報(bào)告。

2總體設(shè)計(jì)方案及論證利用水的電導(dǎo)率、水位與實(shí)際水位之間的差異，使其不產(chǎn)生明顯的高低差異，以及單片機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和評(píng)估，進(jìn)行適當(dāng)?shù)某上瘢刂评^電器電子閥的開閉。設(shè)計(jì)要求：（1）該結(jié)構(gòu)基于單片機(jī)、揚(yáng)聲器和水位傳感器；（2）將改變水位的截獲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)調(diào)理后轉(zhuǎn)換成TTL，發(fā)送給MCU；（3）單片機(jī)處理信號(hào)數(shù)據(jù)，在LED顯示屏上顯示水位，要是水位沒在安全的線里，應(yīng)發(fā)出不一致的警報(bào)。初始數(shù)據(jù)：水位傳感器；C51一片；報(bào)警響的嗡嗡聲。重要信息：根據(jù)技術(shù)要求和現(xiàn)有開發(fā)環(huán)境進(jìn)行主題分析和設(shè)計(jì)（2）對(duì)水箱充水系統(tǒng)的功能進(jìn)行了研究（3）掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)，設(shè)計(jì)水箱自動(dòng)加水系統(tǒng)硬件電路；（4）畫出功能模塊的程序流程圖；（5）使用C語言編寫實(shí)現(xiàn)程序，完成軟件部分設(shè)計(jì)；（6）完成系統(tǒng)整體工作流程的設(shè)計(jì)；（7）撰寫項(xiàng)目報(bào)告。本文所設(shè)計(jì)單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡單且具有較強(qiáng)的實(shí)用性，簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使這設(shè)計(jì)具有可實(shí)現(xiàn)性而且適用范圍廣能夠應(yīng)對(duì)各種情境下的不同需求與C語言一起，設(shè)計(jì)效率有了明顯的提高。對(duì)于本設(shè)計(jì)，我們將介紹一種軟硬件組合的雙向設(shè)計(jì)方法，硬件部分設(shè)計(jì)變得容易得多。在單片機(jī)選擇上，則選擇了STC89C51單片機(jī)來作為該設(shè)計(jì)的核心部件。設(shè)計(jì)整體方案圖如下：圖2.1整體設(shè)計(jì)方案圖3硬件實(shí)現(xiàn)及電路設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原理圖3.1工作原理示意圖單片機(jī)水箱自動(dòng)加水工作原理如圖3.1，數(shù)字點(diǎn)線表示允許水位變化的上下限。正常情況下，水位應(yīng)保持在點(diǎn)線范圍內(nèi)，包括a下限桿、C上限桿和B上下水位之間的桿，a桿接電源+5V，B桿和C桿通過障礙物接地。水箱由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)向水箱加水，發(fā)動(dòng)機(jī)由單片機(jī)控制，檢查量程內(nèi)的水位，如果發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，水箱就充滿水，水位上升。當(dāng)水位達(dá)到最大限值時(shí)，應(yīng)向閥桿B和閥桿C施加[5V]電壓，使閥桿B和閥桿C處于同一位置，發(fā)動(dòng)機(jī)停止，并且不再向水箱中加水。如果水位在上、下邊界之間，則B、a欄之間，由于c欄不能處理a欄，所以B端處于一個(gè)狀態(tài)，c端處于零狀態(tài)，無論發(fā)動(dòng)機(jī)是否帶動(dòng)水泵到水箱，水位還在往上漲；還是說發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，水位往下降，原來是什么樣的狀態(tài)就必須跟原來一樣。3.2設(shè)計(jì)方案這個(gè)結(jié)構(gòu)是一個(gè)實(shí)用的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，水箱的水位控制系統(tǒng)依靠檢測水中四輪金屬的信號(hào)和金屬棒來檢測水位的變化。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)電源，并發(fā)出聲音和燈光信號(hào)。水箱的水位硬件原理圖如下圖3.2所示。圖3.2水箱檢測水位的硬件原理圖3.3元件清單圖3.3元器件列表3.4傳感器模塊3.4.1傳感器的選擇本項(xiàng)目中最重要的模塊之一是水位傳感器，如果傳感器選型沒選好或功能太低端，數(shù)碼管顯示值與水箱實(shí)際水位相差較大，造成異常水位擾動(dòng)；或水位監(jiān)測錯(cuò)誤，導(dǎo)致水閘亂加水。確定水位高度有許多可能性，例如（1）超聲波。（2）功率傳感器（3）“紅外傳感器”；（4）水的導(dǎo)電性可能直接導(dǎo)致水流“入”或“出”，從而決定水位是否達(dá)到相關(guān)水位首先采用超聲波傳感器，測量深度和電導(dǎo)率沒法影響他工作，但精度低，價(jià)格高；這種產(chǎn)品跟別的樣比基本沒什么市場。再有一個(gè)地方就是，傳感器和一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)之間的接口很復(fù)雜，需要切換到模擬和數(shù)字系統(tǒng)。其次這很容易理解，但水位的變化必須得慢點(diǎn)，距離不能太遠(yuǎn)。第三種是紅外傳感器，利用反射水面和容器產(chǎn)生薄膜干擾。如果有水，紅外傳感器就無法接收到相應(yīng)的信號(hào)，因?yàn)榉瓷渌娴墓饩€會(huì)對(duì)其產(chǎn)生干擾，從而可以識(shí)別水位，但這種傳感器也非常昂貴，而且不容易安裝。方案四：采用導(dǎo)水率直接引流或引流，示意圖如下：圖3.4水位傳感器示意圖圖3.5水位傳感器電路圖3.5系統(tǒng)工作原理如果水箱的水位低，傳感器將低水位發(fā)送到電壓穩(wěn)定在鏈中，低水位通過PNP三極管轉(zhuǎn)換為低水位，冷凝穩(wěn)定鏈阻力緊張，水箱水位過低，系統(tǒng)必須工作。水箱裝滿水時(shí)，門鈴響了。當(dāng)水位達(dá)到高位時(shí)，傳感器向MCU發(fā)出低位，并增加指示燈的閃爍頻率和聲音信號(hào)報(bào)警的頻率。另外，如果水位從高水位下降，如果水位離開高水位，高水位探頭應(yīng)與電源分離，傳感器向MCU發(fā)出低水位，該鏈?zhǔn)菍⒌碗娖絺鞲衅鬏斎氲接煞€(wěn)定的MCU中。圖3.6穩(wěn)壓電路圖3.6水位顯示電路下圖分別為數(shù)碼管模型示意圖與數(shù)碼管顯示原理圖，這里只給出4個(gè)數(shù)碼管電路圖，本設(shè)計(jì)共使用8根數(shù)碼管顯示水位值，數(shù)碼管型號(hào)為3461bs，其中包括4根數(shù)碼管。Sel1和seL4是來自四個(gè)數(shù)碼管的位置控制信號(hào)。低電平有效，三極管有效，數(shù)碼管開啟。Do$D7是一個(gè)8段代碼數(shù)碼管。Led段顯示器（Led段顯示器）是一個(gè)8形裝置，由幾個(gè)發(fā)光二極管組合在一起。電線連接好了。數(shù)碼管由七個(gè)發(fā)光二極管組成，形狀為八個(gè)，小數(shù)點(diǎn)為8。壁龕管顯示器的動(dòng)態(tài)界面代表了這些部件，是最常見的顯示模式之一。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將八個(gè)部件的相同端部組合起來顯示每個(gè)檔位A、B、C、D、e、F和G的點(diǎn)。此外，DP在每個(gè)像素的總極點(diǎn)上添加一個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)控制圈。Bite捕獲由單獨(dú)的行/0控制。如果輸出是字體代碼，控制位是com輸出，所以我們所要做的就是將網(wǎng)絡(luò)管理切換到一個(gè)小生境管，并且必須顯示魔法管。如果字體稍微顯示，則不會(huì)顯示沒有條形的管道。檢查Niles上的每個(gè)終端，檢查每個(gè)新管道是否依次出現(xiàn)，即。動(dòng)態(tài)引擎，在旋轉(zhuǎn)的過程中，每個(gè)核酸管的發(fā)光時(shí)間為1%2ms，由于人的視覺穩(wěn)定性和長期影響，盡管所有的數(shù)碼管在掃描病毒時(shí)都會(huì)點(diǎn)燃，但這會(huì)給人留下這樣的印象：這組穩(wěn)定的圖像不會(huì)抖動(dòng)，動(dòng)態(tài)顯示的效果與靜態(tài)顯示一樣，這可以節(jié)省許多I/0端口并降低能耗。圖3.7數(shù)碼管模型示意圖圖3.8數(shù)碼管顯示原理圖3.7晶振電路設(shè)計(jì)STC89C51的時(shí)鐘生成模式有內(nèi)部和外部兩種類型。內(nèi)部模式是使用由一個(gè)反相器和一個(gè)電阻組成的振蕩器電路，并結(jié)合XTAL1針和XTAL2針驅(qū)動(dòng)元件。如果一個(gè)芯片的整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)有時(shí)是一個(gè)源，或者可以在多機(jī)系統(tǒng)上同步，就屬于這種情況。根據(jù)本課題的實(shí)際情況，為了方便實(shí)用，本設(shè)計(jì)引入了一種內(nèi)模，MCS-51采用了一個(gè)大的放大器作為振蕩器。針XTAL1和XTAL2是放大器的輸入和輸出。為了轉(zhuǎn)換為C51，需要外部元件，實(shí)際振蕩器、外部晶體振蕩器和冷凝C1和C2形成平行鏈，與反饋放大器有關(guān)。對(duì)冷凝值沒有嚴(yán)格要求，但冷凝的快慢是一個(gè)顯著影響體積和穩(wěn)定性的振蕩器，振動(dòng)速度和溫度穩(wěn)定性對(duì)體積值至關(guān)重要。晶體頻率范圍可從MHz（1.2-12）中選擇，冷凝C1和C2可從PF（20-100）中選擇。圖3.9晶振電路的設(shè)計(jì)3.8復(fù)位電路RST輸入針提供初始化工具來重置STC89C51微控制器，該微控制器可以在程序的指定點(diǎn)啟動(dòng)。在MCU時(shí)鐘周期開始運(yùn)行后，只有當(dāng)RST引腳大于兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)，才能創(chuàng)建重置功能。只要RST引腳工作狀態(tài)持續(xù)保持在高電平狀態(tài)，C51單片機(jī)就可以進(jìn)行循環(huán)腹圍的操作。STC89C51單片機(jī)從0000H地址開始工作的唯一條件就是當(dāng)?shù)谝患?jí)從上到下更改時(shí)，此設(shè)計(jì)使用鍵重啟鏈。原理圖所示：圖3.10復(fù)位電路原理圖3.9自動(dòng)報(bào)警電路當(dāng)發(fā)生以下情況時(shí)，電路自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)。1、當(dāng)水位升高到最高限制線，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。2、當(dāng)水位降低到最低限制線，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警。蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。圖3.11自動(dòng)報(bào)警線路圖常見的蜂鳴器分為有源和無源兩種，本設(shè)計(jì)采用的有源的工作原理是使用電源作為輸入，振蕩系統(tǒng)的放大和采樣接口在諧振裝置的作用下發(fā)出聲音信號(hào)。使膜片振動(dòng)發(fā)聲，因此控制流量不宜過低。MCUIO工作臺(tái)的輸出電流對(duì)系統(tǒng)來說太低，輸出TTL電平無法控制按鈕，因此需要一個(gè)c8550三極管來放大和控制嗡嗡聲。如果三極管B極低，則三極管狀態(tài)飽和，門鈴工作并報(bào)警；B非常高的水平，三極管為截止?fàn)顟B(tài)，蜂鳴器不通電，不發(fā)出警報(bào)。3.10處理器模塊處理器應(yīng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示、異常報(bào)警信號(hào)和繼電器控制是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心部位。綜合性價(jià)比的高低，裝置的穩(wěn)定性，所以選擇了最合適的STC89C51。3.10.1STC89C51主要性能（1）增強(qiáng)型1T流水線/精簡指令集結(jié)構(gòu)8051CPU（2）（5VMCU）/2.0v-3.8v，3VMCU（3）相當(dāng)于普通8051的0%420MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhz（4）用戶空間12K/10K/8K/6K/4K/2K字節(jié)（5）片上集成512字節(jié)RAM（6）一般目標(biāo)I/O端口（27/23）復(fù)位如下：準(zhǔn)定向端口/弱抗拉強(qiáng)度（普通8051傳統(tǒng)I/O端口）它可以定義為四種模式：四路雙向端口/弱拉、壓縮拉/強(qiáng)拉、僅輸入/強(qiáng)拉、開漏等。每個(gè)端口I/O引擎的功率可以達(dá)到20mA，但不超過芯片的最大總功率。（7）ISP（systemprogrammable）/IAP（programprogrammable）（8）EEPROM功能（9）看門狗定時(shí)器（10）內(nèi)部集成專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)max810（小于20m的外部芯片可存儲(chǔ)外部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）（11）時(shí)間源：外置高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)置R/C振蕩器，下載程序時(shí)，您可以選擇使用內(nèi)部R/C振蕩器或外部晶體/時(shí)鐘?？臻g溫度有一個(gè)內(nèi)部R/C振蕩器，頻率為5.2MHz=6.8MHz。由于溫度偏差，請(qǐng)選擇4MHz%8MHz（12）有兩個(gè)16位儀表（13）低頻外部中斷模式可能導(dǎo)致兩種類型的外部中斷：下降端中斷或低電平觸發(fā)器中斷。（14）PWM（4路）/PCA（程序計(jì)數(shù)器）也可用于執(zhí)行四個(gè)以上的定時(shí)器或四個(gè)外部中斷（可維持上游和下游）（15）Stc89cc516ad是一個(gè)功能性的ADC。10位精度的ADC，共通道（16）UART串行報(bào)告（17）SPI同步通信端口，主模式/從模式（18）工作溫度范圍：0-75℃/-40-+85℃（19）封裝：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20（定貨）3.10.2功能和功能說明8051核ISP系統(tǒng)可編程芯片采用的單片微機(jī)是美國新型51核單片計(jì)算機(jī)8位CMOS和低能耗高性能STC公司。PWM和其他模塊。該裝置的主要功能與普通51微型計(jì)算機(jī)完全兼容，該芯片集成在一個(gè)8位處理器和一個(gè)ISP內(nèi)存模塊中。它具有S編程系統(tǒng)（ISP）的特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制允許您下載MCU用戶代碼，但不是必需的，速度更快。3.10.3引腳單片機(jī)與打捆針和模塊相連，使不同的打捆針具有不同的功能。STC89C51是40根針的總和，兩邊各20根，下圖為單片的引腳示意圖：圖3.12中央處理器引腳圖上圖為51單片機(jī)管腳框圖：端口P0：具有8位開放輸出的雙向I/O端口。每個(gè)輸出端口控制TTL邏輯的八個(gè)級(jí)別。如果鍵入“1”端口P0，該引腳用于高性能輸入。當(dāng)輸入外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，端口P0也用作小的8位地址/數(shù)據(jù)。安全。程序檢查應(yīng)顯示命令字節(jié)的輸出。程序校準(zhǔn)期間需要進(jìn)行快照檢查。P1端口：8位雙向I/O端口，帶內(nèi)部拉桿。P1輸出緩沖器可以控制4個(gè)TTL邏輯。如果它寫在一個(gè)P1端口上，內(nèi)部拉力會(huì)把一個(gè)端口拉高，這個(gè)端口可以用作入口端口，如有可能。由于內(nèi)阻（IIL）導(dǎo)致液體。此外，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2和驅(qū)動(dòng)裝置（P1.0和P1.0）已編程并檢查，門戶P1獲得低8位地址的誘餌。引腳2功能：P1.0t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部讀取輸入），時(shí)鐘輸出P1.5mosiP1.6misoP1.7sckP2端口：8位雙向I/O端口，帶內(nèi)部拉桿。P2輸出緩沖器可以控制4個(gè)TTL邏輯。如果P2點(diǎn)寫入端口“1”，內(nèi)部阻力會(huì)將端口拉高，該端口可用作入口端口。輸入引腳用于外部輸出，由于內(nèi)部穩(wěn)定性而釋放電（IIL）。完成）MOVX@DPTR為此，P2門戶使用強(qiáng)大的內(nèi)力來發(fā)送它。ntMOVX@RI如果允許訪問外部存儲(chǔ)器，端口P2釋放鎖P2的內(nèi)容。端口P2還接收高8位地址和一些控制信號(hào)。P3端口：8位雙向I/O端口，帶內(nèi)部拉桿。P2輸出緩沖器可以控制4個(gè)TTL邏輯。通過將端口“1”引入P3，可以提升內(nèi)部端口壓力防護(hù)罩。在這一點(diǎn)上，它可以作為一個(gè)入口大門。輸入端是一個(gè)外部提取引腳，由于內(nèi)部穩(wěn)定性而釋放流量（IIL）。P3端口也用作STC89C51的特殊功能（其他功能），如下圖所示。Flash編程和控制，P3端口還接收一些控制信號(hào)。P3.0rxd（串行傳輸）P3.1txd（串行輸出）P3.2英寸0（外部中斷0）P3.3int0（外部中斷0）P3.4t0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5t1（定時(shí)器1外部輸入）P3.wr（寫入外部存儲(chǔ)器）P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)3.11水箱水閥模塊為了調(diào)節(jié)強(qiáng)電流，低流量繼電器、晶體管和晶閘管電流通常用于控制閥門、大功率加熱器、機(jī)床和其他設(shè)備。主要用于低頻場合；本文設(shè)計(jì)的控制閥，對(duì)速度和牽引能力的要求不高，具有以下特點(diǎn)：relee是一種自動(dòng)控制，當(dāng)指定的輸入達(dá)到某個(gè)閾值時(shí)，它可以控制輸出跳變。它通常用于設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)。能夠有效利用弱電流去控制強(qiáng)電流。圖3.13繼電器電路圖3.11.1繼電器工作示意圖常見的機(jī)械繼電器是一組觸點(diǎn)，四根導(dǎo)線，兩個(gè)常開，兩個(gè)常閉，中間分開。如果控制被激活，線圈就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場，這個(gè)磁場通常是開著關(guān)著的，通常是開著開著開著的。這樣，大功率器件可以實(shí)現(xiàn)低電壓、低電流的控制，更方便、更安全，下圖為直流沖擊自由繼電器。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，鐵芯拉出儀器向上推動(dòng)拉桿，使中間彈簧打開后觸頭，關(guān)閉前觸頭；當(dāng)電源斷開時(shí)，鐵心失去興奮感，銜鐵自行釋放，使手柄落下，中間彈簧斷開第一觸點(diǎn)，與后觸點(diǎn)閉合。使信號(hào)燈電路連接到紅燈，并打開紅燈。如下圖：圖3.14繼電器斷開時(shí)工作原理示意圖當(dāng)繼電器線圈通電時(shí)，鐵芯吸入空氣，管道與前觸點(diǎn)閉合，使信號(hào)鏈接通，綠燈亮，如下圖所示：圖3.15繼電器接時(shí)工作原理示意圖一般來說，電子閥的電流不高，形式的關(guān)閉率也不高，所以選擇繼電器的要求也不高，只要在市場上容易買到，價(jià)格合適，電流在2A左右.這里我們選擇的是HRS4H-S-DC5V就可以。3.12自動(dòng)加水系統(tǒng)整體仿真圖經(jīng)過設(shè)計(jì)和反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了仿真，仿真圖如下圖所示：圖3.16自動(dòng)加水系統(tǒng)整體仿真圖4軟件設(shè)計(jì)4.1主程序工作流程圖在確定了系統(tǒng)的硬件后，需要對(duì)軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，功能齊全的軟件可以對(duì)硬件的工作進(jìn)行指導(dǎo)和調(diào)整，使系統(tǒng)發(fā)揮最大的作用，并有助于后續(xù)的改進(jìn)與升級(jí)，要使所有硬件部件正常工作，必須仔細(xì)監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)?；境绦蚪Y(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)工作時(shí)，傳感器測定深度，返回?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行比較。假如測量值小于下限，泵水報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)；如果測量值等于規(guī)定值，停止泵的供水并顯示水位。圖4.1主程序結(jié)構(gòu)圖結(jié)論本設(shè)計(jì)是根據(jù)單片機(jī)，C語言編程，STC89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱水位的控制和檢測，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)加水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。水位顯示和自動(dòng)加水。在此基礎(chǔ)上增加了門把手報(bào)警系統(tǒng)，這些都是概念設(shè)計(jì)，不包含任何具體數(shù)值。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了水位檢測，水位顯示，異常自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)加水功能。閱讀大量文獻(xiàn)，并結(jié)合了單片機(jī)技術(shù)傳感器技術(shù)，C語言編程技術(shù)。描述水庫自動(dòng)充裝系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計(jì)用于：并給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)流程圖，硬件工作原理圖，軟件編程設(shè)計(jì)思路等，并在最后給出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)程序。將每一部分模塊化，方便區(qū)分，經(jīng)過試驗(yàn)后達(dá)到了預(yù)期效果，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。預(yù)估日后在農(nóng)村農(nóng)業(yè)灌溉，工廠加工降溫，城市居民用水等領(lǐng)域?qū)?huì)被廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]馬俊,陳靖.基于單片機(jī)的水塔水位檢測控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2009,17(04):85-86+89.[2]丁遠(yuǎn)翔,謝檬,高谷.水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)研究[J].西安工程科技學(xué)院學(xué)報(bào),2007(06):852-854.[3]宋建峰.單片機(jī)是什么?[J].電子制作,2012(04):64-69.[4]梅佳金.當(dāng)前單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].輕工科技,2021,37(04):99-100+141.[5]慕麗,王欣威,付曉云.《現(xiàn)代傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課堂教學(xué)改革[J].裝備制造技術(shù),2020(12):235-237.[6]劉志堅(jiān),晏永飛,孫應(yīng)畢,徐慧,王旭輝.基于STC89C51的超聲波液位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測量技術(shù),2019,42(14):6-11.[7]叢佳偉，郭健.淺談基于單片機(jī)的水位監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].化工管理,2017(36):169.[8]郝巧云,黃建國.橋梁、船閘通航高度與水位深度實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)[J].中國水運(yùn)(下半月),2019,19(11):84+86.[9]郭鋒.基于單片機(jī)的大規(guī)模農(nóng)業(yè)智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2021,29(09):35-40+45[10]孫偉,?；哿?基于AT89C51單片機(jī)的水位記錄儀[J].科技與企業(yè),2013(07):136.[11]李精華,李興富,陳錫華.水箱液位檢測與水泵控制裝置的設(shè)計(jì)[J].桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2007(01):21-23.[12]徐慧芳,程明,梁巖.基于單片機(jī)的智能水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018,36(05):789-791.[13]ManuelT.TabadaandMichaelE.Loretero.Applicationofalow-costwaterlevelcircuitforanaccuratepulsedetectionofatipping-bucketraingaugeasanalternativemethodforreedswitchsensors[J].EnvironmentalMonitoringandAssessment,2019,191(5):1-8.[14]WuQiangetal.Optimallocationofwaterlevelsensorsformonitoringminewaterinrushbasedonthesetcoveringmodel[J].Scientificreports,2021,11(1):2621-2621.[15]XiangqianZhangetal.Self‐PoweredDistributedWaterLevelSensorsBasedonLiquid–SolidTriboelectricNanogeneratorsforShipDraftDetecting[J].AdvancedFunctionalMaterials,2019,29(41):26-45.

附錄附件1：程序#include<reg52.