单片机控制的水位与降雨量检测系统.docx

单片机控制的水位与降雨量检测系统 本系统是基于 AT89C51 单片机的水位检测和降雨量检测系统，旨在解决水箱的“无水”“满溢”问题，实现自动管理，避免水资源的浪费。该系统通过检测电压测量水位变化，从而控制电机，保证水位正常。 一、系统功能要求 该水位控制系统通过 AT89C51 单片机，红黄绿三个发光二极管各一个，一个电机驱动芯片 L297，一个电机，8 个按键开关，一个蜂鸣器来实现整个系统的构成。实验中每个按键代表不同高度的水位，当水位在前两个时，表示水位低于用户设定值，显示为红灯，系统开始报警，并电机开始转动，模拟进水过程。当水位在第三到底第五个时，报警器不发声，显示为正常水位，绿灯亮。当水位在底六到第八个时，超过了用户设定值，报警器警报，电机翻转出水。 二、方案论证 在实验之前首先进行了水位系统的方案比较，常见的水位控制系统主要有以下三种： （1）简单的机械控制浮标式，电极式是常见的形式，这种控制的优点是结构简单，成本低廉。但是存在不利条件是测量不精确，不能实现直观的数值显示。只能实现简单的测量单独控制，并且容易引起误动作，与计算机的交互性较差。 （2）复杂控制器控制方式这种控制方式是通过在水泵的出口管道上安装压力传感器，把压力变成标准工业电信号的模拟信号，经过前置放大，多路切换，A/D 变成数字信号传送到单片机，经过单片机运算和给定量的比较，进行 PID 运算，得出调节参量；经由 D/A 变换给调压/变频调速装置输出给定短，来调节电机转速，以达到控制水箱水位的目的。 （3）通过水位变化上下限的控制方式这种控制通过在水箱不同高度的地方分别设置固定不动的 8 根金属棒，以感知水位的变化情况。其中存在下限水位 30 和上限水位 50。然后通过单片机控制输出显示和电机的运转操作来实现对水箱水位的控制。 三、系统硬件电路设计 水箱水位设计系统主要由 AT89C51，水位检测接口电路，报警接口电路，复位电路，时钟震荡电路，电机驱动等电路组成。设计中用的到主要原件有 AT89C51，L298，蜂鸣器等。 单片机系统设计与显示电路 AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。 P0 口是一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。 P2 口是一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口是一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P3 口缓冲器可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流。