摘要作為水資源大國，合理利用水資源成為現(xiàn)在面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。因此，應(yīng)用新技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水庫水位，有利于更好地對(duì)水資源進(jìn)行調(diào)度和管理。經(jīng)過近幾十年的開展，水位監(jiān)控系統(tǒng)由原來的人工目視手動(dòng)監(jiān)控開展到如今的基于單片機(jī)自動(dòng)控制，這對(duì)于水位監(jiān)控不僅是從技術(shù)上解決人工監(jiān)控的誤差，更有利于對(duì)水資源的合理利用和節(jié)約用水。單片機(jī)技術(shù)越來越成熟，現(xiàn)如今單片機(jī)更是向著高度集成、低功耗、低價(jià)格、處理速度高等方向開展，因而越來越多的水位監(jiān)控系統(tǒng)采用單片機(jī)來控制，這種系統(tǒng)具有本錢低、可靠性高、易于操作、維護(hù)簡單方便等特點(diǎn)，一般大量應(yīng)用于大型的水庫以及工業(yè)生產(chǎn)。水位監(jiān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是適合群眾使用，體積相對(duì)小，功能齊全，操作簡單，交互界面人性化，能實(shí)現(xiàn)不間斷的水位監(jiān)控，以及對(duì)所測(cè)水位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、遠(yuǎn)距離傳送和上下水位上下限的報(bào)警，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的水泵電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源。水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,主要采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制部件，采用TLC1549采集水位信息并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，利用LCD12232液晶顯示水位信息，通過VB編寫上位機(jī)監(jiān)控程序，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與水位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息交換。水位監(jiān)控系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包含電源、振蕩、復(fù)位、下載、鍵盤、顯示、時(shí)鐘、串行通信、模數(shù)轉(zhuǎn)換、模擬水位、報(bào)警、電機(jī)等模塊,利用電子繪圖軟件進(jìn)行原理圖、PCB圖的繪制，并完成了硬件系統(tǒng)實(shí)物的制作。軟件系統(tǒng)包含監(jiān)控等各個(gè)模塊的模塊化程序。通過硬、軟件系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)、測(cè)試，該水位監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)完全符合設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。據(jù)初步測(cè)算，系統(tǒng)本錢遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場所售其它同類產(chǎn)品，而且該系統(tǒng)具有應(yīng)用范圍廣、操作簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：水位監(jiān)控；單片機(jī)；串行通信；VBABSTRACTOurcountryisarichcountryofwaterresources,rationaluseofwaterresourceshasbecomeaseriousproblemourcountryhastoface.Therefore,applyingnewtechnologiestomonitorreservoir’slevelsinreal-timeisconducivetobetterschedulingandthemanagementofwaterresources.Afterdecadesofdevelopments,thewater’slevelmonitoringsystemhasdevelopedfromtheoriginalartificialmanualmonitoringineyestothetoday'sautomaticcontrolbasedonmicrocontroller,whichisnotonlysolvetheerrorsofmanualmonitoringintechnicalforwaterlevelmonitoring,butalsomoreconducivetotherationaluseofwaterandtheconservationofwater.SCMtechnologybecomesmoremature.Andnowitisdevelopingtothedirectionofhighintegratedsingle-chip,low-power,low-cost,highprocessingspeed.Thusmoreandmorewaterlevel’smonitoringsystemsareusingthemicrocontrollertocontrol.Thissystemislowcost,highreliability,easyoperation,easymaintenance,etc..Soitisgenerallyusedinlargereservoirsandindustrialproduction.Thedesignofwaterlevel’smonitoringsystemissuitableforpublicuse.Thevolumeisrelativelysmall,andit’sfull-featured,easytooperate,user-friendlyinterface.Itcanachievecontinuouswaterlevel’smonitoring,aswellasreal-timedisplayofthemeasuredwaterlevelinformation,long-distancetransmissionandthealarmofthelowerandthehigherlevel,whilecontrolthecorrespondingpumpmotor,inordertosavewaterresourcesinreal.ThedesignofthewaterlevelmonitoringsystemmainlyuseSTC89C52microcontrollerasthecoreofthesystemcontrolunit,anduseTLC1549togatherlevel’sinformationandanalogtodigitalconversionprocess,useLCD12232LCDdisplaywaterlevelinformation.AccordingtoVBforcompilingmonitoringprogram,itcanachievetheinformationexchangebetweenPCandwaterlevel’smonitoringsystem.Thehardwaresystemofthewaterlevel’smonitoringsystemincludesapowersupply,oscillation,reset,download,keyboard,display,clock,serialcommunication,analogtodigitalconversion,analog’slevel,alarms,motorsandothermodules.Usingtheelectronicdrawingsoftwarecandrawtheschematics,PCBmap,andcompletethephysicalhardwareproduction.Modularsoftwaresystemcontainsvariousmodulesmonitoring.Throughthealignmentandtestingofhardwareandsoftwaresystems,thefunctionandperformanceofthewaterlevel’smonitoringsystemisfullyconsistentwiththerequirementsofthedesignspecification.Accordingtopreliminaryestimates,thesystem’scostsisfarlessthantoothersimilarproductsinthemarketforsale.Andthesystemhaswiderangeofapplications,simpleoperation,highreliability.Ithassomepromotionalvalue.Keywordswaterlevelmonitoring；mcu；serialcommunication；vb目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論11.1課題的背景及意義11.2設(shè)計(jì)的主要工作22設(shè)計(jì)思想與方案32.1設(shè)計(jì)思想32.2設(shè)計(jì)方案33硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)53.1主要元器件介紹53.1.1STC89C52單片機(jī)53.1.2TLC1549模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片53.1.3DS1302時(shí)鐘芯片63.1.4LCD12232液晶顯示屏73.1.5直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊83.1.6蜂鳴器83.1.7MAX232芯片93.1.8DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片93.1.9WT588D語音模塊103.2硬件單元電路的設(shè)計(jì)113.2.1STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)113.2.2下載電路123.2.3鍵盤模塊電路123.2.4蜂鳴器報(bào)警電路133.2.5液晶顯示模塊電路133.2.6DS1302時(shí)鐘電路143.2.7數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電路143.2.8模擬水位及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路153.2.9通信模塊電路153.2.10語音報(bào)警模塊電路163.2.11LED電路173.2.12撥動(dòng)開關(guān)電路174軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)184.1軟件設(shè)計(jì)的描述184.2系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)184.2.1系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)184.2.2鍵盤模塊程序設(shè)計(jì)184.2.3液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)194.2.4DS1302時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)194.2.5報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)204.2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計(jì)204.2.7通信模塊程序設(shè)計(jì)214.2.8數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計(jì)224.2.9語音模塊程序設(shè)計(jì)224.2.10VB上位機(jī)設(shè)計(jì)234.2.11水位算法設(shè)計(jì)235系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及結(jié)果分析245.1系統(tǒng)使用說明245.2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果245.2.1密碼輸入245.2.2水位信息狀態(tài)顯示255.2.3當(dāng)前日期顯示255.2.4水位上下限的修改265.2.5報(bào)警開關(guān)265.2.6密碼修改275.2.7調(diào)節(jié)水位的反映275.2.8上位機(jī)監(jiān)控功能295.3設(shè)計(jì)課題的誤差及缺陷分析325.4設(shè)計(jì)體會(huì)32結(jié)束語33參考文獻(xiàn)34致謝37附錄38附錄A元件清單38附錄B實(shí)物圖39附錄C程序清單401緒論1.1課題的背景及意義在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大型的水庫、水箱是工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的蓄水工具，對(duì)水位進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)監(jiān)控、可靠控制直接關(guān)系到工廠生產(chǎn)的效率以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量，同時(shí)也影響其生產(chǎn)的平安[1]。在以前，對(duì)水庫和水箱的控制一般是基于人工進(jìn)行控制的，由于人工操作存在不及時(shí)、不準(zhǔn)確，容易造成很大測(cè)量誤差，在這種情況下帶來的危機(jī)，輕那么影響產(chǎn)品的質(zhì)量，重那么影響人員和設(shè)備的平安。所以對(duì)于水庫、水箱的控制,如果能夠使用一種能自動(dòng)且不間斷的測(cè)量工具，能夠?qū)崟r(shí)反響水位信息，能根據(jù)當(dāng)前水位信息自動(dòng)與預(yù)設(shè)的水位進(jìn)行比照分析，從而自動(dòng)向運(yùn)行人員提供水位超上限和超下限的聲光報(bào)警，并自動(dòng)控制相應(yīng)的閘門或閥門電機(jī)進(jìn)行蓄水和放水。這不僅提高了水位監(jiān)控的平安性，實(shí)時(shí)性，更大程度提高了可靠性。從節(jié)約水資源方面考慮，相對(duì)于傳統(tǒng)的水位監(jiān)控，由于存在自動(dòng)化水平不高，集成電路應(yīng)用程度不高，水位數(shù)據(jù)一般都是人工目視采集，因而產(chǎn)生的誤差容易造成水資源的浪費(fèi)。這其中的原因很大程度上是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水位監(jiān)控系統(tǒng)沒有具備對(duì)水位測(cè)量傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，導(dǎo)致實(shí)時(shí)水位信息沒有及時(shí)反響到控制室，不能及時(shí)告知運(yùn)行值班人員，以致對(duì)閘門或閥門的電機(jī)控制有一定的誤差，或延遲。從而造成水位超過最大上限時(shí)沒能翻開相應(yīng)閘門或閥門及時(shí)放水或者當(dāng)水位低于最低下限時(shí)沒能及時(shí)的關(guān)閉相應(yīng)的閘門或閥門進(jìn)行相應(yīng)的蓄水。所以對(duì)水庫或水箱水位的監(jiān)控引入具有操作簡單、維護(hù)方便、實(shí)時(shí)反響水位信息、水位信息遠(yuǎn)距離傳送、實(shí)時(shí)水位報(bào)警、并根據(jù)實(shí)時(shí)水位情況準(zhǔn)確控制相應(yīng)電機(jī)的自動(dòng)化水位監(jiān)控系統(tǒng)，已必不可少。這對(duì)于節(jié)約水資源和合理利用水資源有著不可代替的意義[2]。隨著社會(huì)的開展，科學(xué)知識(shí)不斷的研究和探討，自動(dòng)化理論的完善，集成電路的迅速開展。如今水位監(jiān)控出現(xiàn)了以單片機(jī)、PLC為核心的可靠性比擬高的水位監(jiān)控系統(tǒng)，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)距離遙控、遙測(cè)以及無人值班的突破。通過他們可以將全國乃至全世界的水資源進(jìn)行資源共享和分析，這對(duì)于水資源的保護(hù)和合理利用有著重要的意義。從單片機(jī)誕生開始，單片機(jī)作為微機(jī)控制的核心，具有高速度、低功耗、編程方便、低價(jià)格等特點(diǎn)，一直大規(guī)模的應(yīng)用于智能控制、遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)化程度比擬高的場合，隨著16位、32位甚至更高處理位數(shù)的單片機(jī)的出現(xiàn)，使單片機(jī)的應(yīng)用場合越來越廣。畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義在于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、思考、動(dòng)手的能力，讓學(xué)生在整個(gè)過程中通過查詢相關(guān)資料學(xué)習(xí)水位監(jiān)控系統(tǒng)的有關(guān)理論知識(shí)，熟悉理論的同時(shí)要明白水位監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理，從而展開主要功能的實(shí)現(xiàn)。通過老師的指導(dǎo)，查詢相關(guān)資料確定水位監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)硬件模塊的構(gòu)建制作，以及完善軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)。學(xué)生通過查詢資料、設(shè)計(jì)方案、制作調(diào)試的過程，真正做到了理論實(shí)踐相結(jié)合，這不僅對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力得到了相應(yīng)的提高、更激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐的興趣。1.2設(shè)計(jì)的主要工作水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：水位監(jiān)控系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)配合軟件設(shè)計(jì)，即把水位監(jiān)控系統(tǒng)所需要的各個(gè)硬件模塊的設(shè)計(jì)配合軟件設(shè)計(jì)，把硬件模塊和軟件模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)，得出結(jié)果。水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是基于51單片機(jī)為核心，由獨(dú)立電源供電模塊、下載模塊、液晶顯示模塊〔采用LCD1232液晶顯示器〕、鍵盤接口模塊〔采用4個(gè)獨(dú)立式按鍵鍵盤〕、MAX232通信、DS1302時(shí)鐘芯片、TLC1549模數(shù)轉(zhuǎn)換、DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換、聲光報(bào)警、直流電機(jī)控制等模塊組成[3]。把所需模塊通過電路連接在一起，設(shè)計(jì)其原理圖、PCB圖、并制作實(shí)物電路板，并利用VB編寫上位機(jī)監(jiān)控程序。利用KEIL單片機(jī)程序開發(fā)軟件編寫水位監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的C語言程序，并把它編譯成單片機(jī)能識(shí)別的程序下載到硬件系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)試，記下運(yùn)行的結(jié)果[4]。2設(shè)計(jì)思想與方案2.1設(shè)計(jì)思想為了實(shí)現(xiàn)水位監(jiān)控系統(tǒng)的群眾化，讓節(jié)約水資源從監(jiān)控、合理利用出發(fā)，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)和自身能力對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。具有以下四點(diǎn)要求：〔1〕水位監(jiān)控系統(tǒng)操作簡單，能耗低，通過模擬的水位進(jìn)行直觀的顯示。通過電位器模擬水位，其測(cè)量水位范圍為0-102.3米?！?〕具有上位機(jī)通信能力，能通過電腦對(duì)系統(tǒng)的水位上下限制進(jìn)行設(shè)置，并把水位信息傳送至電腦?！?〕具有系統(tǒng)軟件更新升級(jí)的能力?！?〕具有超高水位超低水位報(bào)警的功能?？梢杂秒姍C(jī)正反轉(zhuǎn)模擬閘門或閥門升降。2.2設(shè)計(jì)方案隨著科技的開展，水位監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)也有了飛速的開展，出現(xiàn)了以基于單片機(jī)控制水位監(jiān)控系統(tǒng)和基于PLC控制的水位監(jiān)控系統(tǒng)，兩者都可實(shí)時(shí)直觀的顯示水位狀態(tài)，具有可靠性高、人機(jī)交互界面、遠(yuǎn)程通信監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)行中可以很方便的修改水位的上下限，因而逐步取代傳統(tǒng)的水位監(jiān)控系統(tǒng)，成為當(dāng)代最主要的水位監(jiān)控系統(tǒng)[5]。所以有以下兩種設(shè)計(jì)方案：方案一：利用PLC對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)控。PLC水位監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠的運(yùn)行性能、不受外界波動(dòng)、能耗低等特點(diǎn)。其方案包含電源、報(bào)警、模數(shù)轉(zhuǎn)換、測(cè)量、輸出、輸入、按鍵、電機(jī)等模塊，方案框圖如圖1所示。圖1方案一系統(tǒng)框圖方案二：基于單片機(jī)的水位監(jiān)控系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)核心采用的是STC89C52單片機(jī)，系統(tǒng)包含電源、振蕩、復(fù)位、下載、鍵盤〔采用4位一體的獨(dú)立式按鍵〕、顯示〔用LCD12232液晶作為顯示媒介〕、時(shí)鐘〔DS1302產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)〕、串行通信、模數(shù)轉(zhuǎn)換〔TLC1549模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片〕、模擬水位、報(bào)警〔蜂鳴器加LED燈光〕、數(shù)模轉(zhuǎn)換〔DAC8512〕、直流電機(jī)等模塊[6]。以及相對(duì)應(yīng)的各個(gè)模塊的軟件系統(tǒng)，并且利用VB編寫上該系統(tǒng)的上位機(jī)程序?qū)λ恍畔⑦M(jìn)行監(jiān)控和控制。系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖2方案二系統(tǒng)框圖結(jié)合上面兩種方案，比擬PLC控制和單片機(jī)控制。PLC控制具有價(jià)格昂貴、操作復(fù)雜、維護(hù)不方便且不同品種的PLC不能通用等，一般適用于大型監(jiān)控系統(tǒng)。單片機(jī)控制具有體積小，高度集成，編程方便，功耗低，使用簡單，價(jià)格低等特點(diǎn)，被大量應(yīng)用于大型的水庫以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。通過分析比照，決定采用方案二對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1主要元器件介紹3.1.1STC89C52單片機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心。STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)制造的，采用PQFP封裝，具有44個(gè)引腳，相比DIP封裝多了四個(gè)NA引腳，具有豐富的資源，有一個(gè)8位的高性能并行處理器和一個(gè)布爾處理器，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔RAM〕為512B字節(jié)，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器大小到達(dá)8KB字節(jié)，并采用電可擦除寫入的FlashROM方式，方便對(duì)程序的更新。具有4個(gè)可進(jìn)行8位輸入輸出接口，一共32位，都屬于準(zhǔn)雙向口。除此之外，STC89C52單片機(jī)在低功耗時(shí)還具有節(jié)電模式，也可對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔RAM〕數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，保證了數(shù)據(jù)不易喪失。STC89C52RC單片機(jī)的引腳圖如圖3所示。圖3STC89C52單片機(jī)引腳圖3.1.2TLC1549模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC1549模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是美國德州儀器生產(chǎn)的一款高精度高速度的AD轉(zhuǎn)換器。TLC1549抗干擾，抗噪聲的能力強(qiáng)，對(duì)于轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確反映模擬信號(hào)。根據(jù)不同引腳分布的功能，TLC1549還能通過三總線傳輸?shù)姆绞胶蛦纹瑱C(jī)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)交換[7]。其主要管腳功能如下：REF+：引腳的功能是為轉(zhuǎn)換提供正參考電壓的接入端，也就是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換所需的參考電壓值接在此管腳，通常把電源VCC端接到此處。通過和REF-引腳相配合對(duì)輸入的模擬電壓最高值，最低值進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)輸入的模擬電壓大于或等于正參考值時(shí)，數(shù)字信號(hào)輸出即為所能轉(zhuǎn)換的最大值。當(dāng)輸入的模擬電壓小于或等于負(fù)參考值時(shí)，其數(shù)字信號(hào)輸出就為0。ERF-：轉(zhuǎn)換所需負(fù)參考電壓的輸入管腳。通常把地接至此管腳。ANALOGIN：為模擬信號(hào)的輸入口，需要把要測(cè)的模擬信號(hào)接入該引腳。CS：為芯片的片選信號(hào)，一般為低電平有效。I/OCLOCK：TLC1549的輸入輸出所需的時(shí)鐘接口。DATAOUT：轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出接口。它的輸出是基于CS的電平狀態(tài)，當(dāng)CS為高電平時(shí)是沒有數(shù)字信號(hào)輸出；當(dāng)CS為低電平時(shí)輸出的才是轉(zhuǎn)換后的有效數(shù)字信號(hào)。VCC：為轉(zhuǎn)換芯片提供正電源電壓。GND：接地，一般不做特殊要求，全部的地都應(yīng)接在此管腳。TLC1549芯片的管腳圖如圖4所示。圖4TLC1549管腳圖3.1.3DS1302時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)間的方法有很多，其中可以直接用單片機(jī)中的內(nèi)部定時(shí)器計(jì)時(shí)。但應(yīng)用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器來產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘，這無疑是對(duì)單片機(jī)資源的一種浪費(fèi)，而且還將影響水位監(jiān)控系統(tǒng)的其他主要功能，因而采用時(shí)鐘芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)。DS1302芯片作為一款時(shí)鐘芯片，是由DALLAS公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的一種能夠使用涓流對(duì)電池充電的一款新型時(shí)鐘芯片，DS1302時(shí)鐘芯片里面包含一個(gè)具有實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)的時(shí)鐘、日歷和具有能存儲(chǔ)31字節(jié)的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，通過集成技術(shù)把它們集成在芯片內(nèi)部[8]。DS1302具有顯示實(shí)時(shí)時(shí)間信息和對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)間進(jìn)行處理的功能。比方要把24/12小時(shí)制的實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整，以及對(duì)其年、月、日、星期等數(shù)據(jù)的調(diào)整，只需將單片機(jī)通過串行接口的通信方式與DS1302芯片相連接，就可以把以上信息進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)，并能自動(dòng)的對(duì)時(shí)鐘、天數(shù)、年、月、日進(jìn)行調(diào)整[9]。芯片還具有寬電壓的設(shè)計(jì)，使用電壓范圍為2-5.5V，從而使用范圍更廣。DS1302芯片的管腳的主要功能描述：Vcc1：DS1302芯片的主電源接入，為芯片的正常工作提供電源。Vcc2：DS1302接電池的管腳。芯片根據(jù)對(duì)兩個(gè)電源的管腳電壓值進(jìn)行比擬，確定從哪個(gè)管腳獲取能量。I/O：作為DS1302的雙向數(shù)據(jù)輸入輸出管腳。為DS1302芯片提供輸入信息，作為輸出口把DS1302芯片的信息通過此管腳輸入給單片機(jī)。X1、X2：DS1302芯片晶振的輸入管腳，為DS1302芯片提供振蕩信號(hào)。其一般選用32.168KHZ晶振。GND：芯片的接地管腳。其管腳排列如圖5所示。圖5DS1302時(shí)鐘芯片管腳圖3.1.4LCD12232液晶顯示屏液晶顯示屏能夠很直觀的把系統(tǒng)處理好的信息通過文字或圖像顯現(xiàn)出來，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互不可缺少的硬件之一。液晶屏在兩塊玻璃中參加液晶等材料，通過兩個(gè)電極產(chǎn)生電場，使液晶分子在電場的效應(yīng)下產(chǎn)生不規(guī)那么的運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)不同光源進(jìn)行實(shí)效控制，產(chǎn)生明暗的圖像顯示。所以控制兩級(jí)之間的電壓就能把所需要的信息顯現(xiàn)出來[10]。水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是LCD12232液晶屏作為信息顯示。通過顯示屏可以對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行功能、時(shí)間、密碼的設(shè)置以及明確得知實(shí)時(shí)水位信息、地址信息、電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)等信息。在水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中為了節(jié)省單片機(jī)的I/O口資源，采用單片機(jī)串行口的方式對(duì)所選擇的液晶進(jìn)行操作。對(duì)于選擇的液晶串行方式主要管腳的描述如下：VDD：液晶屏所需電源引入的管腳，管腳號(hào)為1號(hào)。CLK：液晶屏串口所需同步觸發(fā)時(shí)鐘的輸入管腳。SID：液晶串行所需的數(shù)據(jù)輸入管腳。CS：作為液晶顯示器的片選端口，只對(duì)高電平有效。選擇的液晶顯示器實(shí)物如圖6所示。圖6LCD12232液晶顯示屏3.1.5直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊水位監(jiān)控系統(tǒng)采用直流電機(jī)作為模擬的水庫閘門、水箱閥門。通過對(duì)其進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的控制模擬閘門或閥門的翻開和關(guān)閉。低壓直流電機(jī)作為一種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的模擬信號(hào)，使得驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)[11]。通過給定不同的模擬量數(shù)據(jù)使直流電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)狀態(tài)來模擬閘門升降。對(duì)于直流所參加的電壓一般為5V。其實(shí)物圖如圖7所示。圖7直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)物圖3.1.6蜂鳴器蜂鳴器作為水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警發(fā)聲部件，通過發(fā)出嘀嘀的聲音告知運(yùn)行值班人員水位是否超出設(shè)定的水位值。蜂鳴器按形式可以分為電磁蜂鳴器和電壓式蜂鳴器，通常在蜂鳴器的兩端參加一定的電流通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生震動(dòng)就可以使蜂鳴器發(fā)出聲音。蜂鳴器的組成一般由振膜、電磁感應(yīng)線圈組成，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用于各種聲音報(bào)警場合。但要注意蜂鳴器的正極不能接反。蜂鳴器的外觀圖如圖8所示。圖8蜂鳴器外觀圖3.1.7MAX232芯片MAX232芯片是能夠和通用RS232通信標(biāo)準(zhǔn)兼容的一塊集成片。MAX232芯片是一塊能把單片機(jī)的TTL電平通過轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娔X串口能識(shí)別的RS232電平。在水位監(jiān)控系統(tǒng)中是把單片機(jī)所測(cè)的水位以及其他數(shù)據(jù)產(chǎn)生的串行輸出TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為電腦能識(shí)別的RS232電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與電腦通信的能力，從而使電腦具備上位機(jī)的功能，水位監(jiān)控系統(tǒng)具備下位機(jī)的功能[12]。MAX232芯片的管腳如圖9所示。圖9MAX232的管腳圖3.1.8DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用DAC8512芯片作為水位監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，DAC8512作為一款具有12位高速轉(zhuǎn)換能力的D/A芯片，采用三總線控制方式，只需要5V單電源，內(nèi)部有輸出的緩沖放大器[13]。對(duì)于芯片所需的基準(zhǔn)電壓為內(nèi)置的2.5V，具有分辨率為每位1mv。DAC8512可以通過片選管腳進(jìn)行多個(gè)連接，在水位監(jiān)控系統(tǒng)中主要是把單片機(jī)處理后的水位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，從而控制直流電機(jī)。其主要管腳功能如下：VDD：為DA轉(zhuǎn)換芯片提供+5V電源，把電源接于此管腳。CLK：觸發(fā)脈沖輸入管腳。CS：為芯片選擇信號(hào)，一般低電平對(duì)其有效。SDI：數(shù)字信號(hào)的輸入管腳。Vout：為模擬電壓的輸出管腳，通常在1mv-4.095V之間。GND：接地，一般不做特殊要求，全部接地都應(yīng)接在此管腳。CLR：清空模擬數(shù)據(jù)的管腳，一般低電平有效。DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的管腳圖如圖10所示。圖10DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片管腳圖3.1.9WT588D語音模塊采用WT588D語音芯片作為水位監(jiān)控系統(tǒng)的語音報(bào)警模塊，采用8歐姆的揚(yáng)聲器作為聲音輸出元件。其主要作用是在系統(tǒng)通電的時(shí)候通過語音提醒輸入密碼，當(dāng)輸入秘密正確時(shí)發(fā)出語音提醒系統(tǒng)已經(jīng)起動(dòng)，當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，提示超水位上限，超水位下限，通過發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警聲音告知運(yùn)行人員，使系統(tǒng)具有人性化。采用了三線串口的控制方式對(duì)WT588D語音芯片進(jìn)行控制。WT588D語音模塊的實(shí)物圖如圖11所示。圖11WT588D語音模塊實(shí)物圖3.2硬件單元電路的設(shè)計(jì)3.2.1STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)一塊單片機(jī)只有把它接入相應(yīng)的電源，相應(yīng)的晶體振蕩電路，再參加相應(yīng)的復(fù)位電路然后下載相應(yīng)的程序，通過這樣組合的單片機(jī)才能正常的按照所寫的程序要求來執(zhí)行操作。因而對(duì)于水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要對(duì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)要進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃?！?〕電源電路局部：水位監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)首先必須要對(duì)其引入穩(wěn)定的供電電壓+5V，能讓各個(gè)模塊具有驅(qū)動(dòng)能力。為了能更方便獲取所需的電源電壓，采用專用的電源變壓器將市電降壓成所需要的12V交流電壓，通過濾波、整流、穩(wěn)壓、濾波給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓+5V，詳見設(shè)計(jì)圖紙電源電路原理圖。通過下載口對(duì)系統(tǒng)供電的電路如圖12所示。圖12下載口電源電路〔2〕單片機(jī)只有滿足相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)才能進(jìn)行工作，時(shí)鐘信號(hào)由時(shí)鐘電路產(chǎn)生，通過在STC89C52的XT1、XT2引腳上接入11.0592MHz的石英晶振外加兩個(gè)電容器(電容器根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取30PF)組成的電路為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)。采用11.0592MHz的晶振更能實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的波特率，使用11.0592MHz的晶體晶振為系統(tǒng)單片機(jī)提供必要的時(shí)鐘信號(hào)[14]。時(shí)鐘電路如圖13所示。圖13振蕩電路〔3〕單片機(jī)的復(fù)位有上電復(fù)位和對(duì)其進(jìn)行按鍵復(fù)位，當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)和運(yùn)行錯(cuò)誤的時(shí)候一般采用按鍵方式對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作。因?yàn)橛布到y(tǒng)中采用的是STC單片機(jī)，需要在復(fù)位管腳RST上產(chǎn)生兩個(gè)周期的高電平才能使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生采用了按鍵方式的電路設(shè)計(jì)。按復(fù)位鍵通過電容〔一般采用104〕對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。系統(tǒng)復(fù)位如圖14所示。圖14單片機(jī)復(fù)位電路3.2.2下載電路水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩套下載電路，一套可以直接通過RS232串行通信口更改系統(tǒng)所必要的程序。另一套是通過一個(gè)接口把單片機(jī)的P3.0/RXD引腳和P3.1/TXD引腳以及電源接地引腳與接口模塊相連接，通過專用的STC下載連接線就可以對(duì)單片機(jī)進(jìn)行下載操作，能很方便的對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行程序升級(jí)功能。水位監(jiān)控系統(tǒng)更新程序需要的下載電路如圖15所示。圖15下載電路3.2.3鍵盤模塊電路鍵盤作為水位監(jiān)控系統(tǒng)的輸入設(shè)備，能對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行操作和設(shè)置，只需要4個(gè)獨(dú)立式鍵盤就可以滿足水位監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)功能的操作需求。鍵盤電路為共陰極設(shè)計(jì)，即有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)通過掃描發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的端口有低電平即為按鍵的按下，通過消抖，做出相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。由于獨(dú)立式鍵盤的每個(gè)按鍵連接著單片機(jī)的不同端口，所以各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，不干擾，四個(gè)按鍵分別為左鍵〔P10〕、上鍵〔P13〕、下鍵〔P12〕、右鍵〔P11〕。水位監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立鍵盤電路如圖16所示。圖16獨(dú)立式鍵盤電路3.2.4蜂鳴器報(bào)警電路蜂鳴器作為水位超最高水位上限和超低水位下限的聲音報(bào)警器件，它發(fā)出的聲音能讓運(yùn)行人員知道當(dāng)前水位監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)。在水位監(jiān)控系統(tǒng)中蜂鳴器的電路采用單片機(jī)的I/O口再加一個(gè)三極管〔三極管根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般采用PNP型〕的方式來使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。其中單片機(jī)的I/O選用P33引腳作為驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的端口，即當(dāng)單片機(jī)的P33引腳輸出高電平的時(shí)候蜂鳴器就相應(yīng)的發(fā)出蜂鳴報(bào)警，反之停止發(fā)聲報(bào)警[15]。其蜂鳴器連接方式如圖17所示。圖17蜂鳴器報(bào)警電路3.2.5液晶顯示模塊電路液晶屏作為輸出器件，在水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用了LCD12232液晶作為人機(jī)交互媒介，通過它可以很直觀的得知當(dāng)前水位信息，實(shí)時(shí)時(shí)間信息，以及電機(jī)是否進(jìn)行旋轉(zhuǎn)等信息。為了充分利用單片機(jī)的端口資源，采用串行口的方式對(duì)液晶進(jìn)行控制，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，對(duì)液晶的串行控制的各個(gè)管腳做了相應(yīng)定義[16]。并采用三極管加電阻對(duì)其必要進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，液晶屏的片選管腳與單片機(jī)的P2.2端口相接,串行數(shù)據(jù)口SID接入單片機(jī)的P2.3口，液晶屏所需要的脈沖CLK接入單片機(jī)的P2.4口。單片機(jī)首先通過片選管腳選中液晶顯示器，再給相應(yīng)的脈沖信號(hào)，根據(jù)脈沖信號(hào)，把命令和數(shù)據(jù)發(fā)送給液晶相應(yīng)的存放器，從而通過這些引腳實(shí)現(xiàn)液晶屏的相應(yīng)顯示數(shù)據(jù)的功能。液晶電路如圖18所示。圖18LCD12232液晶顯示電路3.2.6DS1302時(shí)鐘電路DS1302作為一款時(shí)鐘芯片，主要是為水位監(jiān)控系統(tǒng)提供時(shí)間的參考。對(duì)其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，DS1302芯片需要在其X1、X2管腳上接入一個(gè)32.768KHz的石英晶振用來作為芯片的時(shí)鐘振蕩信號(hào)。單片機(jī)首先通過片選管腳選中時(shí)鐘芯片，再給相應(yīng)的脈沖信號(hào)，根據(jù)脈沖信號(hào)，命令和數(shù)據(jù)發(fā)送給液晶相應(yīng)的存放器或把時(shí)間數(shù)據(jù)讀出給單片機(jī)。為了控制需要對(duì)其端口進(jìn)行接線的分配，該芯片的I/O數(shù)據(jù)口的管腳與單片機(jī)的P3.5引腳相連接，CLK觸發(fā)脈沖口的管腳連接著單片機(jī)的I/O口P3.6，RST復(fù)位端口管腳連接著單片機(jī)的輸入輸出口P3.4，通過對(duì)電路的整合。DS1302在水位監(jiān)控系統(tǒng)中的接線如圖19所示。圖19DS1302時(shí)鐘電路3.2.7數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電路由于要驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)用來模擬水庫閘門、水箱的閥門，所以需要模擬信號(hào)的輸出，使用DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，對(duì)其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)[17]。讓DAC8512的LD管腳與單片機(jī)的P3.7相連接、SDI數(shù)字信號(hào)輸入管腳與單片機(jī)的P3.7相連接、LD串行信號(hào)管腳與單片機(jī)的P3.7相連接，對(duì)其電路進(jìn)行整合。因而數(shù)模轉(zhuǎn)換接線圖的形式如圖20所示。圖20數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路3.2.8模擬水位及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路模數(shù)轉(zhuǎn)換對(duì)于水位監(jiān)控系統(tǒng)的水位數(shù)據(jù)信息采集至關(guān)重要。水位監(jiān)控系統(tǒng)中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用了一個(gè)電位器來模擬實(shí)際水位的電路設(shè)計(jì)，給定一個(gè)2.5V的穩(wěn)壓二極管，通過電位器〔采用10KΩ〕產(chǎn)生0-2.5V的電壓，來對(duì)應(yīng)相應(yīng)的0-102.3米水位數(shù)據(jù)，從中接入TLC1549數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。同時(shí)在電路設(shè)計(jì)中預(yù)留了傳感器輸入端口，只需要參加相應(yīng)的跳線帽，便可以方便的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，方便傳感器進(jìn)行實(shí)際的水位監(jiān)控測(cè)量。根據(jù)所需程序大同小異的情況，基于本錢和環(huán)境的考慮，采用電位器的方法模擬產(chǎn)生水位的方式進(jìn)行后續(xù)程序的設(shè)計(jì)。通過一個(gè)穩(wěn)壓二級(jí)管為TLC1549芯片提供基準(zhǔn)電壓，TLC1549主要的管腳CS與單片機(jī)的P2.5引腳相連接、DOUT轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸出與單片機(jī)的P2.6引腳相連接、CLK與單片機(jī)的P2.7引腳相連接。從而實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)[2]。其模數(shù)轉(zhuǎn)換接線形式圖如圖21所示。3.2.9通信模塊電路在水位監(jiān)控設(shè)計(jì)中，需要與電腦〔上位機(jī)〕進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以及接收上位機(jī)所發(fā)出的命令。還可以通過電腦對(duì)系統(tǒng)所需要的程序進(jìn)行更新，單片機(jī)在收到命令后并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，執(zhí)行相應(yīng)命令的動(dòng)作[18]。采用RS232串行通信口進(jìn)行通信，其中主要的芯片為MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，對(duì)其進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，把單片機(jī)的串行輸出口P3.1,串行輸入口P3.0分別與相應(yīng)的MAX232芯片相連接，采用串行線的方式與電腦相連接。通信模塊的接線圖如圖22所示。圖21模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖22通信模塊電路3.2.10語音報(bào)警模塊電路對(duì)于水位監(jiān)控系統(tǒng)的起動(dòng)、水位超高上限、超低下限都有相應(yīng)的語音進(jìn)行通報(bào)。語音報(bào)警電路主要采用WT588D語音芯片，采用三線串口的方式進(jìn)行控制，當(dāng)通過片選信號(hào)選定后，通過單片機(jī)給定一定的脈沖信號(hào)，再根據(jù)脈沖信號(hào)發(fā)送命令和要讀出語音的地址信號(hào)給語音芯片。因此語音芯片的DATA數(shù)據(jù)口接入單片機(jī)的P1.6、CLK觸發(fā)脈沖接入單片機(jī)的P1.5、CS使能端接入單片機(jī)的P1.4，因而其語音報(bào)警的接線形式圖如圖23所示。圖23語音報(bào)警電路3.2.11LED電路對(duì)于水位超高上限、超低下限，在報(bào)警開關(guān)翻開的時(shí)候，將有相應(yīng)的一個(gè)LED燈點(diǎn)亮作為燈光報(bào)警。把LED陰極連接在一起在，作為LED電路接線方式，LED另一端分別接入單片機(jī)P1管腳，只要P1口有高電平時(shí)點(diǎn)亮。采用P1.7作為燈光報(bào)警的反映端口。因而光報(bào)警的連電路接的形式如圖24所示。圖24LED電路3.2.12撥動(dòng)開關(guān)電路設(shè)計(jì)中，利用撥動(dòng)開關(guān)接P0口，因?yàn)橐欢伺c地相連，可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)產(chǎn)生上下電平，產(chǎn)生所需要的地址信息，因而撥動(dòng)開關(guān)的連電路接的形式如圖25所示。圖25撥動(dòng)開關(guān)電路4軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)的描述對(duì)于水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件包含著系統(tǒng)監(jiān)控、LCD1223液晶顯示、按鍵掃描、TLC1549轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換、DS1302時(shí)鐘模塊、語音模塊、報(bào)警、串口通信模塊等模塊化程序，以及其它必須要有的根本模塊程序。4.2系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)抓住硬件系統(tǒng)的每一個(gè)模塊進(jìn)行分模塊化設(shè)計(jì)，這樣更加方便程序的檢查和日后對(duì)系統(tǒng)功能的升級(jí)，將分模塊對(duì)系統(tǒng)的程序進(jìn)行介紹。4.2.1系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控程序又叫主函數(shù)程序，主要作用是在系統(tǒng)通電后對(duì)系統(tǒng)所有的模塊產(chǎn)生初始化命令，并對(duì)串口通信進(jìn)行初始化，密碼輸入正確后，讀取水位信息、讀取DS1302中的時(shí)鐘信息，讀取地址信息，同時(shí)進(jìn)入水位信息、時(shí)間、地址顯示的狀態(tài)顯示界面，等待按鍵掃描。流程圖如圖26所示。圖26系統(tǒng)監(jiān)控程序流程圖4.2.2鍵盤模塊程序設(shè)計(jì)水位監(jiān)控系統(tǒng)采用了四位一體的獨(dú)立式鍵盤，采用掃描的方式進(jìn)行按鍵掃描。因此對(duì)于鍵盤模塊的程序設(shè)計(jì)有按鍵掃描程序以及鍵盤效勞程序組成。鍵盤模塊相對(duì)應(yīng)的程序操作如圖27所示。圖27鍵盤掃描程序流程圖4.2.3液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)利用了LCD12232液晶顯示屏作為各種數(shù)據(jù)的顯示，對(duì)于LCD12232液晶顯示屏，水位監(jiān)控系統(tǒng)采用了串行方式對(duì)其進(jìn)行控制，因此其程序的設(shè)計(jì)應(yīng)包含對(duì)液晶的初始化操作和讀寫進(jìn)行操作。液晶顯示程序操作的方法如圖28所示。圖28液晶顯示程序流程圖4.2.4DS1302時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)時(shí)鐘芯片是為系統(tǒng)提供時(shí)間信息,工作原理為首先向DS1302芯片中寫入相應(yīng)的初始時(shí)鐘信息，通過外部的晶振使其自動(dòng)進(jìn)行計(jì)時(shí)工作，然后再通過單片機(jī)向時(shí)鐘芯片發(fā)送命令，讀取在DS1302存放器中的時(shí)間數(shù)據(jù)，時(shí)鐘芯片在收到命令后通過單片機(jī)對(duì)它的觸發(fā)脈沖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳出。水位監(jiān)控系統(tǒng)中DS1302時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì)如圖29所示。圖29DS1302時(shí)鐘程序流程圖4.2.5報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)報(bào)警模塊采用蜂鳴器，和一個(gè)LED燈組成，可以通過設(shè)置分別關(guān)閉。報(bào)警模塊程序動(dòng)作步驟如圖30所示。圖30報(bào)警模塊程序流程圖4.2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計(jì)TLC1549是一個(gè)具有10位轉(zhuǎn)換能力的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，在對(duì)它進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行初始化操作，寫入控制命令，讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)信息等命令。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊操作步驟如圖31所示。 圖31模數(shù)轉(zhuǎn)換程序流程圖4.2.7通信模塊程序設(shè)計(jì)通信模塊采用串口方式，對(duì)其進(jìn)行程序設(shè)計(jì)包含對(duì)串口的初始化、發(fā)送數(shù)據(jù)、以及接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。串口通信模塊程序的操作步驟如圖32所示。圖32串口通信流程圖4.2.8數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計(jì)DAC8512是一個(gè)具有12位轉(zhuǎn)換能力的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，在對(duì)其進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行初始化操作，寫入控制命令，以及讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)信息等命令。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的操作步驟方式如圖33所示。圖33數(shù)模轉(zhuǎn)換程序流程圖4.2.9語音模塊程序設(shè)計(jì)水位監(jiān)控系統(tǒng)采用了WT588D語音芯片，讓它在特定的時(shí)候發(fā)出語音信息，從而使系統(tǒng)具有人性化。語音模塊程序的操作步驟的方式如圖34所示。圖34語音模塊程序流程圖4.2.10VB上位機(jī)設(shè)計(jì)水位監(jiān)控系統(tǒng)具有與電腦通信功能，通過VB里的串口工具編寫水位監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件，軟件可以對(duì)水位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以對(duì)水位上下限值進(jìn)行修改，以及翻開或關(guān)閉報(bào)警操作[19]。具體界面如圖35所示。圖35VB上位機(jī)界面圖4.2.11水位算法設(shè)計(jì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的水位算法是對(duì)水位進(jìn)行采樣16次，并對(duì)這16個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，取其中出現(xiàn)最多的一個(gè)水位數(shù)據(jù)作為當(dāng)前水位數(shù)據(jù)，這樣對(duì)于水位信息讀取準(zhǔn)確性得到了保證[20]。5系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行及結(jié)果分析5.1系統(tǒng)使用說明首先把各個(gè)硬件模塊通過杜邦線連接在一起，組成水位監(jiān)控系統(tǒng)，再為水位監(jiān)控系統(tǒng)提供電源。通過串行通信接口或者使用專用的下載線，把編譯好的程序下載到系統(tǒng)中去。通過按相應(yīng)的按鍵、操作上位機(jī)軟件和調(diào)節(jié)相應(yīng)的電位器，觀察各個(gè)模塊反映的現(xiàn)象，從而得出結(jié)論。在系統(tǒng)上電后，首先顯示的是水位監(jiān)控系統(tǒng)等字樣，同時(shí)語音做出相應(yīng)的提示，系統(tǒng)在等待輸入密碼的狀態(tài)下，鍵盤左鍵只作為確定鍵進(jìn)行密碼確定，右鍵是向右移位鍵，上、下功能鍵為密碼數(shù)字加減鍵。只有當(dāng)密碼輸入正確后，系統(tǒng)才進(jìn)入狀態(tài)顯示界面。進(jìn)入界面后，按鍵左鍵作為進(jìn)入下個(gè)界面的按鍵，而右鍵為進(jìn)入日期顯示界面，和返回狀態(tài)界面[21]。當(dāng)按下左鍵即從狀態(tài)顯示屏進(jìn)入到水位上、下限的設(shè)置，通過上、下按鍵選擇，右鍵進(jìn)入所選擇的要設(shè)置的水位限值，在上、下限設(shè)置界面按下左鍵即進(jìn)入到聲光報(bào)警開關(guān)的設(shè)置，通過右鍵可以對(duì)其開關(guān)進(jìn)行翻開或關(guān)閉，從這個(gè)界面，再按下左鍵即進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)置可以通過其他三個(gè)按鍵對(duì)時(shí)間、日期、星期、年月進(jìn)行設(shè)置。在時(shí)間界面再按下左鍵進(jìn)入密碼修改顯示屏，可以通過其他三鍵進(jìn)行密碼修改，如果沒有進(jìn)行密碼修改，按下左鍵直接進(jìn)入水位狀態(tài)顯示屏，否那么就進(jìn)入水位監(jiān)控系統(tǒng)，密碼輸入顯示。以此循環(huán)操作。5.2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果5.2.1密碼輸入下載編寫好的水位監(jiān)控系統(tǒng)軟件至系統(tǒng)中，將水位監(jiān)控系統(tǒng)利用專用電源通電并翻開電源開關(guān)，通過觀察，將出現(xiàn)的密碼輸入界面如圖36所示。圖36密碼輸入界面5.2.2水位信息狀態(tài)顯示系統(tǒng)顯示的第一界面為歡送界面，在此界面需要進(jìn)行必要的密碼輸入，系統(tǒng)的初始密碼為四個(gè)0，通過鍵盤右鍵和上下鍵，鍵入該四位密碼。當(dāng)密碼輸入完成后按鍵盤左鍵系統(tǒng)自動(dòng)判斷密碼進(jìn)入到狀態(tài)顯示界面，其中包含模擬的實(shí)時(shí)水位信息、時(shí)鐘信息、地址、以及電機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志等。狀態(tài)顯示的界面如圖37所示。圖37狀態(tài)顯示界面5.2.3當(dāng)前日期顯示在狀態(tài)顯示界面如果按下右鍵就直接進(jìn)入日期顯示界面，從而顯示當(dāng)日的年月日，日期顯示界面的顯示如圖38所示。如果是按下左鍵即進(jìn)入水位上、下限的設(shè)置界面，水位上下限設(shè)置界面的顯示如圖39所示。圖38日期顯示界面圖39水位上下限設(shè)置界面5.2.4水位上下限的修改在水位上、下限設(shè)置界面如果通過上、下按鍵選擇修改項(xiàng)，按右鍵就進(jìn)入相應(yīng)的上限或下限修改界面，值得注意的是在相應(yīng)的水位上、下限修改界面，只能通過按左鍵返回水位上、下限設(shè)置界面，相應(yīng)的水位上限修改界面顯示如圖40所示。水位下限修改界面顯示如圖41所示。如果在水位上、下限設(shè)置界面按下左鍵系統(tǒng)將進(jìn)入報(bào)警修改界面的顯示，如圖42所示。圖40水位上限修改界面圖41水位下限修改界面圖42報(bào)警開關(guān)修改界面5.2.5報(bào)警開關(guān)在報(bào)警開關(guān)修改界面，其報(bào)警開關(guān)可以通過上、下按鍵選擇要翻開或關(guān)閉的報(bào)警方式，通過按下右鍵對(duì)其開關(guān)進(jìn)行分別翻開或關(guān)閉。其所有報(bào)警方式全部翻開界面如圖43所示。如果在報(bào)警開關(guān)修改界面按下左鍵系統(tǒng)即進(jìn)入時(shí)間日期修改顯示界面，其時(shí)間日期修改界面的顯示如圖44所示。圖43報(bào)警全翻開界面圖44時(shí)間修改界面5.2.6密碼修改在時(shí)間顯示界面可以通過上、下按鍵以及按右鍵移位鍵對(duì)時(shí)間信息進(jìn)行修改，當(dāng)在此界面按下左鍵時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入密碼修改顯示界面，通過此界面可以對(duì)密碼進(jìn)行修改。在密碼修改界面如果沒有通過上、下按鍵和右鍵移位按鍵對(duì)密碼進(jìn)行修改，即按下左鍵按鍵時(shí)，系統(tǒng)直接進(jìn)入水位狀態(tài)顯示界面。反之就要進(jìn)入密碼輸入界面輸入修改后的密碼。其密碼修改界面的顯示如圖45所示。圖45密碼修改顯示界面5.2.7調(diào)節(jié)水位的反映在水位狀態(tài)顯示界面，通過調(diào)節(jié)模擬水位的電位器來調(diào)整當(dāng)前水位值。當(dāng)調(diào)整的水位值比系統(tǒng)預(yù)設(shè)的最大水位值還要高的時(shí)候，這時(shí)水位狀態(tài)顯示界面多了一個(gè)向上的箭頭“↑”代表直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，此時(shí)觀察直流電機(jī)正在正轉(zhuǎn)。當(dāng)調(diào)整的水位值比系統(tǒng)預(yù)設(shè)的最小水位值還要低的時(shí)候，這時(shí)水位狀態(tài)顯示界面多了一個(gè)向下的箭頭“↓”代表直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，此時(shí)觀察直流電機(jī)正在反轉(zhuǎn)。如果報(bào)警開關(guān)全都翻開，這時(shí)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲，語音模塊分別發(fā)出水位超上限或發(fā)出水位超下限的提醒，同時(shí)報(bào)警的LED燈點(diǎn)亮。其電機(jī)正轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面的反映如圖46所示。電機(jī)反轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面的反映如圖47所示。電機(jī)旋轉(zhuǎn)如圖48所示。LED燈報(bào)警如圖49所示。圖46電機(jī)正轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面圖47電機(jī)反轉(zhuǎn)水位狀態(tài)顯示界面圖48直流電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)圖49LED報(bào)警5.2.8上位機(jī)監(jiān)控功能具有串口通信的功能，通過串行連線和電腦相連接，電腦作為上位機(jī)通過VB程序軟件編寫監(jiān)控程序，波特率為9600，選擇好相應(yīng)的端口并翻開，對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的協(xié)議命令，水位監(jiān)控系統(tǒng)在接收到系統(tǒng)命令后，根據(jù)命令的不同做出相應(yīng)的動(dòng)作[15]。通過設(shè)計(jì)把通信協(xié)議格式有開始符(A),地址〔E1〕由撥碼開關(guān)接P0產(chǎn)生，命令符一位，數(shù)據(jù)，結(jié)束符〔F〕組成。水位監(jiān)控上位機(jī)監(jiān)控程序由專用的VB程序編寫打包得到，可以分別設(shè)置水位上、下限，以及把報(bào)警開關(guān)的命令發(fā)送給下位機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過串口收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，根據(jù)相應(yīng)的命令進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。同時(shí)下位機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)的把水位信息傳送給上位機(jī)，這樣就給運(yùn)行人員帶來了明確的實(shí)時(shí)水位信息。翻開上位機(jī)軟件界面如圖50所示。圖50上位機(jī)軟件界面翻開監(jiān)控軟件后，根據(jù)實(shí)際要求找到相應(yīng)的端口，在監(jiān)控軟件中，通過選擇相應(yīng)的端口，上位監(jiān)控系統(tǒng)就可以顯示當(dāng)前水位。通過比照下位機(jī)得到結(jié)果，顯示如圖51所示，實(shí)時(shí)水位如圖52所示。圖51水位顯示圖52實(shí)時(shí)水位水位監(jiān)控系統(tǒng)中上位機(jī)軟件對(duì)水位上、下限的默認(rèn)值進(jìn)行初始化。如果要進(jìn)行水位上、下限修改，必須要輸入四位數(shù)字，系統(tǒng)才能對(duì)水位上、下限值進(jìn)行設(shè)置，否那么彈出相應(yīng)提示。進(jìn)行水位上限設(shè)置如圖53所示。圖53水位上限值設(shè)置設(shè)置水位下限值，點(diǎn)擊相應(yīng)的水位下限設(shè)置按鈕，把水位監(jiān)控系統(tǒng)相應(yīng)的下限值修改為所需要輸入的值。水位下限設(shè)置如圖54所示。圖54水位上下限值修改水位監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件還設(shè)置了能通過電腦修改報(bào)警開關(guān)的功能，通過點(diǎn)擊界面中的報(bào)警開關(guān)按鈕，報(bào)警翻開，如圖55所示。當(dāng)按鈕在翻開報(bào)警的狀態(tài)的時(shí)，點(diǎn)擊它，就把水位監(jiān)控系統(tǒng)所有報(bào)警開關(guān)修改為ON。報(bào)警修改后如圖56所示。當(dāng)按鈕在關(guān)閉報(bào)警的狀態(tài)的時(shí)，點(diǎn)擊它，就把水位監(jiān)控系統(tǒng)所有報(bào)警開關(guān)修改為OFF。報(bào)警關(guān)閉修改后如圖57所示。報(bào)警修改后如圖58所示。圖55翻開報(bào)警界面圖56系統(tǒng)報(bào)警修改為ON圖57關(guān)閉報(bào)警界面圖58系統(tǒng)報(bào)警修改為OFF5.3設(shè)計(jì)課題的誤差及缺陷分析水位監(jiān)控系統(tǒng)采用了電位器進(jìn)行模擬水位監(jiān)控，當(dāng)?shù)竭_(dá)最低水位0米時(shí)需要2.8V電壓，實(shí)際只要2.5V,存在0.3V的誤差，所以在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候要進(jìn)行誤差補(bǔ)償。水位監(jiān)控系統(tǒng)的程序是利用C51編寫，由于在編譯的時(shí)候需要把C51編寫的程序轉(zhuǎn)換為匯編，從而在延時(shí)函數(shù)上有將近1ms的誤差。系統(tǒng)的密碼不能進(jìn)行掉電保存，從而在忘記密碼時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。在應(yīng)用中應(yīng)參加保存。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用的是VB編寫的上位機(jī)水位監(jiān)控系統(tǒng)程序，采用串口通信，從而限制了使用距離，可以通過轉(zhuǎn)成無線或光纖。時(shí)間顯示沒加電池，在掉電情況下時(shí)間不走，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加上電池。5.4設(shè)計(jì)體會(huì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，更是對(duì)學(xué)習(xí)課外知識(shí)能力的一種肯定。針對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從最開始選擇課題，到初步確定設(shè)計(jì)方案，以及后續(xù)利用專用軟件對(duì)所需電路、程序嚴(yán)格按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)過程涉及到了問題的研究以及可行性分析，與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系。在對(duì)設(shè)計(jì)選擇所需要的各個(gè)模塊過程中，能不斷加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的綜合應(yīng)用能力，對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)中的每個(gè)模塊功能也得到了更好的理解，并對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)軟件的編寫有了更深一步的了解。通過設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的能力，提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決的問題能力，深刻影響著以后的學(xué)習(xí)和工作。結(jié)束語設(shè)計(jì)課題為水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從選擇課題開始，不斷的通過互聯(lián)網(wǎng)和圖書館查找相關(guān)資料，然后制定了設(shè)計(jì)方案。通過老師的指導(dǎo)，先后完成了課題設(shè)計(jì)任務(wù)書的內(nèi)容，課題開題報(bào)告的編寫、外文翻譯的書寫、對(duì)水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案等進(jìn)行了確定。通過相關(guān)軟件對(duì)相關(guān)實(shí)物進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，然后進(jìn)行調(diào)試，編寫設(shè)計(jì)論文說明書等。這個(gè)過程，雖然時(shí)間不長，但收獲卻很多，對(duì)單片機(jī)以及其他相關(guān)知識(shí)有了更加深入的探究和了解，也讓學(xué)習(xí)能力、編程能力、動(dòng)手能力以及各種相關(guān)軟件的使用能力有了明顯提高。水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要以操作方便、實(shí)時(shí)性、能和電腦通信、適用廣泛的設(shè)計(jì)思路來進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作的。水位監(jiān)控系統(tǒng)與其他的監(jiān)控系統(tǒng)相比擬，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有本錢低、操作簡單、易懂、維護(hù)方便、系統(tǒng)軟件升級(jí)容易等優(yōu)點(diǎn)，不僅能適用于大型水庫的水位監(jiān)控，也適合于普通家庭水塔水位的監(jiān)控，同時(shí)也可以利用本系統(tǒng)對(duì)水資源進(jìn)行合理利用。在設(shè)計(jì)的這段日子里，通過不斷努力學(xué)習(xí)和分析，不斷咨詢指導(dǎo)老師以及在指導(dǎo)老師不為辛苦的指導(dǎo)，終于給水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畫上了句號(hào)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)想的功能。但是有些方面還是需要改良的，比方系統(tǒng)密碼能參加掉電保存芯片，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，通信連接方式改用無線WIFI傳播方式，使其傳輸數(shù)據(jù)距離更遠(yuǎn)。在以后的學(xué)習(xí)中，對(duì)于水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，功能要不斷加強(qiáng)、不斷優(yōu)化。參考文獻(xiàn)[1]王雪梅.水資源研究開展態(tài)勢(shì)[J].地球科學(xué)進(jìn)展.2011.59～256WangXuemei.Waterresourcesresearchanddevelopmenttrend[J].advanceinearthscience.2011.59～256(inChinese)[2]吳再群.基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)[J].電子科技.2013.23～65WuZaiqun.Waterlevelcontrolsystembasedonsinglechipmcu[J].Journalofelectronicscienceandtechnology,2013.23～65(inChinese)[3]朱昌富.基于單片機(jī)的水位監(jiān)控系統(tǒng)[J].寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2012.128～158ZhuChangfu.basedmicrocontrollerWaterLevelMonitoringSystem[J].NingdeTeachersCollege(NaturalScience).2012.128～158(inChinese)[4]陸中宏,高松.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010.32～61LuZhonghong,GaoSong.Single-chipcomputerapplicationtechnology[M].Mechanicalindustrypublishinghouse.2010.32～61(inChinese)[5]朱高中.基于單片機(jī)遠(yuǎn)程水位檢測(cè)系統(tǒng)的研究[J]光電子技術(shù).2012.80～120ZhuGaozhong.basedonMCUremotewaterleveldetectionsystemOf[J].optoelectronictechnology.2012.80～120(inChinese)[6]李登輝.高塔水位智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子制作.2014.60～72LiDenghuitowerwaterlevelintelligentcontrolsystem[J].Electronicproduction.2014.60～72(inChinese)[7]商杰,武洪濤.10位串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2013.67～82ShangJie,WuHongtao.10SerialA/DconverterTLC1549inMCUSystem[J].Modernelectronictechnology.2013.67～82(inChinese)[8]馮大捷.基于DS1302電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)[J].科技視界.2012.64～83FengDajieDesignDS1302electronicclock[J].BasedTechnologyVision.2012.64～83(inChinese)[9]李偉躍.基于時(shí)鐘芯片DS1302的萬年歷的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2012.20～30LiWeiyue.clockchipDS1302calendar-baseddesign[J].ScienceandTechnologyInnovationHeral.2012.20～30(inChinese)[10]冉莉,王民.基于單片機(jī)的液晶顯示模塊硬軟件設(shè)計(jì)開發(fā)[J].科技廣場.2012.12～24RanLi,WangMing.MicrocontrollerbasedLCDmodulehardwareandsoftwaredesignanddevelopment[J].TechnologySquare.2012.12～24(inChinese)[11]張?zhí)禊i,徐磊.L298N控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)[J].工業(yè)設(shè)計(jì).2011.52～80ZhangtianPeng,LeiXu.L298NReversibleDCmotorcontrol[J].IndustrialDesign.2011.52～80(inChinese)[12]嚴(yán)俊高,陳潔.串行通信控制及使用實(shí)例[J].機(jī)床電器.2012.50～92YanJungao.Serialcommunicationcontrolandusingtheinstance[J].Machinetoolelectricalappliances.2012.50～92(inChinese)[13]康華光.電子技術(shù)模擬局部(第五版)[M].北京：高等教育出2006.20～61KangHuaguang.Electronictechnologyfoundationsimulationpart(fifthedition)[M].Beijing:highereducationpress,2006.20～61(inChinese)[14]唐俊瞿.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.102～121TangJunqu.Singlechipmicrocomputerprincipleandapplication[M].Beijing:metallurgicalindustrypress,2003.102～121(inChinese)[15]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.120～160HuHancai.Singlechipmicrocomputerprincipleandinterfacetechnology[M].Beijing:tsinghuauniversitypress,1996.120～160(inChinese)[16]李廣弟.單片機(jī)根底[M],北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.328～346LiGuangdi.microcontrollerbasedon[M],Beijing:BeijingAerospaceUniversityPress,2007.328～346(inChinese)[17]徐愛明.淺析單片機(jī)技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2013.46～81XuAimingTheapplicationofSCMtechnologyinsensordesign[J].Chinesenewtechnologiesandproducts.2013.46～81(inChinese)[18]于艷,顧桓.MCS-51單片機(jī)和PC機(jī)間的串口通信[J].科學(xué)技術(shù)與工程.2012.62～81YuYan,GuHuan.MCS-51microcontrollerserialcommunicationbetweenPCand[J].ScienceTechnologyandEngineering.2012.62～81(inChinese)[19]周子琛,申振寧.用VB實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的串行通信[J].半導(dǎo)體術(shù).2013.214～260ZhouZichenShenZhenning.UsingVBtorealizethecomputerandsinglechipmicrocomputerserialcommunication[J].Journalofsemiconductortechnology,2013.328～346(inChinese)[20]LishuangZhao.ADesignofIntelligentHomeMonitoringSystem[A].Proceedingsof2015InternationalIndustrialInformaticsandComputerEngineeringConference(IIICEC2015)[C].2015.121～160[21]AbowdGD,AllenR,GarlanD.FormalizingStyletoDescriptionsofSoftwareArchitecture[J].ACMTransactionsonSoftwareEngineeringandMethodology,1995.313～364.致謝時(shí)光飛逝，歲月如梭，大學(xué)時(shí)光眼看就要結(jié)束了。畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，代表著我即將畢業(yè)，步入社會(huì)。經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)成了檢驗(yàn)我四年來學(xué)習(xí)的一種有效方法。經(jīng)過從開始整理思路，制定目標(biāo)，到完成畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣的一個(gè)過程，從無到有這樣的一個(gè)過程中，讓我受益匪淺，也讓我懂得了結(jié)果并不重要，重要的是過程。這段時(shí)間我不僅穩(wěn)固了四年來的學(xué)習(xí)內(nèi)容，更增長了新的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)，這些知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)讓我以后在社會(huì)上少走彎路奠定了根底。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)這個(gè)過程中，我遇到了很多的難題，苦惱過后，發(fā)現(xiàn)總會(huì)有那么多的人在支持我，幫助我。因此，我要深深的感謝我的指導(dǎo)老師王韌老師，以及在背后默默支持我的同學(xué)及朋友。是他們，在我遇到問題困難時(shí)，一遍一遍極有耐心的跟我講解，幫我解決相應(yīng)的困難，再一次謝謝他們。我要特別感謝指導(dǎo)老師王老師，是王老師的悉心指導(dǎo)，才能讓我順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。認(rèn)識(shí)王老師那年，王老師作為我們班的單片機(jī)任課老師，王老師做事一絲不茍，對(duì)我們嚴(yán)厲有加，經(jīng)常掛在嘴邊的九字真言“有想法、勤實(shí)踐、善總結(jié)”，王老師的為人處事，工作盡心盡職的態(tài)度，都深深的影響著我。因此我要衷心的感謝王老師，感謝王老師在教導(dǎo)我們知識(shí)、技能的同時(shí)，更注重對(duì)我的道德修養(yǎng)的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)為我們提供這么好的學(xué)習(xí)氣氛，感謝老師們細(xì)致教導(dǎo)，感謝同學(xué)們的熱情幫助。附錄附錄A元件清單元件名稱元件參數(shù)數(shù)量電源插座2貼片電容0.1μF10電容100μF1電容22μF2發(fā)光二極管9保護(hù)二極管1N40081MAX2321ISP下載口1排阻470Ω1蜂鳴器1模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC15491數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC85121撥碼開關(guān)1晶振11.0592MHz1晶振32.768KHz1三極管A10151開關(guān)六角1按鍵5單片機(jī)STC89C5281語音芯片WT588D1插座10液晶LCD122321時(shí)鐘芯片DS13021RS232接口1電阻510Ω1電阻1K4穩(wěn)壓管2.5V1電阻2K17排阻5.1K2電位器50K2揚(yáng)聲器8Ω1直流電機(jī)1變壓器12V1穩(wěn)壓芯片5V2穩(wěn)壓芯片12V2整流橋2W101附錄B實(shí)物圖附錄C程序清單/****************************************************************課題名稱：水位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)〔基于單片機(jī)STC89C52〕林光宗指導(dǎo)老師：王韌完成時(shí)間：2015年5月功能〔1〕、水位監(jiān)控系統(tǒng)上電或按鍵復(fù)位后能顯示歡送界面〔密碼輸入界面〕〔2〕、具有能實(shí)時(shí)顯示水位，時(shí)間，以及電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)； 〔3〕、具有水位上下限修改、報(bào)警開關(guān)修改、時(shí)間修改以及密碼修改功能； 〔4〕、具有通信功能； 〔5〕、具有語音提示功能； 〔6〕、具有能通過電腦在線修改水位上下限、報(bào)警開關(guān)的功能； 〔7〕、具有初始水位上下限分別為水位上限80.0米、下限為30.0米、初始密碼為四個(gè)0；硬件說明：單片機(jī)STC公司的STC89C52，晶振-11.0592HZ，輸入設(shè)備-接在P1口的四位獨(dú)立式鍵盤，輸出設(shè)備-LCD12232液晶屏，TLC1549模數(shù)轉(zhuǎn)換，DAC8512數(shù)模轉(zhuǎn)換，MAX232通信，WT588D語音模塊。/*******************************************************************///******************系統(tǒng)有關(guān)端口和函數(shù)頭文件定義********************#ifndef__BOARD_H__#define__BOARD_H__#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//************************端口定義*****************************//***********adc1549端口*****************sbitCS2=P2^5;sbitDOUT=P2^6;sbitIO_CLK=P2^7;//***********液晶屏端口*****************sbitled=P1^7; sbitLCD_CS=P2^2;sbitLCD_SID=P2^3;sbitLCD_CLK=P2^4;//***********按鍵端口*******************sbitleftkey=P1^0; //左按鍵sbitupkey=P1^3; //上按鍵sbitdownkey=P1^2; //下按鍵sbitrightkey=P1^1; //右按鍵//***********電機(jī)端口*********************sbitLD=P3^7;sbitSDI=P2^0;sbitCLK=P2^1;//***********ds1302端口********************sbitT_RST=P3^4;//位定義1302芯片的接口，復(fù)位端口定義在P3.4引腳sbitT_IO=P3^5;//位定義1302芯片的接口，數(shù)據(jù)輸出端定義在P3.5引腳sbitT_CLK=P3^6;//位定義1302芯片的接口，時(shí)鐘輸出端口定義在P3.6引//***********聲音報(bào)警端口********************sbitVoice=P3^3;sbitWTCS=P1^4;//P02sbitWTCLK=P1^5;//P03sbitWTDA=P1^6; //P01//***************變量的定義*****************//*************有關(guān)水位的變量的聲明*********externintwaterline; //當(dāng)前水位 externintlast_waterline;externintwaterline_H; //最高水位externintwaterline_L; //最低水位externuchartemp_key;//時(shí)鐘按鍵模式externuchartemp_k;//****************有關(guān)1302時(shí)鐘芯片變量的定義************externucharHour; //小時(shí)externucharMin; //分鐘 externucharSec; //秒externucharlast_Sec; //秒externucharMonth; //月份 externucharDay; //天externucharweek; //周externucharyear; //年externuintpassword; //密碼externuintdisp_password;//***********************有關(guān)串行口變量的定義************externucharAddr; //地址位externucharstart; //開始位externuchardat; //串行口接收數(shù)據(jù)externvoidcheck(ucharxx);//串行口接收數(shù)組 //***********************有關(guān)報(bào)警變量的定義************externuchardisp_mode; //顯示屏模式變量externucharVoiceAlarm; //聲音報(bào)警開關(guān)變量externucharLightAlarm; //光報(bào)警開關(guān)變量externucharflag; //游標(biāo)位置變量externucharend;externuinttemp_voice; //語音次數(shù)延時(shí)變量externucharWT_temp,WT_temp1;//語音報(bào)警中間變量//****************************外部函數(shù)定義***************************externvoidW_dig_signal(uintv);externvoidspi_write(uchardat); //SPI電機(jī)控制externvoiddelay_ms(uintx); //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) externvoidkey(); //按鍵函數(shù)externucharkeyscan(); //判斷按鍵函數(shù)externvoidkey0();externvoidkey1();externvoidkey2();externvoidkey3();externvoidkey4();externvoidkey5();externvoidkey6();externvoidkey7();externvoidkey8();//**********************有關(guān)報(bào)警函數(shù)定義***************externvoidstop_run(); //電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)函數(shù)externvoidleft_run(); //電機(jī)反轉(zhuǎn)函數(shù)externvoidright_run(); //電機(jī)正轉(zhuǎn)函數(shù)externvoid