《基于單片機(jī)的液位傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（附圖）》10000字（論文）

STYLEREF"標(biāo)題1"緒論系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)功能介紹系統(tǒng)通過(guò)水位傳感器測(cè)量水位的具體高度。液晶屏顯示水位的高度和設(shè)定的上下限水位值?？赏ㄟ^(guò)按鍵對(duì)水位的上、下限值進(jìn)行設(shè)定，并且有一個(gè)掉電的保存，它就是把水放置到STC單片機(jī)內(nèi)部，上電不必再進(jìn)行重新配置。當(dāng)液位高度不到設(shè)定下限值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)水泵對(duì)其進(jìn)行加熱。當(dāng)液位高度超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)停機(jī)或者關(guān)閉水泵。該系統(tǒng)有兩種模式，一種是自動(dòng)和手工兩種，在自動(dòng)模式下依靠液位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)控制，在手動(dòng)模式下，水泵開(kāi)關(guān)通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)手動(dòng)操作。2.2硬件結(jié)構(gòu)組成本設(shè)計(jì)由單片機(jī)模塊、液位傳感器模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、電源輸入模塊、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、LED報(bào)警模塊、水泵驅(qū)動(dòng)模塊組成。這些電路模塊在原理圖中的獨(dú)立設(shè)計(jì)，最終通過(guò)單片機(jī)將這些模塊聯(lián)合在一起，這些模塊中有的是輸入模塊，比如說(shuō)按鍵模塊和液位傳感器模塊，這些輸入模塊提供輸入信號(hào)給單片機(jī)處理，讓檢測(cè)系統(tǒng)獲得當(dāng)前檢測(cè)信息，然后單片機(jī)通過(guò)輸出模塊輸出系統(tǒng)響應(yīng)。比如液晶顯示模塊和水泵驅(qū)動(dòng)模塊就是輸出模塊，這些輸出模塊起到系統(tǒng)響應(yīng)的作用。圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖以下對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)電路模塊的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明：電源輸入模塊：通過(guò)輸入5V直流電源來(lái)給系統(tǒng)供電，可以通過(guò)USB直接將電源連接到電腦USB口上，更加節(jié)能環(huán)保。按鍵輸入模塊：通過(guò)按鍵輸入可以設(shè)定液位上下限值。液晶顯示模塊：本設(shè)計(jì)的液位高度檢測(cè)信息和設(shè)定的上下限值通過(guò)液晶顯示模塊LCD1602來(lái)顯示，用戶可以通過(guò)液晶顯示模塊來(lái)觀察當(dāng)前檢測(cè)到的信息。單片機(jī)模塊：采用STC89C51單片機(jī)模塊可以用來(lái)作為系統(tǒng)的控制核心，接收來(lái)自傳感器、按鍵的輸入信息，這些信息通過(guò)程序處理分析之后驅(qū)動(dòng)單片機(jī)輸出信號(hào)開(kāi)啟/關(guān)閉水泵及報(bào)警信號(hào)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LCD液晶屏顯示。液位傳感器模塊：采用液位傳感器來(lái)采集液位高度。AD轉(zhuǎn)換模塊：采用AD轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)液位數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而完成液位檢測(cè)功能。LED指示燈模塊：通過(guò)LED指示燈顯示當(dāng)前液位是否處于正常范圍內(nèi)。水泵驅(qū)動(dòng)模塊：通過(guò)水泵驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)液位控制功能。2.3控制器選型當(dāng)前比較主流的單片機(jī)有STC系列的51單片機(jī)、STM32單片機(jī)、AVR單片機(jī)、MSP單片機(jī)等等。這些單片機(jī)從內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的位數(shù)來(lái)看，它們可以劃分成8位的單片機(jī)和32位的單片機(jī)，通過(guò)而言位數(shù)值越高的單片機(jī)性能就越強(qiáng)，但是同時(shí)由于單片機(jī)所產(chǎn)生的價(jià)格相對(duì)較低，不過(guò)32位的單片機(jī)在運(yùn)算上是否具備一定的速度和效率，其內(nèi)部的空間是否比較大，單片機(jī)的外設(shè)資源是否比較豐富。8位的單片機(jī)盡管沒(méi)有32位的單片機(jī)擁有突出的性能，但8位單片機(jī)在價(jià)格上具有更多優(yōu)勢(shì)，使用8位單片機(jī)不僅可以降低方案的設(shè)計(jì)成本，而且8位單片機(jī)也具有一定資源的外設(shè)，比如在本設(shè)計(jì)采用的STC89C51單片機(jī)中，片上資源包括定時(shí)器、中斷系統(tǒng)、串口通信等等，可以支持多種頻率的晶振輸入，最新的STC51單片機(jī)已經(jīng)支持1T模式運(yùn)行，該單片機(jī)運(yùn)作速度是傳統(tǒng)51單片機(jī)的12倍，因設(shè)計(jì)方案對(duì)于單片機(jī)的性能要求并不算很高，因此從價(jià)格方面、應(yīng)用電路方面和程序開(kāi)發(fā)難度方面綜合考慮后，本設(shè)計(jì)選用STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片。圖2-2單片機(jī)實(shí)物圖2.4顯示方案選型方案一：采用LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，數(shù)碼管只能顯示數(shù)字信息，而且可供顯示的內(nèi)容也比較少。本設(shè)計(jì)需要顯示液位高度、上下限值這些信息，如果采用數(shù)碼管顯示則無(wú)法分清楚兩個(gè)數(shù)字代表的含義，因?yàn)閿?shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示英文。因此數(shù)碼管的顯示效果不佳，而且數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路也比較麻煩，需要采用多個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)，或是采用74LS164移位寄存器進(jìn)行移位驅(qū)動(dòng)，不管是哪種驅(qū)動(dòng)方式都比較麻煩。程序方面也需要通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描方式，同樣會(huì)給編程帶來(lái)難度。方案二：采用LCD1602液晶顯示屏，該液晶屏不僅可以顯示數(shù)字，還可以顯示英文、圖形等信息。該液晶屏可以顯示2行數(shù)據(jù)，采用該屏幕可以將液位高度度和上下限值分別顯示在不同行，液位數(shù)據(jù)前面加上英文標(biāo)注，這樣就可以起到直觀的顯示效果。同時(shí)LCD1602液晶屏的驅(qū)動(dòng)電路也非常簡(jiǎn)單，只需要通過(guò)5V電源供電，設(shè)置好對(duì)比度就可以進(jìn)行顯示。 3電路設(shè)計(jì) 3.1單片機(jī)電路設(shè)計(jì)下圖3-1是STC89C52單片機(jī)的引腳分布圖，本設(shè)計(jì)選擇采用STC89C51微控制器作為系統(tǒng)的主控制芯片。從下圖中可以看出STC89C51單片機(jī)共有40個(gè)引腳，除電源引腳和一些特殊引腳外，還有32個(gè)可用的IO端口。這32個(gè)IO端口被平均分為4個(gè)端口，即P0、P1、P2、P3端口，P3端口中還有2個(gè)外部中斷引腳。同時(shí)，該微控制器還支持UART串行通信。片內(nèi)還有其他實(shí)用性資源，例如定時(shí)器、中斷和片上eeprom等，對(duì)于一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，該單片機(jī)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間是完全足夠的。該單片機(jī)在通電后無(wú)法直接運(yùn)行，還需要在最小系統(tǒng)條件下才能正常運(yùn)行，51單片機(jī)的最小控制電路即單片機(jī)、晶振器和復(fù)位電路，三個(gè)控制模塊均需要滿足之后51單片機(jī)的正常工作。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.2液晶顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)需要在屏幕上顯示檢測(cè)到的液位高度、系統(tǒng)設(shè)定的上下限值，經(jīng)過(guò)綜合考慮之后選擇LCD1602液晶屏作為顯示模塊。LCD1602液晶屏是一款可以顯示英文、數(shù)字的屏幕，且液晶屏的價(jià)格適中，外部驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。下圖3-2是LCD1602液晶屏驅(qū)動(dòng)電路，液晶屏采用5V直流供電，VL引腳為液晶屏對(duì)比度調(diào)節(jié)引腳，給該引腳輸入不同電壓就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)比度調(diào)節(jié)，在電路設(shè)計(jì)中通過(guò)電阻分壓方式來(lái)設(shè)置合適的屏幕對(duì)比度。RS、RW、E引腳為液晶屏控制引腳，將這些引腳與51單片機(jī)進(jìn)行連接，通過(guò)單片機(jī)輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、指令的寫(xiě)入和讀出。D0-D7引腳為數(shù)據(jù)傳輸引腳，在控制信號(hào)寫(xiě)入之后通過(guò)這些數(shù)據(jù)引腳接收顯示信息，然后在液晶屏上的指定位置進(jìn)行內(nèi)容顯示。圖3-2液晶顯示電路圖3.3液位檢測(cè)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用液位傳感器進(jìn)行液位高度檢測(cè)。液位傳感器的本質(zhì)其實(shí)就是一個(gè)壓力傳感器，通過(guò)對(duì)水位壓力的檢測(cè)來(lái)反應(yīng)出水位高度。液位傳感器一共有3個(gè)引腳，其中2個(gè)引腳為電壓引腳，模塊供電電壓為5V，剩下的一個(gè)引腳為信號(hào)輸出引腳。該模塊通過(guò)輸出模擬電壓信號(hào)來(lái)表示壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)模塊檢測(cè)到壓力濃度越大時(shí)模塊輸出的電壓信號(hào)幅值就會(huì)越高。因此只需要通過(guò)單片機(jī)去識(shí)別模塊輸出的電壓信號(hào)高低，這樣就可以判斷出當(dāng)前檢測(cè)壓力數(shù)據(jù)的大小情況。但是在本設(shè)計(jì)中所采用的51單片機(jī)僅僅能夠?qū)?shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，而且這些電壓信號(hào)屬于模擬化的信號(hào)，不能被單片機(jī)直接采集和處理。所以，我們就需要采用外部AD轉(zhuǎn)換芯片把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后再把它交給單片機(jī)，以便對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。下圖3-3是液位檢測(cè)電路圖，圖中RX1器件為液位傳感器。其本質(zhì)就是一個(gè)可變電阻，傳感器自身阻值隨著壓力的升高而降低，因此我們只需要檢測(cè)出液位傳感器的阻值大小就可以推算出當(dāng)前壓力大小。從下圖中可以看到，將液位傳感器輸出的電壓信號(hào)發(fā)送至AD0832芯片。壓力數(shù)據(jù)通過(guò)AD0832轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理，從而計(jì)算出電壓值，再推算出當(dāng)前壓力值，再轉(zhuǎn)換成液位高度數(shù)據(jù)。圖3-3液位檢測(cè)電路圖3.4按鍵設(shè)置電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)設(shè)有4個(gè)獨(dú)立按鍵，通過(guò)按鍵可以自行設(shè)置報(bào)警液位上下限值。為了設(shè)計(jì)能夠適用于更多應(yīng)用場(chǎng)合，液位上下限值可調(diào)是一個(gè)必要的功能，因此設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立按鍵調(diào)節(jié)功能。下圖3-4是按鍵輸入電路，本系統(tǒng)因?yàn)榘存I數(shù)量較少，因此選擇獨(dú)立按鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)。獨(dú)立按鍵的電路連接比較簡(jiǎn)答，將按鍵的一端直接接入GND,按鍵的另外一端為單片機(jī)IO口。通過(guò)這樣的單片機(jī)編程中是否能夠識(shí)別IO口的電平便可以從中分析得出是否有按鍵被按下，若IO口檢測(cè)為低電平，則代表被按鍵被按下，若IO口被按鍵達(dá)到高電平，則代表被按鍵松開(kāi)。圖3-4按鍵設(shè)置電路圖3.5水泵驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)在液位高度低于下限值后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟水泵模塊進(jìn)行加水。因?yàn)樗媚K的正常工作電流比較大，不能夠直接用51單片機(jī)來(lái)控制。因此在設(shè)計(jì)中選用繼電器模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)，下圖3-5是水泵驅(qū)動(dòng)電路圖，采用5V電壓給水泵模塊供電，然后將供電線路串聯(lián)在繼電器中，通過(guò)繼電器來(lái)控制水泵模塊通電和斷電，再通過(guò)51單片機(jī)引腳去控制繼電器，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制水泵模塊開(kāi)啟和關(guān)閉功能。繼電器也需要通過(guò)三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)?1單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流比較小，無(wú)法直接推進(jìn)繼電器。所以再采取一個(gè)三極管作為控制繼電器，從而可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制的繼電器(中途直流控制水泵)的功能。圖3-5水泵驅(qū)動(dòng)電路圖3.6蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì)當(dāng)液位高度超出上下限值后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟蜂鳴器模塊進(jìn)行報(bào)警提示。下圖3-6為蜂鳴器的報(bào)警電路示意圖，在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們采用5V有源蜂鳴器作為報(bào)警器件，電路中則選擇SS8550三極管作為驅(qū)動(dòng)器件。根據(jù)這種電路框圖我們可以了解到，單片機(jī)的引腳是一個(gè)輸出電平，蜂鳴器的啟/關(guān)都是可以用控制三極管基極的電壓進(jìn)行控制。當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)蜂鳴器開(kāi)啟報(bào)警，當(dāng)輸出高電平時(shí)蜂鳴器關(guān)閉報(bào)警。圖3-6蜂鳴器報(bào)警電路圖3.7LED指示燈電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)通過(guò)LED指示燈來(lái)顯示當(dāng)前液位狀態(tài)，下圖3-7是LED指示燈電路，LED驅(qū)動(dòng)電流采用1K電阻進(jìn)行限流，LED的控制通過(guò)單片機(jī)引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)電路圖可知單片機(jī)引腳輸出低電平時(shí)LED點(diǎn)亮，單片機(jī)引腳輸出高電平時(shí)LED熄滅。圖3-7LED指示燈電路圖3.8電源供電電路設(shè)計(jì)下圖3-8是電源供電電路，圖中J1器件為5V直流電源輸入接口，SW1為系統(tǒng)的電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)SW1開(kāi)關(guān)閉合系統(tǒng)通電開(kāi)始工作，當(dāng)SW1開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后系統(tǒng)斷電停止工作。圖3-8電源供電電路圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1KEIL軟件介紹程序編寫(xiě)是設(shè)計(jì)中較為重要的步驟，程序決定了系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)所有的執(zhí)行功能都是在程序執(zhí)行下進(jìn)行的，因此程序可以看作為系統(tǒng)的“大腦”。本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，因?yàn)樽髡邔?duì)C語(yǔ)言的熟悉程度較高，同時(shí)C語(yǔ)言較其他編程語(yǔ)言更具有優(yōu)勢(shì)。C語(yǔ)言具有不錯(cuò)的可讀性、移植性，在后期程序修改、維護(hù)上也更省力。編程軟件首先選擇了KEIL4，它是一個(gè)功能強(qiáng)大的編程軟件，特別是它適合用于51單片機(jī)的軟件開(kāi)發(fā)。KEIL軟件集編譯、報(bào)錯(cuò)、調(diào)試為一體,經(jīng)由KEIL軟件進(jìn)行編寫(xiě)程序，然后經(jīng)過(guò)編譯制作生成HEX文件，將HEX文件經(jīng)下載器引出并導(dǎo)入到單片機(jī)中，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。4.2系統(tǒng)主程序通過(guò)分析本設(shè)計(jì)的功能設(shè)計(jì)要求，為了實(shí)現(xiàn)液位檢測(cè)、液位顯示、聲光報(bào)警、水泵驅(qū)動(dòng)、按鍵設(shè)置的功能，本程序按照不同功能進(jìn)行功能子函數(shù)設(shè)計(jì)，將各個(gè)功能模塊的程序封裝成不同的子函數(shù)，然后在主程序中進(jìn)行函數(shù)調(diào)用。本文主程序執(zhí)行流程圖如圖4-1所示。圖4-1主程序流程圖4.3液晶顯示子程序下圖4-2是液晶顯示執(zhí)行流程圖，本設(shè)計(jì)通過(guò)程序向液晶屏發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，通過(guò)此方式在液晶屏上顯示液位高度、上下限值。首先進(jìn)行液晶初始化，在屏幕初始化完成之后檢測(cè)液晶屏是否處于“忙”狀態(tài)，若液晶屏處于“空閑”狀態(tài)則控制LCD指令，選擇LCD中的顯示地址后發(fā)送顯示內(nèi)容，就可以在LCD上顯示所發(fā)送的內(nèi)容。LCD液晶顯示子函數(shù)只需要在主程序中被調(diào)用，然后在調(diào)用顯示函數(shù)時(shí)代入地址和內(nèi)容這兩個(gè)參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)在液晶屏上的指定位置顯示內(nèi)容。圖4-2液晶顯示子程序流程圖4-3液晶顯示屏的程序展示圖4-4系統(tǒng)處理程序部分4.4按鍵檢測(cè)程序下圖4-3為按鍵檢測(cè)程序執(zhí)行流程，本系統(tǒng)采用獨(dú)立按鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此按鍵識(shí)別程序也采用獨(dú)立按鍵識(shí)別方式。首先通過(guò)單片機(jī)IO口判斷按鍵是否下，然后再調(diào)用消抖處理，延時(shí)一小段時(shí)間后再次判斷按鍵是否按下。若第二次判斷按鍵依然按下，則代表按鍵檢測(cè)成功，故開(kāi)啟相應(yīng)的按鍵處理操作。若第二次判斷按鍵松開(kāi)，則代表本次按鍵為異常抖動(dòng)，故不對(duì)本次按鍵做響應(yīng)處理。圖4-5按鍵檢測(cè)子程序流程圖圖4-6按鍵程序展示圖5實(shí)物制作與調(diào)試5.1實(shí)物調(diào)試說(shuō)明對(duì)照設(shè)計(jì)版本中的加工過(guò)程中做了仔細(xì)的檢測(cè)，以及洞洞式電路板，電線尺寸，電源的輸入，并且根據(jù)所需要的電路單元來(lái)準(zhǔn)備一個(gè)元器件。按照電路原理示意圖來(lái)進(jìn)行焊接，首先將供電電路的部分焊接，通電時(shí)要檢查是否有電壓合適后再將其它無(wú)源器件焊接。在檢驗(yàn)焊接準(zhǔn)確性無(wú)誤后，將電路板安裝至測(cè)試支架上，接通直流電源測(cè)量放大器中的直流工作點(diǎn)，并做出調(diào)整，使之能夠適應(yīng)設(shè)計(jì)需要。檢查完硬件設(shè)備后，繼續(xù)檢查軟件是否存在問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和仿真。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，反復(fù)調(diào)試。搭建調(diào)試平臺(tái)后，需要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試。若軟件調(diào)試沒(méi)有問(wèn)題，下一步就是驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否符合條件。若函數(shù)中有問(wèn)題，則需要反復(fù)調(diào)試軟件和更改程序，直到滿足所有程序和調(diào)試功能為止。5.2實(shí)物的連接制作在本次設(shè)計(jì)中選用的是洞洞板來(lái)完成電路的連接，面包板的尺寸需要根據(jù)所上器件的個(gè)數(shù)和形態(tài)進(jìn)行選擇，本次涉及的有單片機(jī)主模塊、外圍功能模塊及觸摸屏模塊。在焊接時(shí)首先要將單片機(jī)選取合適位置，便于供電線的接入。主板背面各管腳之間的焊接首要保證牢靠性，避免在運(yùn)行過(guò)程焊點(diǎn)斷開(kāi)，管腳連接的飛線需要做好整理線材的準(zhǔn)備，不可出現(xiàn)多組線相互堆疊多重交叉的風(fēng)險(xiǎn)隱患，飛線長(zhǎng)度也需要控制合理長(zhǎng)度，過(guò)長(zhǎng)和過(guò)短都會(huì)帶來(lái)不好的體驗(yàn)效果，可能影響信號(hào)質(zhì)量。接線方式：每個(gè)接線柱下皆有標(biāo)示，G-接地，I-接+5V另與O-之間加載2.2K上拉電阻即可通過(guò)0-輸出。壓電式壓力傳感器：壓電式效應(yīng)是壓電式傳感器的一個(gè)重要工作原則，壓電傳感器還沒(méi)有被廣泛地應(yīng)用在各種電子元件上，因?yàn)樗鼈兌际墙?jīng)受外力影響而產(chǎn)生的電荷，只有在回路中的電荷已經(jīng)具備了無(wú)限多個(gè)的輸入或者阻抗，它們的穩(wěn)定性才會(huì)被保留。其實(shí)情況不然，所以也就決定了一個(gè)壓電傳感器只是能夠在動(dòng)態(tài)下檢測(cè)到應(yīng)力。液位傳感器的本質(zhì)其實(shí)就是一個(gè)壓力傳感器，通過(guò)對(duì)水位壓力的檢測(cè)來(lái)反應(yīng)出水位高度。液位傳感器一共有3個(gè)引腳，其中2個(gè)引腳為電壓引腳，模塊供電電壓為5V，剩下的一個(gè)引腳為信號(hào)輸出引腳。該模塊通過(guò)輸出模擬電壓信號(hào)來(lái)表示壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)模塊檢測(cè)到壓力濃度越大時(shí)模塊輸出的電壓信號(hào)幅值就會(huì)越高。所以只需要借助單片機(jī)對(duì)該模塊的輸入電壓信號(hào)高低，那么它就已經(jīng)可以判定得到當(dāng)前所檢測(cè)的壓力值數(shù)據(jù)有多少了。但在本次設(shè)計(jì)中采用51單片機(jī)僅僅能夠?qū)?shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并且該電壓信號(hào)也屬于模擬型信號(hào)，無(wú)法被單片機(jī)直接采用。因此，我們?cè)谑褂猛獠縜d轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，首先要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼信號(hào)，然后再給單片機(jī)提供數(shù)據(jù)中心。最后得到模塊輸出的信息。圖5-1壓力傳感器實(shí)物圖采用LCD1602液晶顯示屏，該液晶屏不僅可以顯示數(shù)字，還可以顯示英文、圖形等信息。該液晶屏可以顯示2行數(shù)據(jù)，采用該屏幕可以將液位高度和上下限值分別顯示在不同行，液位數(shù)據(jù)前面加上英文標(biāo)注（上限H，下限L），這樣就可以起到直觀的顯示效果。液晶屏采用5V直流供電圖5-2液晶顯示屏實(shí)物圖本次實(shí)驗(yàn)用到了連個(gè)立式水泵，在液位高度低于下限值后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟水泵模塊進(jìn)行加水。因?yàn)樗媚K的正常工作電流比較大，采用5V電壓給水泵模塊供電，然后將供電線路串聯(lián)在繼電器中，通過(guò)繼電器來(lái)控制水泵模塊通電和斷電，再通過(guò)51單片機(jī)引腳去控制繼電器，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制水泵模塊開(kāi)啟和關(guān)閉功能。圖5-3水泵的圖圖5-4最終的實(shí)物連接圖5.3實(shí)物制作解決方案本液位控制器系統(tǒng)調(diào)試工作主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)組成部分，硬件電路中的調(diào)試工作可根據(jù)軟件仿真結(jié)果對(duì)其進(jìn)行診斷和處理，而且軟件調(diào)試工作是其中最重要的一個(gè)組成部分，系統(tǒng)的邏輯性功能的實(shí)施完全依賴于軟件組成部分的正確運(yùn)行。可以考慮在程序設(shè)計(jì)完整無(wú)誤的條件下，結(jié)合對(duì)單片機(jī)的硬件進(jìn)行仿真，檢測(cè)其中的一些數(shù)據(jù)是否正常，若不是異常則必須修改其中一些數(shù)據(jù)，并對(duì)其中一些數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試和對(duì)其中一些數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。在單片機(jī)液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇見(jiàn)到的一些問(wèn)題和解決辦法有了詳細(xì)的介紹。（1）A/D轉(zhuǎn)換不正常本設(shè)計(jì)要求對(duì)來(lái)源于A/D的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示和處理，在該設(shè)計(jì)階段，A/D轉(zhuǎn)化的結(jié)果每次為0；它是不正常的結(jié)果，在有無(wú)顯示區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的情況下，判斷A/D轉(zhuǎn)換異常，然后又通過(guò)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換電路和其它軟件設(shè)計(jì)單元可靠性進(jìn)行了檢查和調(diào)試，最終結(jié)果表明，這是由軟件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起的，該軟件不能正確地開(kāi)啟AD轉(zhuǎn)換，在對(duì)流程進(jìn)行了調(diào)整之后，使得A/D轉(zhuǎn)換電路可以在系統(tǒng)運(yùn)行中啟動(dòng)，并把它們實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為來(lái)自于水壓傳感器的信號(hào)，最后采用一個(gè)數(shù)字式的水壓表顯示器把實(shí)時(shí)水壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換成了水壓測(cè)量值。（2）鍵盤(pán)操作功能不能完全按照要求實(shí)現(xiàn)為了設(shè)計(jì)能夠適用于更多應(yīng)用場(chǎng)合，液位上下限值可調(diào)是一個(gè)必要的功能，因而在設(shè)計(jì)時(shí)，采取了獨(dú)立的按鍵和調(diào)整功能。本系統(tǒng)由于按鍵的數(shù)量相對(duì)較少，經(jīng)過(guò)檢查，這一組軟硬件在設(shè)計(jì)方面不是很好地出現(xiàn)問(wèn)題，使用了4個(gè)獨(dú)立的功能按鍵，其中第三個(gè)“模式”按鍵未能和自己編寫(xiě)的邏輯源代碼相符，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在對(duì)“模式”按鈕的數(shù)據(jù)進(jìn)行切換后，就應(yīng)該把它們都轉(zhuǎn)移至水壓值的上限位置和下界位置，以便于對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理和顯示,，然而它所呈現(xiàn)的依次為水壓值的上限，證明了這“模式”鍵的切換是錯(cuò)誤的，在經(jīng)過(guò)幾次調(diào)試之后，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)對(duì)于按鍵做出了判斷性處理的程序未能夠做出延時(shí)性處理，從而導(dǎo)致了程序的執(zhí)行異常。（3）軟件代碼問(wèn)題，邏輯與，或非弄錯(cuò)，更改后正常。6結(jié)論與展望基于液位傳感器的液位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)順利完成，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)功能測(cè)試后，本系統(tǒng)的功能都達(dá)到了預(yù)期要求。通過(guò)本次設(shè)計(jì)我掌握了電路設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)，在此期間我將大學(xué)各門(mén)課程所學(xué)的知識(shí)綜合利用起來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試最終完成本次設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中也遇到很多問(wèn)題，在設(shè)計(jì)初期本系統(tǒng)所選用的蜂鳴器在三極管驅(qū)動(dòng)下不能發(fā)聲。經(jīng)過(guò)詢問(wèn)蜂鳴器供應(yīng)商后得知，所選擇的蜂鳴器種類(lèi)就是無(wú)源蜂鳴器，這些蜂鳴器內(nèi)部會(huì)存在一個(gè)晶振，它們?nèi)坑呻姍C(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，是由電子來(lái)控制，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的聲音。故將無(wú)源蜂鳴器改為有源蜂鳴器，再通過(guò)三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，此時(shí)只需要通過(guò)單片機(jī)輸出高低電平就可以實(shí)現(xiàn)蜂鳴器報(bào)警控制。經(jīng)過(guò)多次RFID檢測(cè)后均實(shí)現(xiàn)了逃單檢測(cè)以及蜂鳴器報(bào)警功能。在設(shè)計(jì)中主要有液位檢測(cè)問(wèn)題較難解決，因?yàn)橐何粰z測(cè)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，液位濃度檢測(cè)不僅需要精確檢測(cè)數(shù)據(jù)還要保持檢測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。在液位濃度檢測(cè)中采用的電路方案是液位傳感器+AD轉(zhuǎn)換芯片，電路設(shè)計(jì)中采用ADC0832芯片，AD芯片的分辨率是影響液位檢測(cè)精度的重要因素。方案中所采用的ADC0832是一款8位精度的AD芯片，應(yīng)用在液位測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中其轉(zhuǎn)換分辨率是足夠的。在實(shí)物測(cè)試初期，液晶屏上的液位高度檢測(cè)結(jié)果并不靈敏，經(jīng)過(guò)硬件電路檢查后發(fā)現(xiàn)是軟件問(wèn)題，針對(duì)檢測(cè)結(jié)果不靈敏的現(xiàn)象進(jìn)行分析，得出結(jié)論應(yīng)該是液位檢測(cè)函數(shù)調(diào)用間隔太久，或是液晶顯示函數(shù)調(diào)用間隔太久導(dǎo)致。結(jié)合這兩個(gè)可能導(dǎo)致問(wèn)題的原因去修改程序，經(jīng)過(guò)程序調(diào)整后液位高度檢測(cè)結(jié)果趨于正常，同時(shí)液晶屏上的液位高度也能夠?qū)崟r(shí)變化，系統(tǒng)響應(yīng)變得更加靈敏。本文設(shè)計(jì)雖然完成了最終成果，但由于筆者缺乏足夠的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，對(duì)于一些研究上還存在一些不足點(diǎn)，還需要進(jìn)一步去完善。首先在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)上，由于自己能力有限，電路設(shè)計(jì)中選用了比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。其次在芯片系統(tǒng)的靈敏度上還需要進(jìn)一步的改善，增強(qiáng)芯片系統(tǒng)的靈敏性。此外在設(shè)計(jì)液位測(cè)控方面的傳感器和芯片，還需要進(jìn)一步的探索與研究。

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