论文总字数：26930字

摘 要

随着科技的发展，人们对水位控制的需求越来越多，它不仅要具有控制水位的功能，而且要能自动控制，实时控制水位。

本文包括了水位控制电路的基本原理和系统框图，采用超声波来进行距离的测量，并用单片机来计算距离并控制水位开关的开和闭，设计给出了超声波发射和接收电路，通过盲区的消除以及环境温度的采样，提高了测距的精确度。利用超声波传输中距离与时间的关系，采用单片机进行控制及数据处理，再由单片机控制继电器开关实现注水和停止注水。利用所设计出的水位控制系统，对水位进行了控制，采集当时的环境温度获得精确的速度，计算出液面距离。此系统具有易控制、工作可靠、测量精度高的优点，可实时控制液位。

关键词： 超声波 水位测量 温度传感器 继电器开关

The design of water level control circuit

Abstract

With the development of science and technology, the water level control is more and more needed, It has the function of water level control, it also can realize automatic control and real-time control of water level.

This design introduces the basic principle and system frame of the level control circuit,Using ultrasound to measure the distance, and use the microcontroller to calculate the distance and control the opening and closing of the water level switch .The designation gives the ultrasonic transmitter and receiver circuits,improving the accuracy of the distance measurement by sampling the ambient temperature and eliminating blind spots . The relationship between ultrasonic transmission distance and time, using SCM to control and data processing,  then using the MCU control relay switch to achieve water injection and injection.. Using the design of the water level control system to control water level , collecting the ambient temperature to obtain accurate speed, and calculate the distance of the surface. This system has the advantages of easy control, reliable operation, high measuring accuracy,it can realize real-time control of liquid level.

Key Words: ultrasonic level measurement;temperature sensor; relay switch

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 前 言 1

1.1 研究的背景及意义 1

1.2 水位控制的方法及原理知识 2

第二章 总体方案 3

2.1 设计思想与系统框图 3

2.2 超声波介绍 5

2.3 超声波测距原理 5

2.4 总体设计方案 5

第三章 硬件电路设计及工作原理 7

3.1 水位测量电路的设计 7

3.1.1超声波测距原理 7

3.2单片机最小系统 9

3.3按键电路的设计 11

3.4报警电路的设计 11

3.5 显示电路的设计 12

3.6电源电路的设计 13

3.7温度测量电路的设计 14

3.7.1 温度检测方案的分析 14

3.7.2 温度测量模块的设计方案 14

3.8开关控制电路的设计 15

3.8.1继电器开关 15

3.8.2电磁继电器的结构和工作原理 15

3.8.3 水位开关设计原理 15

第四章 电路仿真 17

第五章 软件设计 19

5.1 主程序流程图 19

5.2 中断服务子程序 20

5.2.1 中断初始化 20

5.2.2 中断子程序流程图 21

第六章 电路调试及数据分析 23

总结与展望 26

参考文献 27

致谢 28

附录1 水位控制电路原理图 29

附录2 程序 30

第一章 前 言

1.1 研究的背景及意义

随着信号处理技术与电子技术在近年来的迅速发展，水位控制的技术在经过了由机械式向机电一体化再到自动化的发展过程，也有了很大的发展。结合这两大技术，水位测量越来越精确，尤其是微处理器被引用到水位控制系统之后，水位测量方向的发展越来越小型化、智能化、一体化。

在如今的社会中，生活中所用到的很多东西已经趋于半自动化或者全自动化，这样的结果就是给人们带来了很大的便利，在此同时，一些资源的利用也获得了很好的控制，其中当然也包括对水资源利用上的控制，在工业生产中，所见的一般都采用水塔，层顶水箱等基本储水设备作为供水系统，由一级二级水泵从地下市政府水管供给，水塔水位的控制和监测已经不再需要人工进行操作。在日常生活中，也常常需要对一些容器中的水位进行控制。比如对于锅炉、水箱、水池等容器中的水位高度进行控制，实际中应用有：抽水马桶、电热水器、洗衣机等器件的自动补水功能等。

目前，随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对于城市供水的要求也变得越来越高，如果仍然沿用人工方式，就不能满足准确、及时、安全充足供水，并且这种方式工作效率低，劳动强度大，安全性也难以保障。然而如果将供水方式从人工转变成自动化，那么，既可以克服人工劳动强度给人带来的压力，提高了工作效率，与此同时也保证了安全性。

水位控制应用于很多方面，其用处非常大，它的性能和工作质量不仅对生产有着巨大的影响，而且也关系到生产的安全。过去是由相应的人员对水位控制进行操作的，如果操作员稍微有所疏忽，或者监测器件有略微的损坏没被发现，那么损失将是无法弥补的，更严重的后果是会危害到生产人员的人身安全等。所以，如果能够对水位控制使用高精度的并且完全严格按照生产规定运行的自动化系统，可以使事故发生的概率最大限度的降低，同时能节省资源并可以使生产的效率有效提高。

水位控制在除水以外的的液体测量中也具有很大的意义，比如在汽油，石油等液体资源的控制也有重大作用，一方面可以防止资源的泄露等带来的资源浪费，另一反面可以预防资源的外泄带来的环境污染和其泄露造成的火灾等造成的财产损失和人身安全的危害。

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