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摘 要

水库、河流和湖泊等水系统的水位是重要的信息资源。能够准确及时地得到这些信息，对于水资源的调配和防洪抗旱有重要意义。当前很多大型水库、河流都已经具有较完善的水位监测系统，但是在一些小型水库、位置偏僻的小河流，水位监测比较困难。

本文提出了一种根据超声波测距原理的无线水位监测系统。该系统采用STC89C52单片机进行控制，由采集端和接收端两部分组成。从机作为水位采集端通过超声波模块和温度补偿模块采集水位数据，经过处理后将温度数据和水位数据送无线发射模块发出。主机作为接收端，将接收到的数据处理并不断更新显示在LCD屏上，同时若水位超过阈值，蜂鸣器报警。

本设计实现了在接收端液晶屏上显示环境温度、测量点编号以及水位数值，设定的警戒水达到后会报警，测量精度在1cm，空旷环境下，无线传输距离基本达到要求。

关键词：无线传输 STC89C52 水位采集 超声波

Wireless Water Level Monitoring System

Abstract

The water level of water systems e.g. reservoirs, rivers and lakes is an important information resource. It is important to allocate water resources, control flood and drought by getting this information accurately and timely. Currently, although lots of large reservoirs and rivers already had a prefect water level monitoring system, it is difficult to monitor the water level of some small reservoirs and rivers which in the remote locations.

A wireless water level monitoring system according to the principle of ultrasonic ranging is proposed in this paper. In the system, the STC89C52 microcontroller is used as the control which consists of two parts, the collecting and the receiving. The slave works as a collecting part which collects the water level data through the ultrasonic module and temperature compensation module. The temperature data and level data that had been processed will be sent to the master by using the wireless transmitter module. The master works as a receiving part which updates the current temperature and water level through the LCD. At the same time, if the water level exceeds the threshold, a buzzer alarms.

Environment temperature, measurement point number and water level are displayed on the LCD screen in this design. The buzzer alarms when the warning level reached. Accuracy of measurement is 1 cm. Wireless transmission distance meets the requirements basically in the open environment.

Key Words: Wireless transmission; STC89C52; Water collection; Ultrasonic wave

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景以及意义 1

1.2 国内外液位测量发展的现状 2

1.3 液位测量的发展趋势 3

1.4 水位传感器的选型 3

1.5 本次设计的基本任务 4

1.6 论文的组织结构 5

第二章 系统总体方案的设计 6

2.1 超声波传感器水位测量的原理 6

2.2 无线水位监测系统的工作原理 7

2.3 系统设计的要求 7

2.4 系统的基本结构 7

2.4.1 系统硬件架构 7

2.4.2 系统软件流程 8

第三章 系统的硬件设计 11

3.1 单片机电路 11

3.1.1单片机的选择 11

3.1.2 STC89C52单片机的介绍 12

3.1.3单片机的控制电路 12

3.2 超声波传感器的硬件设计 13

3.2.1 超声波传感器的选型 13

3.2.2 HC-SR04超声波模块介绍 13

3.2. HC-SR04超声波模块电路 14

3.3 无线通信模块的硬件设计 16

3.3.1无线通信模块选型 16

3.3.2 NRF24L01 PA LNA无线模块的功能介绍 17

3.4 温度传感器模块硬件设计 18

3.5 LCD显示模块硬件设计 19

3.5.1显示模块的选型 19

3.5.2 LCD1602管脚的定义 19

3.5.3 LCD1602主要技术参数 20

3.6 USB转串口电路硬件设计 20

3.7 电源电路硬件设计 21

3.8 报警模块硬件设计 21

3.9 硬件总体原理图 22

第四章 系统的软件设计 23

4.1 系统软件编译开发环境概述 23

4.2 温度采集模块软件设计 23

4.3 超声波测距模块软件设计 24

4.4 无线通信模块软件设计 26

4.5 LCD液晶显示模块软件设计 29

第五章 系统的调试与分析 31

5.1 硬件调试 31

5.2 软件调试 32

第六章 总结与展望 34

6.1 本设计工作总结 34

6.2 未来工作展望 34

参考文献 36

致 谢 38

附录1 原理图 39

附录2 PCB图 40

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