最新毕业设计：水位检测仪设计

目 录 摘要 ..................................................... 1 1 引言 .................................................. 2 1.1水位检测仪器的现状和发展前景 ................................ 2 1.2 本文的结构安排 ............................................. 2 2 水位监测仪的基本原理 .......................................... 3 2.1功能说明 .................................................... 3 2.2整体架构 .................................................... 3 3 硬件设计 ............................................... 5 3.1水位检测与数据采集 .......................................... 5 3.2数码管与LED显示 ............................................ 7 3.2.1 相关芯片简介 ......................................... 7 3.2.2 显示部分工作原理 ..................................... 9 4 系统软件设计 .......................................... 12 4.1 初始化程序 ................................................ 12 4.1.1 I/O端口方向控制寄存器 ............................... 12 4.1.2 TMR1初始化 .......................................... 12 4.1.3 TMR0初始化 .......................................... 13 4.2 定时/计数器 ............................................... 13 4.2.1 TMR1中断服务程序 .................................... 14 4.2.2 TMR0中断服务程序 .................................... 15 4.3 数据转换子程序 ............................................ 17 结束语 .................................................. 19 致谢 .................................................... 20 参考文献 ................................................ 21 附录 .................................................... 22 附录 程序清单及注释 ........................................... 22 水位检测仪设计 摘要：水位检测和显示仪表装置在工业上有着广泛的应用，本文设计了一种能实时检测并显示水位

的仪器----水位检测仪。设计主要论述对水位数据采集系统的设计与实现，其主要功能是完成数据采集、处理、显示、数据存储等。根据对数据采集系统体系结构及功能要求的分析,以PIC16F877单片机为核心设计并实现的采集系统,结合CD4051实现对水位的检测，结构简单，实现可靠。在PIC单片机中实现了数据存储和处理，获取了当前的水位，并设计实现了数码管的驱动显示电路。该设计是基于单片机技术设计实现的低功耗水位数据采集装置，是一个具有一定实用性的实时数据采集系统。最后的实验结果验证了水位监测仪的总体设计思路及硬件、软件设计方案正确，能够准确地实现了水位的自动检测。

关键词：PIC单片机；水位检测；LED显示

Design of Water-level Detecting Meter Abstract: Water level detection and display devices has a wide range of applications in industry, this article design a real-time detection and display equipment ---- water level detector.This design focuses on the design and implementation of data acquisition system for the water level,and its main function is to complete the data collection, processing, display, data storage and so on.According to the data acquisition system architecture and functional requirements analysis,the article design and accomplish the acquisition system with simple structure using PIC16F877 single-chip as the core,it can detect the water level with CD4051 reliably.It implements the data storage and processing in the PIC MCU, access to the current water level, and design digital display drive control circuit.The design is a low-power water-level data acquisition device based on single-chip technology,it's a practical real-time data acquisition system.Finally, the experimental results verify the water level monitor the overall design ideas and hardware, software design is correct, can be achieved accurately the water level auto-detection.

Keywords:PIC Single-chip Computer; Water level detection; LED display 第1章 引言

1.1 水位检测仪器的现状和发展前景 随着科学技术的不断发展，我国的监测仪器已具有一定研究、开发和生产能力，特别是各种仪器的数据处理系统及自动控制系统的最新研究成果，使我国仪器研制和在用仪器改造的升级，迈上了一个新的台阶。目前国产仪器在功能齐全、性能稳定等方面，与国际上较为先进的同类产品不相上下，完全能够满足水位检测的需要，且价格比国外进口仪器便宜得多。 虽然我国的地下水环境监测仪器，从工艺力量和工艺装备，从行业生产水平和专业化水平等方面来看，与发达国家相比有较大差距，但在某些方面，已具有一定的优势，特别是各种仪器数据处理系统及自动控制系统的最新研究成果，使我国仪器研制和在用仪器改造的升级，迈上了一个新的台阶，而就功能设置与软件编辑来说，更适合我国的国情。 在水位检测仪器方面，国外具有较为先进产品，但不适合我国国情，突出表现在：仪器设备昂贵，操作步骤复杂，质控程序繁琐。我们应采取有效措施，扬长避短，将国外的先进技术引入国内消化吸收，建立既适合我国国情又尽可能与国际接轨的监测方法。在地下水监测仪器的研制中，要在多品种和提高技术水平上下功夫，真正做到能准确、及时、真实的数据反映地下水状况和变化规律[1]。 水位检测和显示仪表装置在工业上有着广泛的应用[2-9]。为了适应我国自动检测的发展现状，本文设计了一种能实时检测并显示水位的仪器----水位监测仪 1.2 本文的结构安排 本文主要分三个章节介绍水位监测仪的开发流程： 第二章介绍水位监测仪的基本原理，简单介绍水位监测仪的功能以及整体架构 第三章介绍硬件设计，从数据采集和显示两个方面分别介绍 第四章介绍软件设计，从TMR1中断服务程序、子程序转换程序、TMR0中断服务程序三部分进行系统分析。 第2章 水位监测仪的基本原理 2.1 功能说明 对偏离零点的水位进行检测，然后将带符号的水位置（低于或高于零点）用数码管显示出来，并通过双色发光二极管LED阵列对水位高度进行模拟显示。 （1）水位检测：在0mm、±10mm，±25mm、±50mm、±80mm、±120mm、±160mm、±240mm共15点的基础上，检测水位偏离零点的大小。 （2）水位显示：将上一步检测结果用数码管显示出来，显示值以比实际水位小的最近点为准，同时用15个竖直排列的双色LED阵列直观地模拟当前水位高度，当水位没有达到某点时相应的LED显示红色、达到或超过则显示绿色。当水位低于-240mm时报警灯显示绿色，高于240mm是报警灯显示红色，当水位恢复正常时报警灯熄灭。 2.2 整体架构 水位监测仪主要由三部分组成：水位检测与数据采集电路、PIC16F877单片机以及数码管与LED显示电路。整体框图如图2.1所示。

图2.1 水位监测仪整体构架框图 水位数据采集电路将采集到的数据通过采样通道输入口传输给PIC16F877单片机，PIC单片机对数据进行处理后信号输出给显示电路，数码管及LED显示电路将水位显示出来。 本设计引入一种独特的扫描思想----循环扫描，由于水位检测的数据采集及显示的实时性要求不是很高，而单片机的的运行速度相对很快，如果分时选通各个采样及显示通道，整体开来近似为同时进行的，只要不断的重复这一扫描过程，就可以完成无间隔数据采集和无闪烁显示。 水位检测与数据采集电路部分采用电接点水位检测方法，在每一个预定水位检测点处，将两个电极安装在容器壁，使其一端能够与没过该点的水充分接触，另一端引出到容器外面同检测电路相连接，两个电极等高度并间隔一定距离。当水位没有达到该检定点是，两个电极间电阻为无穷大；而一旦水位上升到该点高度，则两个电极同时没入水中，由于水的导电性，两个电极导通。通过检测两个电极是否导通就可以检测水位的高度了。 数码管与LED显示电路部分主要由15个双色发光二极管和4个数码管组成。模拟