毕业设计
开 题 报 告
课 题 名 称 水位监测报警系统设计
院 系 机电与自动化学院
专 业 班 自动化1001班
姓 名 韩 振 松
评 分
指 导 教 师 孟 骏
华中科技大学武昌分校
华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告
学 生 姓 名 院 系 课题名称 韩振松 机电与自动化学院 学 号 指导教师 20111184026 孟骏 专业班级 职称 自动化1001班 高级工程师 水位监测报警系统设计 1课题设计的目的和意义 1.1课题设计的目的 在工农业生产中，常常需要测量液体液位。随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中。低温液体（液氧、液氮、液氩、液化天然气及液体二氧化碳等）得到广泛的应用，作为贮存低温液体的容器要保证能承受其载荷；在发电厂、炼钢厂中，保持正常的锅炉汽包水位、除氧器水位、汽轮机凝气器水位、高、低压加热器水位等，是设备安全运行的保证；在教学与科学研究中，也经常碰到需要进行液位控制的实验装置。 本设计是利用STCC51单片机设计一种水位控制系统。主要是基于单片机的硬件设计以及程序设计,包括测量电路部分、键盘输入控制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分，还在此基础上添加报警器。本设计只是概念性设计了电路部分，并不涉及具体的数值设定，经过了实际应用检测。 该系统实现了水位监测，水位控制，水位显示，故障报警功能。在设计中主要采用了传感技术、单片机技术、弱电控制强电技术、C语言编程等技术。本文还讲述了水位控制系统工作的基本原理，介绍了电路接口原理图，给出了相应了设计流程图和C语言程序。 本次设计主要是为了更多得了解单片机，掌握单片机的组成部分和控制原理，最终达到设计出“单片机水位控制系统的”的目的。实验证明，单片机控制的水位控制系统的硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，充分发挥了单片机的性能，可以大大的提高单片机的开发效率。 1
1.2课题研究的意义 我国是水资源丰富的大国，但对水利资源的利用对于我国来说仍然是一个非常严峻的问题。水库作为国家的重要资产，在水的管理方面具有着举足轻重的作用,我国的水灾频频发生，因此必须监测江河、湖泊与水库等的水位及这些区域的降雨量。这种监测不但可为预防水灾、及时进行防汛决策提供大量可靠的数据和资料，同时还可为防洪抢险救灾和保护人民生命财产安全发挥重要作用。 目前，国内许多水文站监测水位和降雨量仍采用人工方法。该方法不但存在测量的人身安全问题，而且还存在数据测量难准确、监测实时性不强等问题，这会严重影响正常的工作效力。为此需要对水位进行自动显示、监测和报警。传统的水位检测系统一般通过有线方式与监控中心取得接洽，这种方式不但保护起来艰难，而且在很大水平上了其在时空上的拓展性。采取GSM模块与单片机构成的系统则能够解决以上的问题。通过单片机的并行I／0口可以很方便的实现水位的显示功效。现有的GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络才气强的特色，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节俭了昂贵的建网费用和保护费用。当采取GSM模块时，就可以通过一种无线通讯的方式以实现远程终端监控和报警的功效。 水资源有着大量的能量，合理的应用好水资源可以更好的为人们服务，但是目前我国乃至全世界对水资源的利用和监控还有着很大的缺陷，水位报警装置的研究还不够完善，虽然相比以前，人们对水位的控制得到了很大的提高，但是随着生态平衡被逐渐的破坏，人民的生存压力也越来越来，随之而来也带来了一系列的问题。所以对水资源的合理利用，对水位的合理监控将显得越来渐的破坏，人民的生存压力也越来越来，随之而来也带来了一系列的问题。所以对水资源的合理利用，对水位的合理监控将显得越来越重要。相信随着科技的发展，人们可以更好的解决这一系列的问题。 为了实时准确监测水位及降雨量，设计了一套单片机控制的水位与降雨量监测系统。本系统以感应式数字液位水位计、单片机采样发送、通过GSM网络无线传输和计算机实时接收处理等技术为核心，采用了较好的系统软件与硬件。利用该系统，可以实现江河、湖泊及水库等水位和该区域降雨量的有效监测，这样既可以防止因为水位过警戒线而造成的各种危害又可以合理的利用我国的水资源，提高我国的经济效益，改善国民的生活质量。 2
2课题设计的主要内容 研究水位监测报警系统的软硬件系统设计，主要由电源模块、LCD显示模块、语音报警模块及矩阵键盘模块组成。LCD模块主要显示水位的上升下降状态、所到水位值；语音报警模块主要是到了设定警戒线就报警；矩阵键盘模块主要实现设定水位警戒线。 系统正常运行方式，当键入触发命令后，系统会安装欲设程序运行执行，完成对应功能。矩阵键盘上键入按钮，就是水位设定警戒值，经过ATS51单片机的处理，在LCD显示屏上显示当前水位值，到了指定的警戒线的时候，语音报警模块就开始报警。 硬件设计部分要求，根据功能设计，画出电路原理图，标出各个硬件部件的访问的入口地址。如有可能，画出印刷电路板。 软件设计部分要求：画出各个程序按功能划分的流程图；并写出每个模块的设计思路或算法。写出程序上机调试过程，出现的问题，如何解决的方法。 功能测试，将各种真正确和错误的信息，输入系统，测试系统的完善与否。 写出系统调试报告，系统设计说明书，及其工作总结，做好毕业论文。 3设计方案 对基于单片机的水位监测报警系统的设计，准备从以下几个方面着手： （1）搜集和准备资料对整个系统进行全面理解和分析； （2）进行整体原理分析将系统分为几个部分进行设计； （3）针对各个分块电路进行原理分析，设计出硬件和软件图； （4）进行程序设计； （5）进行整体调试，完成各项功能。 在具体实施过程中，将遵循以下步骤： （1）单片机外围硬件电路设计； （2）单片机程序设计； （3）电源电路电路设计； （4）产品整体电路设计。
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4实施计划 第1-2周：下达《毕业设计任务书》，查阅相关资料及文献，撰写开题报告，翻译外文文献，并进行开题答辩； 第3—4周：通过多种渠道，如去图书馆或上网查阅资料，开始设计，选择器件类型，并画出硬件电路； 第5周：采购器材，按照硬件电路进行组装焊接，并进行测试； 第6—8周：开始设计软件部分，按功能编写相应的应用程序并进行调试，完成毕业设计的主体内容； 第9—10周：完成设计作品的综合测试，并对一些细节部分进行修改，并通过课题验收； 第11—12周：撰写并提交毕业设计论文初稿，交指导教师批改论文，修改论文后定稿； 第13周：毕业设计论文格式审查，答辩资格审查； 第13周：通过答辩资格审查，并完成毕业答辩。 5主要参考文献 [1] 姜志海 单片微机原理及应用 北京： 电子工业出版社.2005 [3] 李群芳.肖看.单片机原理、接口及应用.北京：清华大学出版社.2005. [4] 张洪润，张亚凡等.单片机应用设计200例.北京：北京航空航天大学出版社．2006. [5] 吴向军.汇编语言程序设计.北京：高等教育出版社，2002 [6] ISD/WINBOND.ISD4004 SERIES Products[J] .Data sheets，2000
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指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日 答辩小组意见： 教研室审查意见： 教研室负责人签字： 年 月 日 组长签字： 年 月 日 院系审查意见： 院系负责人签字： （公 章） 年 月 日
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