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摘 要
本设计介绍的是一种以单片机为主控元件的水位控制系统。测量时首先由安装在塔底的压力传感器感应被测水位高度并将其转换成电信号，经过信号调理电路进行滤波、放大，输出相应的直流电压信号，然后输入到串行的A/D转换器中进行模-数转换，模-数转换以后得到的数字信号直接送入单片机，经过单片机分析处理后根据相应的结果通过继电器对水泵电机进行控制，从而进行对水位的控制并显示。
测量时，首先由安装在蓄水池底部的压力传感器感应被测水位高度并将其转换成电信号，经信号调整电路进行滤波，放大，输出相应的直流电压信号，然后输入到串行的A/D转换器中进行模-数转换。摸-数转换后得到的数字信号直接送入单片机，经单片机分析处理后，根据相应的结果通过继电器对水泵电机进行控制，从而进行对水位的控制，于此同时将测量结果显示于LED，必要时通过蜂鸣器报警。
压力传感器：
将压力传感器安装在蓄水池底部，水池内水位液面与底部形成一定压力，水位液面越高，压力越大；水位液面低，压力越小。
压力传感器及调理电路图
A/D转换器：TLC0834
将蓄水池水位测量出的信号送给单片机进行比较之前，还需要将测量到的模拟信号转换成数字信号，即进行模数转换（AD转换）。
继电器：
在水位控制系统中，水池内的水位及液位面与水池底部的压力必须依靠电机水泵的启停来维持，而电机水泵的启停又由继电器控制，其控制电路如下图所示。
在继电器控制电路中，当单片机P1.2端口输出低电平时，继电器吸合；当P1.2输出为高电平时，继电器不吸合。在继电器吸合到断开的瞬间，由于线圈中的电流不能突变，将在线圈产生下正上负的感应电压，使晶体管集电极承受很高电压，有可能损坏驱动三极管，为此在继电器线圈两端并接一个续流二极管，使线圈两端的感应电压被嵌位在0.7V左右。正常工作时，线圈上的电压上正下负，二极管截止，对电路没有影响。由于继电器由吸合到断开的瞬间会产生一定的干扰，所以使用逻辑门驱动芯片7407加强驱动能力。
报警：
为了防止水池水位过高溢出水池造成水资源，以及水池水位过低蓄水不足导致供水短缺的现象不会发生，在设计水池水位智能控制系统的过程中，报警装置首先把上、下限报警值分别存在XMAX和XMIN单元中，然后取本次采样值Xi先与上限值MAX进行比较，如果大于上限报警值，单片机发出高电平信号，使继电器断开，水泵电机停止向水池内注水，同时，单片机P1.1输出低电平，使LED1亮，进行上限报警；如果采样值Xi小于上限报警值，则继续讲采样值Xi与下限报警值想比较，若小于下限报警值，单片机送出低电平信号，这时继电器吸合，水泵电机开始向水池内注水，同时，单片机P1.0输出低电平，使LED2亮，进行下限报警；如果采样值既不大于上限值也不小于下限值，则直接送采样值到显示模块进行实时液位显示。
电子狗及复位：X25045
在系统运行以后随即启动看门狗的計数器，开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。
看门狗程序：
在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。
复位电路：
为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
单片机与电子狗、复位电路图：
稳压电源：
工频交流电源经过变压器降压、整流、滤波后成为一稳定的直流电。图中其余部分是起电压调节，实现稳压作用的控制部分。电源接上负载后，通过采样点路获得输出电压，将此输出电压和基准电压进行比较。如果输出电压小于基准电压，则将误差值经过放大电路放大后送入调节器的输入端，通过调节器调节使输出电压增加，直到和基准值相等；如果输出电压大于基准电压，则通过调节器使输出减小.
LM7805 ：
LM7805三端稳压电源所需外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜，在电子制作中经常采用。
时钟电路：
本次设计中的时钟电路选用的是晶振电路。他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，为系统提供基本的时钟信号。并保持各部分同步。
中断报警程序：
当水塔内的水位与设定的报警上下限值相等的时候，说明系统出现了故障，这时就申请了中断，在中断中进行报警，这时就告诉工作人员根据相应的报警，进行人工增大进水量或者将排水阀加大快速排水。
本设计介绍的是一种以单片机为主控元件的水位控制系统。测量时首先由安装在塔底的压力传感器感应被测水位高度并将其转换成电信号，经过信号调理电路进行滤波、放大，输出相应的直流电压信号，然后输入到串行的A/D转换器中进行模-数转换，模-数转换以后得到的数字信号直接送入单片机，经过单片机分析处理后根据相应的结果通过继电器对水泵电机进行控制，从而进行对水位的控制并显示。
测量时，首先由安装在蓄水池底部的压力传感器感应被测水位高度并将其转换成电信号，经信号调整电路进行滤波，放大，输出相应的直流电压信号，然后输入到串行的A/D转换器中进行模-数转换。摸-数转换后得到的数字信号直接送入单片机，经单片机分析处理后，根据相应的结果通过继电器对水泵电机进行控制，从而进行对水位的控制，于此同时将测量结果显示于LED，必要时通过蜂鸣器报警。
压力传感器：
将压力传感器安装在蓄水池底部，水池内水位液面与底部形成一定压力，水位液面越高，压力越大；水位液面低，压力越小。
压力传感器及调理电路图
A/D转换器：TLC0834
将蓄水池水位测量出的信号送给单片机进行比较之前，还需要将测量到的模拟信号转换成数字信号，即进行模数转换（AD转换）。
继电器：
在水位控制系统中，水池内的水位及液位面与水池底部的压力必须依靠电机水泵的启停来维持，而电机水泵的启停又由继电器控制，其控制电路如下图所示。
在继电器控制电路中，当单片机P1.2端口输出低电平时，继电器吸合；当P1.2输出为高电平时，继电器不吸合。在继电器吸合到断开的瞬间，由于线圈中的电流不能突变，将在线圈产生下正上负的感应电压，使晶体管集电极承受很高电压，有可能损坏驱动三极管，为此在继电器线圈两端并接一个续流二极管，使线圈两端的感应电压被嵌位在0.7V左右。正常工作时，线圈上的电压上正下负，二极管截止，对电路没有影响。由于继电器由吸合到断开的瞬间会产生一定的干扰，所以使用逻辑门驱动芯片7407加强驱动能力。
报警：
为了防止水池水位过高溢出水池造成水资源，以及水池水位过低蓄水不足导致供水短缺的现象不会发生，在设计水池水位智能控制系统的过程中，报警装置首先把上、下限报警值分别存在XMAX和XMIN单元中，然后取本次采样值Xi先与上限值MAX进行比较，如果大于上限报警值，单片机发出高电平信号，使继电器断开，水泵电机停止向水池内注水，同时，单片机P1.1输出低电平，使LED1亮，进行上限报警；如果采样值Xi小于上限报警值，则继续讲采样值Xi与下限报警值想比较，若小于下限报警值，单片机送出低电平信号，这时继电器吸合，水泵电机开始向水池内注水，同时，单片机P1.0输出低电平，使LED2亮，进行下限报警；如果采样值既不大于上限值也不小于下限值，则直接送采样值到显示模块进行实时液位显示。
电子狗及复位：X25045
在系统运行以后随即启动看门狗的計数器，开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。
看门狗程序：
在51单片机中有两个定时器，我们就可以用这两个定时器来对主程序的运行进行监控。我们可以对T0设定一定的定时时间，当产生定时中断的时候对一个变量进行赋值，而这个变量在主程序运行的开始已经有了一个初值，在这里我们要设定的定时值要小于主程序的运行时间，这样在主程序的尾部对变量的值进行判断，如果值发生了预期的变化，就说明T0中断正常，如果没有发生变化则使程序复位。
复位电路：
为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
单片机与电子狗、复位电路图：
稳压电源：
工频交流电源经过变压器降压、整流、滤波后成为一稳定的直流电。图中其余部分是起电压调节，实现稳压作用的控制部分。电源接上负载后，通过采样点路获得输出电压，将此输出电压和基准电压进行比较。如果输出电压小于基准电压，则将误差值经过放大电路放大后送入调节器的输入端，通过调节器调节使输出电压增加，直到和基准值相等；如果输出电压大于基准电压，则通过调节器使输出减小.
LM7805 ：
LM7805三端稳压电源所需外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜，在电子制作中经常采用。
时钟电路：
本次设计中的时钟电路选用的是晶振电路。他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，为系统提供基本的时钟信号。并保持各部分同步。
中断报警程序：
当水塔内的水位与设定的报警上下限值相等的时候，说明系统出现了故障，这时就申请了中断，在中断中进行报警，这时就告诉工作人员根据相应的报警，进行人工增大进水量或者将排水阀加大快速排水。