1、 毕 业 设 计 说 明 书毕 业 设 计 说 明 书 题题 目目: 城市河道城市河道水位远程监测系统设计水位远程监测系统设计 院系名称：院系名称： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 教师职称：教师职称： 副教授副教授 2013 年年 5 月月 20 日日 I 目 录 1 引言. 1 1.1 课题研究的背景和意义 . 1 1.2 超声波水位监测技术的研究现状 . 2 1.3 研究的主要内容 . 3 2 系统方案设计. 4 3 系统硬件电路设计. 6 3.1 单片机最小系统 . 6 3.2 超声波发射电路 . 7 3.3
2、超声波接收电路 . 8 3.4 数码管显示电路 10 3.5 报警电路 11 3.6 串行通信电路 12 3.7 无线通信电路 13 3.8 电源电路设计 15 4 软件设计 16 4.1 主程序模块 16 4.2 数据采集处理模块 17 4.3 显示程序模块 18 4.4 通信程序模块 19 4.5 PC 机监测模块 20 结 论. 22 致 谢. 23 参 考 文 献 24 附录 A . 26 附录 B . 27 1 1 1 引言引言 1.1 1.1 课题研究的背景和意义课题研究的背景和意义 1.1.1 研究背景 随着社会的不断发展，社会生产力水平的不断提高，大量的农村剩余人口涌 进城市，
3、导致城市人口的急剧增长，许多城市的人口密度也不断攀升，这些对城 市的现代化建设提出了更严峻的要求， 其中城市河道的治理与维护更显得尤为重 要。 一座城市， 不仅作为一个地区的政治中心， 更是作为经济、 文化和科技中心， 其单位土地的价值是非常高的。 然而快速的城市化发展使得相应的城市基础设施 建设跟不上来，尤其是城市河道的建设与治理。城市化的进程已经改变了城市附 近区域的径流条件，当该地区遇到暴雨时，径流总量猛然增大，洪峰流量增加， 很容易引起城市洪涝问题。而又因为许多城市发展过快，城市河道基础设施不完 善，防洪基础十分薄弱，是城市河道水位急剧增高，导致河道水溢出，造成严重 的城市洪涝问题，更
4、甚会直接威胁到广大人民群众的生命财产安全。因此，对城 市河道水位进行实时监测是十分重要的。 近些年来，对河道水位进行实时、准确的监测越来越受到广大人民群众的重 视。然而要建立一个稳定的、可靠地、准确的城市河道水位远程监测系统，就必 须要解决由人工监测向自动化监测的转变，使用新科技来进行设计。 1.1.2 研究意义 截至目前我国对河道水位的监测大部分区域仍旧处在人工定时测量的层次 上，比如说使用电表、测钟、测绳等半自动测量工具。这些测量方法不仅会耗费 许多人力和物力资源，而且很容易造成很大的人为误差。随着科学技术的不断发 展，随着对社会劳动成本的不断增长，传统的测量方法在许多领域已经不能满足 人
5、们的要求，例如本课题所要求的对水位进行实时远程监测，传统的测量方法已 经无法达到课题的要求。本课题所使用的超声波非接触式测量方法，就可以很容 易的去解决许多传统方法所达解决不了的问题。 随着人们对单片机的研究与开发， 使得基于单片机来完成的好多技术都得到 了广泛的发展与完善，比如本课题所采用的超声波测距技术。再结合单片机上的 各个优点，使得该技术较容易地得到非常广泛的实际应用。 随着科学技术的快速发展，远程监测的技术也被广泛应用到了各行各业，各 2 个领域。本课题所设计的河道水位远程监测系统使用的是基于 GSM 模块的新型 远程监测系统。该系统充分地利用了 GSM 无线通信模块的功能，可以自动
6、、快 捷、实时、准确的实现城市河道水位的远程监测，也可以同时实现无人看守，从 而节省了大量的人力与物力资源。 本课题综合运用了以上的多种技术，并详细阐述了基于 GSM 无线通信模块 的超声波河道水位远程监测系统的基本原理和具体实现方法。 城市河道水位远程 监测系统在避免了传统监测不足的同时，还具有实时、准确和快捷等众多优点， 是十分不错的。经无线通讯将监测到的城市河道水位数据发送给上位机，通过与 以往测量记录的数据进行比较分析，经过合理的推测，可以大致的预测出下年的 城市河道水位情况，这样的话，就可以相对准确的提前制定下年的城市河道水位 管理措施。 1.2 1.2 超声波水位监测技术的研超声波水位监测技术的研究现状究现状 1.2.1 超声波测距研究现状 自上世纪 60 年代以来，人们对超声波测量技术就已经引起了广泛的关注。 近几年来，随着自动化测量技术和控制工程的蓬勃发展，尤其是计算机控制技术 的迅速发展，使得人们对超声波测量技术的研究更加深入，更加广泛，同时也为 超声波测量技术的实际应用
