论文总字数：41535字

摘 要

如今城市雨水井是城市雨水排放的重要一环，通过测量城市雨水井水位能够提前预知城市地下水位的高低，从而预防水位过高从而带来的水灾；一旦水位过高，人们就能提前做好准备，减少损失，将城市排水这些工作做到最好，所以研究城市雨水井水位信号的检测有着重要的意义。

本文设计了雨水井水位信号检测与无线传输的软硬件。本设计中主要使用STC89C52RC单片机、HC-SR04超声波测距模块、NRF24L01无线传输模块及上位机来构成设计的硬件部分，使用超声波模块测量出当前水位，通过单片机传输给相连接的无线模块，与上位机相连接的无线模块接收数据，将数据传输给上位机，上位机记录数据。

本设计最后成功实现预定的功能，可以使用超声波模块测量数据，然后发送给上位机，上位机记录数据，并且会在数据超过阈值时弹窗报警，来提醒操作人员水位超过安全线。

关键字： STC89C52RC单片机 无线传输 超声波测距 软件调试

Signal Detection and Wireless Transmission of Rainwater Well Water Level

Abstract

Nowdays, urban rainwater well is an important part of urban drainage, by measuring the level urban rainwater can predict in advance of underground water level of high and low, thereby preventing the flood water level is too high to bring; Once the water level is too high, can get ready for your people, reduce the loss, the city drainage work the best, so the urban rainwater level signal detection has important significance.

In this paper, the software and hardware of signal detection and wireless transmission of rainwater well water level are designed. This design mainly use STC89C52RC MCU, HC - SR04 ultrasonic ranging module NRF24L01 wireless transmission module and PC to form design of the hardware part, using the ultrasonic module, measure the current water level by single-chip computer connected to the wireless module, wireless module of connected to PC receives the data, the data transmission to the PC, PC record data.

This design finally succeed with predetermined functions, you can use the ultrasonic module measurement data, then sent to PC, PC recording data, and the data more than threshold popup window alarm, to remind operator water level line.

Key Words: STC89C52RC MCU;ireless transmission;ultrasonic distance ;oftware debugging

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 国内外研究现状 1

1.2 设计目标 2

1.3 主要工作 2

1.4 论文组织结构 4

第二章 雨水井水位测量系统设计方案及框图 6

2.1 硬件器件选择 6

2.1.1 单片机 6

2.1.2 无线传输模块 6

2.1.3 超声波模块 7

2.1.4 电池盒及电池 7

2.2 编程软件选择 8

2.2.1 单片机编程软件选择 8

2.2.2 上位机编程软件选择 8

2.3 系统设计方案 9

2.4 本章小结 9

第三章 硬件电路设计 11

3.1 STC89C52RC单片机 11

3.1.1 STC89C52RC单片机原理图 11

3.1.2 STC89C52RC单片机实物图 11

3.2 HC-SR04超声波测距模块 12

3.2.1 HC-SR04超声波模块工作流程 12

3.2.2 HC-SR04超声波模块管脚连接 14

3.2.3 HC-SR04超声波模块原理图及实物图 14

3.3 nRF24L01无线模块 15

3.3.1 nRF24L01无线模块工作流程 15

3.3.2 nRF24L01无线模块与SPI接口连接原理 16

3.3.3 HC-SR04超声波模块原理图及实物图 17

3.4电池盒及电池 17

3.4.1 电池盒盒子实物图 17

3.4.2 电池选择原因及实物图 18

3.5 本章小结 19

第四章 上位机软件选择及主要程序分析 20

4.1 超声波测距模块程序 20

4.1.1 超声波测距模块编程思路 20

4.1.2 超声波测距模块关键代码 20

4.2 无线传输模块程序 22

4.2.1无线传输模块编程思路 22

4.2.2 无线传输模块关键代码 22

4.3 上位机程序 24

4.4 本章小结 27

第五章 雨水井水位监测系统软硬件联调 28

5.1硬件检查 28

5.2软件检查 29

5.3软硬件联调 29

5.4 上位机调试及成果展示 30

5.5 本章小结 33

第六章 总结与展望 34

6.1设计总结 34

6.1.1 设计中遇到的问题 34

6.1.2 雨水井水位测量设计流程 35

6.2 雨水井水位测量系统中存在的不足以及未来展望 35

6.2.1 设计中不足 35

6.2.2 未来展望 35

参考文献 37

致谢 39

附录一 PCB图 40

附录二 实物图 41

附录三 元器件清单 42

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