论文总字数：13507字

摘 要

：本文主要研究了关于水位监控系统的实时监控以及远程控制。系统硬件端主要由STM32、电机、无线模块、液晶屏、LED灯、蜂鸣器和压力传感器组成，通过压力传感器收集水位信息，由STM32控制硬件端，并判断当前水位是否需要更改，之后与网页端之间进行交互，达到控制水位的效果，并可以从中调取历史数据，还在液晶屏上显示着当前实时水位以及水泵当前状态。这样的显示有利于随时了解水位状况，一旦发生问题可以更加快速的发现并解决。

关键词：水位监控，STM32，WIFI模块，网页端

Abstract:this paper mainly nonporous the real-time monitoring of the water level monitoring system and the remote control.System Hardware End Mainly by STM32,motor,wireless module,LCD screen,LED lights,buzzer and pressure sensors,through the pressure sensor collects the water level information,controls the hardware side by the STM32,and determines whether the current water level needs to change,and then with the Web page the end of the interaction,to control the water level early,and can be transferred from the historical data,but also on the LCD screen display current real-time water level,and current state of pump.this display is helpful to keep abreast of water level conditions,once the problem can be more quickly found and resolve.

Keywords:water level monitoring,STM32,WIFI module,web end

目录

1 前言 4

2 课题研究背景与意义 4

2.1 课题研究的背景 4

2.2 课题研究意义 5

3 系统总体设计方案 5

3.1 系统工作原理 5

3.2 系统设计思路 6

3.3 主控电路方案设计 6

3.4 监控系统方案设计 8

4 系统主要器件选择 9

4.1 显示器选择方案 9

4.2 单片机选择方案 10

4.3 传感器选择方案 11

4.4 无线通信模块选择方案 12

5 系统硬件设计 12

5.1 硬件框架设计 12

5.1 单片机设计 13

5.2 运放跟随器设计 14

5.3 WIFI模块设计 15

6 系统软件设计 15

6.1 下位机程序 15

6.2 上位机程序 17

7 运行结果展示(设定水位上限14.46m,下限9.86m) 20

7.1模拟水位低下限时单片机控制状态 20

7.2模拟水位正常单片机控制状态 20

7.3模拟水位超上限时电机控制状态 21

7.4远程端网页实时监测 21

结论 24

参 考 文 献 25

致 谢 26

1 前言

水位监控系统的使用普及到了工业锅炉、民用建筑中用水塔、水池、水箱，和造纸、石油化工、污水处理、食品等一些行业，且适用于各种类型（例如密封或者敞口）的蓄水罐体、地下管网以及地下池槽中各类液体的液位检测，也适用于各种类型的液体无论非导电亦或是导电介质（例如：酸、碱、油、工业废水等各类液体）的测量。

近些年来，计算机技术与大规模集成电路有了不小的发展，而单片机也被应用在各个领域，水位监控系统就是其中之一。且单片机体积小、耗能较低、性能及可靠性均较高、功能繁多，使用起来灵活方便，还节约了成本，水位检测的计算机控制也成了现在的趋势。本水位监控系统使用了传感器和单片机来进行水位检测，它通过对单片机内部硬件的功能以及与控制相关的功能的利用，减少了外围电路的设计，同时水位监控检测的准确性、稳定性和可靠性也有了很大的提升。任何系统都处在不断发展的过程中，并在其中不断完善发现的缺点以及漏失，水位监控也从一开始的寿命短、成本高、操作复杂到现在的各方面都有极大的进展，在生活中被普遍使用着。

本文介绍了基于单片机STM32的水位监控系统，还对压力传感器的系统工作原理、各硬件模块及相应应用软件的设计基本思路和其对应工作方式等方面进行了了详细的解析。该系统拥有实时显示水位、可调用历史数据、远程控制水泵工作状态的功能，方便了操作人员的使用。

2 课题研究背景与意义

单片机的发展带动着水位监控系统的发展，在过程中也一直增加着系统的优点，两者也是互惠互利。水位测量有很多种方法，最开始是通过绳索坠物测量，之后有了浮标测量法，随着物理学的进步与发展，进而在电学方面出现了电容式水位测量法及电阻应变片压力感应法，在声学方面出现了超声波反射法水位测量法。

2.1 课题研究的背景

水位监控遍布于各行各业，它方便了人们的生活，也帮助了与各种液体打交道的各业人员，对各种液体的测量也存在于日常生活中，这也促进了水位监控系统的延伸与发展。

以往水位都是依赖人力检测，查看水位是否符合要求，但人力总是会有各种问题。例如水位的误差，而且水位一直是在变化的，导致了人力检测数据的延误，无法判断当前水位。且人力测量效率低下，有些地点依靠人力无法勘察，测量时也具有一定的危险性，等到之后研究出方案，也耽误了时间。水位的不准确会影响水部门的一些措施，对于一些对液体含量有精确要求的职业更是影响重大，这也促进了水位监控系统的发展。水位监控经过了长时间的发展之后，从一开始的人力，达到了现在的依靠单片机检测，不光使操作更加简单，反应更为灵敏，在细微处也进行了完善。水位监控系统需要定期维修，防止器件损坏、被液体腐蚀，系统有所缺漏，造成检测结果、控制过程中出现问题，近年来单片机的发展降低了这些情况发生的概率。

2.2 课题研究意义

单片机应用于水位监控之后，测试结果越来越精确，水位也更加容易控制，做到了实时性，可以做到无视地形与天气，节省了使用者的时间与精力。经过了良好的应用之后，这个系统有效减少了由于操作人员的疲劳以及因此引起的失误，降低了检测过程中的危险性。在到达水位上下限时，系统会在调节水位的同时进行声光报警，防止操作人员没有注意到，给人员安全提供了保障。历史数据的记录也是很有必要的，水位变换时，也可以根据以往的水位的经验进行判断，以便研究出更好的处理方式。

在研究过程中，水位监控系统的操作越来越简单，成本也大幅度的降低，使用寿命延长，硬件部分的体积也减小了很多，系统的实用性更强了。研究的目的主要是为了让系统趋近于完美，让操作人员使用方便，让系统更容易推广，更加实用，这也是研究的意义所在。

3 系统总体设计方案

3.1 系统工作原理

首先通过压力传感器采集水压数据并将其转换为电压信号。通常输出的电压信号较小，需要通过前端正向比例放大电路来放大输出信号，并增加一个电压跟随器，用于防止采集的信号损失。放大后的模拟信号送入主控电路的单片机中，通过程序将模拟信号转换为数字信号并计算为当前水位值，再通过单片机控制液晶屏显示。

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