发布时间 : 星期日 文章城市河道水位远程监测系统设计 毕业设计论文更新完毕开始阅读
2013届毕业生 毕业设计说明书
题 目: 城市河道水位远程监测系统设计
院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 熊新民 教师职称： 副教授
2013 年 5 月 20 日
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 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
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1 引言
1.1 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，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
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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、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 超声波水位监测技术的研究现状
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奠定了基础。
使用超声波技术进行水位测量在国内外的技术研究中已经有很长的发展历史了。现在，国内超声波技术的发展也在日趋成熟，与国外先进测量技术相比，目前国内的测量精度还有待提高。影响超声波测量精度的除了传感器的制作方面的技术之外，还有发射电路和接收电路的性能和测量误差的修正技术。然而随着国内先进技术的快速发展，超声波测量技术的精度也在人们的研究下一点一点提高，所使用的范围也在进一步的扩大。现在该技术不仅用于野外河流环境的不同指标的监测，还用于工业环节中液位的监测。 1.2.2 研究监测系统的研究现状
本课题的远程监测部分用的是GSM无线通信模块。一般来说，远程监测系统采用接入互联网或者企业内部网两种方式来实现。目前，这两种远程监测方法已经在视频会议、远程加工和远程诊断等领域得到了极其广泛的应用。但是这两种远程监测方式一般是以时间进行收费，或者是租用或架设专线，这导致成本过高。本课题的无线通信模块传输的数据量并不大，而且需要长时间保持远程通信
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