水是地球上宝贵的自然资源之一。随着经济快速发展,水的需求量大增,使水资源日益短缺。地下水作为人类可以直接利用的淡水资源之一,需要对其合理保护和开发,以实现水资源可持续发展。论文针对地下水水位数据采集系统进行分析和设计,具有重要的现实意义。根据地下水水位数据采集系统的特点和需求,设计了基于AVR单片机的地下水水位数据采集系统,对系统的硬件和软件进行了详细设计。本系统能实时采集地下水水位,经由单片机处理存储到U盘或SD卡中,并能通过上位机软件进行波形显示。论文分析了地下水水位采集系统的特点及需求,地下水水位数据需要长时间采集,以及需要长时间工作在野外,这就要求有可靠的数据存储和较大的数据存储容量。因此,系统选用功能强大的ATmega128作为微处理器,16位低成本、高分辨率的AD7705作为A/D转换器,以及U盘或SD卡作为数据的存储工具。根据需求进行分析,对地下水水位数据采集系统进行整体设计。设计了传感器电路、放大滤波电路、A/D转换电路、键盘操作电路、实时时钟芯片接口电路、USB接口、SD卡接口等与接口电路。采用Multisim软件对数据采集部分电路进行了仿真测试,分析了仿真结果。采用Altium Designer软件进行电路原理图的绘制和PCB板的制作。在完成系统硬件电路基础上,采用高级语言C语言进行系统软件部分的开发和设计。设计了数据采集、数据存储、按键处理、温度处理以及I2C等程序。为了便于观察和测试,开发了基于图形化编程语言的LabVIEW的上位机软件,设计了串口初始化、数据采集、数据显示以及数据保存四大模块。采用串口调试软件对系统进行模块化调试,和LabVIEW软件对系统进行整体测试,测试结果表明系统能完成数据采集、处理、显示和存储等主要功能,具有体积小、省电、造价低、工作可靠等优点。