简化版本 基于单片机的水塔水位控制器设计与制作

基于单片机的水塔水位控制器设计与制作 专业：电子信息工程  学号：7020907013  姓名：刘以鹏  指导老师：方安安 摘要：水塔水位自动控制器，具有适应各种液体液位的检测和控制的功能，设计中分析了利弊，考虑了其实用性，提出了我的设计思路：运用AT89C52单片机，设计了一种自动控制电路,该电路可以自动进行液位检测，使水塔自动补水或排水，真正做到最简单化，并且该电路易于扩展，可实现更多点的液位检测。本文阐述了自动化装置在水塔水位控制系统中的应用，通过分析几种水塔水位自动控制系统的弊端，提出改进的设计思路，并经过硬件设计、调试，完成了水塔水位控制器的设计。 关键词：单片机，自动控制系统，水塔水位，液位检测 Abstract:The water-level automatic controller system is able to adapt to monitor and control any liquid level. Analyzing its advantages and disadvantages and considering its practical, I have put forward my design ideas: Using AT89S52 single chip computer, design a kind of automatic control circuit, what is automatically level detection, making water tower automatic filling water or drainage, that accomplish truly most simplistic. The circuit is easy to expand, and can realize more multi-point level detection. The thesis simply discusses the application research on water tower water level auto control system. It analyzes the limitation on the pre-designation of water tower water level auto control system, and devises the advanced plan. To be proved in the practice, the water tower water level auto control system is compatible for all kinds of liquids, and can throw into the effective production. Keyword: SCM, Auto Control System, Water Level Water Tower, The liquid location to measure 引言 水塔水位智能控制是一个常谈常新的话题，早年采用模电技术和继电控制方法直到现在的PLC控制。前者虽然成本低，但电路复杂、可靠性差，后者能保证可靠性但成本非常昂贵。要学生用单片机的控制方法来实现上述方法的全部优点，跨学科，弱电强电相结合来克服他们的缺点，培养学生的综合创新思维能力，要学生精益求精的去完善和扩展所需功能，这样才能说学好了所学课程。 1 系统硬件设计 1.1 设计分析 塔水位控制系统的控制对象为水泵，由水泵的正反转来实现对水塔的加水和放水，如此可以让水位控制在正常范围内。为了能够控制好水位就必须要有水位检测电路，水位检测电路是由传感器组成，转化成电信号输入于控制台中，再由控制台逻辑判断去控制电机的正反转动。 在水塔内的不同高度处，设置A、B、C三点反映水位的情况，如下图1所示。其中，C为上限水位，B在上、下限水位之间，A为下限水位(底端靠近水池底部，不能过低，要保证有足够大的流水量)。水塔由电机带动水泵供水，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，此时使电机反转和水泵放水；当水位处于上、下限之间时，电机保持。当水位下降到下限时，此时应启动电机正转，带动水泵给水塔注水。 基于单片机的水塔位控制器，如图2为电路构架图。 图1：水位采样原理图 图2：基于单片机的水塔位控制器 上图2为水塔水位控制系统组成电路框图，它由电源电路、液位检测电路、电机电路、报警电路、时钟电路、LCD显示电路和最小系统组成。各部分电路的组成及其用途如下： 液位检测电路：利用传感器检测水位变化，实现由位移转化成电信号的功能并利用三极管构成放大电路并由发光二极管将水位状态显示出来。 电机驱动电路：完成控制电机电路以带动水泵放水与进水。 报警电路：实现水位在水少和水满时发出报警。 时钟电路：当前时间和日期存储与提取。 LCD显示电路：LCD显示当前水位情况、时间日期和控制模式。 最小系统（CPU）：利用单片机作为整个水塔水位控制系统的控制电路。 按键电路：外部高低电位变化来实现对CPU系统的逻辑控制。 电源电路：为所有电路提供直流电源。 1.2 电路原理图 图3：水塔位控制器之控制台原理图 图4：水塔位控制器之电机驱动电路原理图 2 系统软件方案设计 单片机实际是个小的微型机，除了硬件电路搭接外，还由软件支持，使电路功能更加强大。软件部分由主程序、液位检测子程序、时钟读取子程序、电机驱动子程序、PWM子程序、显示子程序、按键扫描子程序以及延时子程序组成。 软件流程图： 3 结束语 经调试，该系统能正常工作，满足设计的所有要求。该设计思路清晰，方法创新，容易实现，性能稳定可靠，成本实惠等特点。能实现以下功能： 水塔水位实时取样； 水位情况在LCD中显示和当前控制模式； 显示时间：年月日周时分秒； 时间日期调整、控制模式切换、设计版本查询； 电机PWM控制实现进水和放水； 水位异常情况报警。 参考文献（References） [1] 赵全利、肖兴达．单片机原理及应用教程．机械工业出版社，2008 [2] 田立、田清、代方震．51单片机Ｃ语言程序设计快速入门．人民邮电出版社，2007 [3] 王港元． 电子电工实践指导（第四版）．江西科学技术出版社，2008 [4] 谢嘉奎．电子线路线性部分（第四版）．高等教育出版社，1999 [5] 林家儒．电子电路基础(第二版)．北京邮电大学出版社，2006 [6] 邱关源、罗先觉．电路(第五版)．高等教育出版社，2006 [7] 刘启新．电机与拖动基础(第二版)．中国电力出版社，2007 [8] 何希才．常用传感器应用电路的设计与实践．北京：科学出版社，2007  继续阅读