基于单片机的水塔水位控制设计

单片机课程设计

题 目： 水塔水位的控制 班 级： 电气073班 姓 名： 徐慧 学 号： 指导教师：设计时间： 2009.12.31

一，中文摘要

设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。

关键词：单片机；水位检测；控制系统； 二，引言

水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位。首先通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机，保证水位正常。因此，以80C5l单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能。该系统具有全自动水位监测与控制功能。 三， 水塔水位控制原理

单片机水塔水位控制原理如图1所示，图中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之间，C棒在上限水位(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，单片机控制电机转动，随着供水，水位不断上升，当水位上升到上限水位时，由于水的导电作用，使B、C棒均与+5 V连通。因此b、c两端的电压都为+5 V即为“1”状态．此时应停止电机和水泵工作，不再向水塔注水；当水位处于上、下限之间时，B棒和A棒导通，而C棒不能与A棒导通，b端为“1”状态，c端为“0”状态。此时电机带动水泵给水塔注水，使水位上升，还是电机不工作，水位不断下降，都应继续维持原有工作状态；当水位处于下限位置以下时，B、C棒均不能与A棒导通，b、c均为“0”状态，此时应启动电机转动，带动水泵给水塔注水。 其原理图见图1：

图1 水塔水位控制原理图

四， 硬件设计

图二 系统主体结构图

1 水位检测接口电路

为了便于实现水位检测功能，用一个两位的拨码开关模拟b、c端的状态(1、0)，正电极接+5 V电源，每个负电极分别通过4．7 kQ的电阻(尺1，R2)接地。将单片机的P1．0端口接开关1，P1．1端口接开关2。假设被水淹没的负电极都为高电平，此时开关置1；露在水面的负电极都为低电平，开关此时置为0。单片机通过负电极重复采集检测水位，当缺水时(此时两个开关均置0)，电机必须带动水泵抽水；若水位在正常范围内时，检测信号为高，低电平(此时开关1置1，开关2置0)；当水位过高时，检测信号为高电平

(此时开关l和2都置1)，单片机检测到P1．0和P1．1为高电平后，立即停机。

假设被水淹没的负电极都为高电平，此时开关置1；露在水面的负电极都为低电平，开关此时置为0。单片机通过负电极重复采集检测水位，当缺水时,电机必须带动水泵抽水；若水位在正常范围内时，检测信号为高，低电平；当水位过高时，检测信号为高电平(此时开关l和2都置1)，单片机检测到P1．0和P1．1为高电平后，立即停机。 2 报警接口电路

为了避免系统发生故障时，水位失去控制造成严重后果，在超出、低于警戒界水位时，报警信号直接从高、低警界水位电极获得。单片机PA．1端口为启

动电机命令输出端口，PA.1=0 为低电平，经过非门后与电机的另一端接地导 通，启动电机工作；PA.1=l 为高电平，反之，电机停止工作。电机故障报警由 单片机控制，电机故障报警信号由 PB.0 和 PB.1 输人.当 PA.0 为高电平时 蜂鸣器报警。水位超过高警戒水位，单片机控制系统使电机停止转动，向水塔内 供水工作也停止。 3 扩展接口电路 4 水位输出与操作控制 当水塔水位处于上、下限之间时，PB.0=l,PB.1=0,此时无论电机是在带 动水泵给水塔供水使水位不断上升.还是电机没有工作使水位不断下降，都应继 续维持原有工作状态；当水位低于下限时，PB.0=0,PB.1=0,此时启动电机 转动，带动水泵给水塔供水。水位输入信号与输出控制操作的关系如下表所示：

PB.0 0 1 1 0

PB.1 0 0 1 1

操作 电机运转 维持原状 电机停转 故障报警

5 硬件原理图 使用 8051 单片机，用 8155 扩展 I/O 口。PB 口连接信号输入，PA 口控制电机 及报警装置，连接 8155 和 8031 的 ALE 接口，表示 8031 低八位允许锁存,ALE 接 8155 的 TIMERIN,输入脉冲信号，TIMEROUT 则接 8031 的 INT0 管脚，表示选中外 部中断 0。为了便于系统扩展，存放大容量应用程序，系统设计扩展一片程序存 储器，用于存放源程序代码。74LS373 用于锁存地址，单片机的 P0.0~P0.7 通过复用方式

分别接锁存器 74LS373 的 DO~D7 和存储器 2732 的 D0~D7 端， 地址锁存信号线 ALE 接锁存器的 OE 端，通过软件设置实现地址和数据信息的传 输，锁存器的输出端 OQ0~O7 与存储 …… 此处隐藏：2212字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……