基于單片機的水塔水位檢測控制系統(tǒng)仿真設(shè)計

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1、云南銅業(yè)高級技工學校畢業(yè)設(shè)計報告（論文）編號：云南銅業(yè)高級技工學校畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于單片機的水塔水位檢測控制系統(tǒng)仿真設(shè)計指導教師：專業(yè)：機電一體化化班　　級：技師3班姓名：學　　號：年月日云南銅業(yè)高級技工學校畢業(yè)設(shè)計報告（論文）基于單片機的水塔水位檢測控制系統(tǒng)仿真設(shè)計【摘要】：水塔供水的主要問題是塔內(nèi)水位應(yīng)始終保持在一定范圍，避免“空塔”、“溢塔”現(xiàn)象發(fā)生。目前，控制水塔水位方法較多，其中較為常用的是由單片機控制實現(xiàn)自動運行，使水塔內(nèi)水位保持恒定，以保證連續(xù)正常地供水。實際供水過程中要確保水位在允許的范圍內(nèi)浮動，應(yīng)采用電壓控制水位。首先通過實時檢測電壓，測量水位變化，從

2、而控制電動機，保證水位正常。因此，這里給出以Atmel公司的AT89C5l單片機為核心器件的水塔水位檢測控制系統(tǒng)仿真設(shè)計，實現(xiàn)水位的檢測控制、電機故障檢測、處理和報警等功能，并在Pmteus軟件環(huán)境下實際仿真。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有良好的檢測控制功能，可移植性和擴展性強。關(guān)鍵詞：單片機水位控制仿真1.引言在人們的日常生活中，水塔水位大都未能實現(xiàn)自動控制，水塔中水位的高低常由水電管理人員進行控制。不僅浪費人力又會造成不必要的資源浪費，這在一些不注意節(jié)約用水的單位顯得尤為突出。為了解決經(jīng)常停水和有效的避免水資源的浪費，節(jié)約能源。設(shè)計了一個適用于一般水塔水位的檢測控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)以

3、AT89C51單片機為核心控制部件，該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比較符合一般單位用水系統(tǒng)控制的需要。2.水塔水位控制原理云南銅業(yè)高級技工學校畢業(yè)設(shè)計報告（論文）單片機水塔水位控制原理如圖l所示，圖中的虛線表示允許水位變化的上、下限位置。在正常情況下，水位應(yīng)控制在虛線范圍之內(nèi)。為此，在水塔內(nèi)的不同高度處，安裝固定不變的3根金屬棒A、B、C，用以反映水位變化的情況。其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之間，C棒在上限水位(底端靠近水池底部，不能過低，要保證有足夠大的流水量)。水塔由電機帶動水泵供水，單片機控制電機轉(zhuǎn)動，隨著供水，水位不斷上升，當水位上升到上限水位時，由于水的導電作

4、用，使B、C棒均與+5V電源連通。因此b、c兩端的電壓都為+5V，即為“1”狀態(tài)。此時應(yīng)停止電機和水泵工作，不再向水塔注水；當水位處于上、下限之間時，B棒和A棒導通，而C棒不能與A棒導通，b端為“1”狀態(tài)，c端為“0”狀態(tài)。此時電機帶動水泵給水塔注水，使水位上升，還是電機不工作，水位不斷下降，都應(yīng)繼續(xù)維持原有工作狀態(tài)；當水位處于下限位置以下時，B、C棒均不能與A棒導通，b、c均為“0”狀態(tài)，此時應(yīng)啟動電機轉(zhuǎn)動，帶動水泵給水塔注水。圖1水塔水位控制原理圖3.電路設(shè)計水塔水位控制系統(tǒng)主要由CPU(AT89C51)、水位檢測接口電路、報警接口電路、存儲器擴展接口電路、復位電路、時鐘振

5、蕩等部分組成，如圖2所示。圖3為系統(tǒng)硬件電路。圖2水塔水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)整圖云南銅業(yè)高級技工學校畢業(yè)設(shè)計報告（論文）圖3系統(tǒng)硬件電路3．1水位檢測接口電路為了便于實現(xiàn)水位檢測功能，用一個兩位的撥碼開關(guān)模擬b、c端的狀態(tài)(1、0)，正電極接+5V電源，每個負電極分別通過4．7kQ的電阻(尺1，R2)接地。將單片機的P1．0端口接開關(guān)1，P1．1端口接開關(guān)2。假設(shè)被水淹沒的負電極都為高電平，此時開關(guān)置1；露在水面的負電極都為低電平，開關(guān)此時置為0。單片機通過負電極重復采集檢測水位，當缺水時(此時兩個開關(guān)均置0)，電機必須帶動水泵抽水；若水位在正常范圍內(nèi)時，檢測信號為高，低電平(此時

6、開關(guān)1置1，開關(guān)2置0)；當水位過高時，檢測信號為高電平(此時開關(guān)l和2都置1)，單片機檢測到P1．0和P1．1為高電平后，立即停機。3．2報警接口電路云南銅業(yè)高級技工學校畢業(yè)設(shè)計報告（論文）為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障時，水位失去控制造成嚴重后果，在超出、低于警戒界水位時，報警信號直接從高、低警界水位電極獲得。單片機P1．7端口為啟動電機命令輸出端口，P1．7=0為低電平，經(jīng)過非門后與電機的另一端接地導通，啟動電機工作；P1．7=l為高電平，反之，電機停止工作。電機故障報警由單片機控制，電機故障報警信號由P1．0和P1．1輸人．當P1．5為高電平時蜂鳴器報警。水位超過高警戒水位，單片

7、機控制系統(tǒng)使電機停止轉(zhuǎn)動，向水塔內(nèi)供水工作也停止。3．3存儲器擴展接口電路為了便于系統(tǒng)擴展，存放大容量應(yīng)用程序，系統(tǒng)設(shè)計擴展一片程序存儲器，用于存放源程序代碼。74LS373用于鎖存地址，單片機的P0．0～P0．7通過復用方式分別接鎖存器74LS373的DO～D7和存儲器2732的D0～D7端，地址鎖存信號線ALE接鎖存器的OE端，通過軟件設(shè)置實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)信息的傳輸，鎖存器的輸出端OQ0～O7與存儲器地址線A0～A7相連，剩余的3根地址線A8～A11接P2．0～P2．2．單片機選通引腳麗接