基于单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计

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1、云南铜业高级技工学校毕业设计报告（论文）编号：云南铜业高级技工学校毕业设计（论文）题目：基于单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计指导教师：专业：机电一体化化班　　级：技师3班姓名：学　　号：年月日云南铜业高级技工学校毕业设计报告（论文）基于单片机的水塔水位检测控制系统仿真设计【摘要】：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

2、而控制电动机，保证水位正常。因此，这里给出以Atmel公司的AT89C5l单片机为核心器件的水塔水位检测控制系统仿真设计，实现水位的检测控制、电机故障检测、处理和报警等功能，并在Pmteus软件环境下实际仿真。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：单片机水位控制仿真1.引言在人们的日常生活中，水塔水位大都未能实现自动控制，水塔中水位的高低常由水电管理人员进行控制。不仅浪费人力又会造成不必要的资源浪费，这在一些不注意节约用水的单位显得尤为突出。为了解决经常停水和有效的避免水资源的浪费，节约能源。设计了一个适用于一般水塔水位的检测控制系统。本系统以

3、AT89C51单片机为核心控制部件，该系统操作方便、性能良好，比较符合一般单位用水系统控制的需要。2.水塔水位控制原理云南铜业高级技工学校毕业设计报告（论文）单片机水塔水位控制原理如图l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

4、用，使B、C棒均与+5V电源连通。因此b、c两端的电压都为+5V，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。图1水塔水位控制原理图3.电路设计水塔水位控制系统主要由CPU(AT89C51)、水位检测接口电路、报警接口电路、存储器扩展接口电路、复位电路、时钟振

5、荡等部分组成，如图2所示。图3为系统硬件电路。图2水塔水位控制系统结构调整图云南铜业高级技工学校毕业设计报告（论文）图3系统硬件电路3．1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+5V电源，每个负电极分别通过4．7kQ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

6、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。3．2报警接口电路云南铜业高级技工学校毕业设计报告（论文）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P1．7端口为启动电机命令输出端口，P1．7=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；P1．7=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P1．0和P1．1输人．当P1．5为高电平时蜂鸣器报警。水位超过高警戒水位，单片

7、机控制系统使电机停止转动，向水塔内供水工作也停止。3．3存储器扩展接口电路为了便于系统扩展，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与存储器地址线A0～A7相连，剩余的3根地址线A8～A11接P2．0～P2．2．单片机选通引脚丽接