劉帥 鄭鵬 孟祥熙(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)黑龍江大慶 163319)

基于單片機(jī)的水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉帥 鄭鵬 孟祥熙(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)黑龍江大慶 163319)

設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)包括無線傳輸模塊，超聲波傳感器，繼電器，以及按鍵等。超聲波傳感器將水位信息送入單片機(jī)進(jìn)行處理，通過軟件設(shè)定水位的上限和下限值，保持水位在一定的范圍內(nèi)，若水位位于上限和下限之間，則啟動報警裝置同時傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理，調(diào)試證明，系統(tǒng)能過直觀的顯示水位高度，而且方便控制水位。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)對于水塔的水位測量以及檢測具有現(xiàn)實(shí)意義。

單片機(jī)；水位監(jiān)控；傳感器

傳統(tǒng)水位監(jiān)測是由人力來完成的，由水廠的值班人員對水位的變化進(jìn)行監(jiān)測，再由人工打開或關(guān)閉水閥。在這一過程中，需要職員持續(xù)注意水位的具體情況。采用人工方式對水位進(jìn)行監(jiān)測，勞動強(qiáng)度大，工作效率低，在時間和經(jīng)濟(jì)成本上造成很大的浪費(fèi)。在實(shí)際生活中，水池和水閥控制端相距較遠(yuǎn)，若采用有線連接方式，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高，數(shù)據(jù)傳輸速度快，能滿足大多數(shù)情況的需求；但是在施工的過程中，往往需要進(jìn)行挖地、架設(shè)管道等大量繁瑣的工作，不便于應(yīng)用實(shí)際，而且容易造成資源浪費(fèi)，所以對水位的監(jiān)控稍有難度。

1 系統(tǒng)硬件總體方案

1.1 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)遠(yuǎn)程水位監(jiān)測系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)部件由以下幾個部分組成，系統(tǒng)是以STC89C52單片機(jī)芯片為核心,系統(tǒng)主要有由無線通信電路，水位測量電路，數(shù)碼管顯示電路、報警電路等構(gòu)成。系統(tǒng)工作過程為超聲波傳感器監(jiān)測到水位高度，并通過溫度校正水位高度后，超聲波傳感器將水位的高度轉(zhuǎn)化成電壓信號;該信號經(jīng)過運(yùn)算放大電路送入A/D轉(zhuǎn)換后送入到單片機(jī)進(jìn)行處理,根據(jù)設(shè)定要求控制輸出同時數(shù)碼管液位高度。通過軟件設(shè)置水位報警值，使水位穩(wěn)定在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)。若水位高度超出液位的上下限閾值則及時發(fā)出報警信號并經(jīng)通信電路模塊進(jìn)行無線傳輸,輸送數(shù)據(jù)到pc上位機(jī)端進(jìn)行處理。該監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是能夠直觀地顯示水位高度,并且任意控制水位高度。

1.2 報警電路以及水位控制設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中報警電路的設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)的I/O口來實(shí)現(xiàn)的。通過單片機(jī)的p2.4口來控制led2小燈的亮滅。當(dāng)檢測到的水位高于預(yù)設(shè)上限或者低于預(yù)設(shè)下限時，p2.4口被清零，led2則被點(diǎn)亮，同時蜂鳴器響起。工作人員可以通過小燈的亮滅和蜂鳴器的狀態(tài)判斷水位的大致高度。系統(tǒng)運(yùn)行時，水位的高度通過I/O口輸出到SRS-05VDC-SL SRS的控制端，由SRS-05VDCSL SRS的常開或常閉開關(guān)表示進(jìn)水或出水。下面以高低水位為例進(jìn)行說明。當(dāng)水位值高于預(yù)設(shè)的高水位時，led2會被點(diǎn)亮，同時，單片機(jī)發(fā)出開關(guān)量控制信號，使其對應(yīng)的SRS-05VDCSL SRS常開觸點(diǎn)接觸導(dǎo)通,打開出水閥排水，當(dāng)水位低于預(yù)設(shè)的高水位時，led2被熄滅，同時，SRS-05VDC-SL SRS常開觸點(diǎn)關(guān)閉，停止排水。

1.3 水位傳感器的選擇

在當(dāng)代科技領(lǐng)域中，傳感器技術(shù)具有十分重要的地位。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,信息處理技術(shù)也不斷的發(fā)展和完善。但作為提供信息的傳感器,它的發(fā)展相對于計(jì)算機(jī)的信息處理功能來說就有些落后了。這使得自動監(jiān)測技術(shù)受到一定的影響,也直接影響到很多技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展?；谏鲜鲈?為了適應(yīng)信息處理技術(shù)的發(fā)展，目前越來越多的科技人員對傳感器技術(shù)給予了高度的重視。對于智能水塔水位監(jiān)測系統(tǒng)，需要傳感器來測量水位高度，所以傳感器的選擇是及其重要的。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

程序軟件是系統(tǒng)的靈魂,系統(tǒng)依靠程序軟件的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)水位的自動測量和傳輸?shù)墓δ?，程序軟件的設(shè)計(jì)不僅可以有效的發(fā)揮和擴(kuò)展系統(tǒng)硬件的功能,也可以完善系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

（1）盡量采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),功能程序?qū)嵭心K化,便于調(diào)試、連接和修。

（2）合理利用系統(tǒng)硬件資源。

（3）提高軟件的抗干擾能力。

本文運(yùn)用c語言進(jìn)行單片機(jī)軟件的開發(fā),能充分發(fā)揮硬件速度快、效率高的特點(diǎn),便于實(shí)現(xiàn)水位的實(shí)時測量。軟件程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的顯示等功能,主要包括主程序和實(shí)現(xiàn)各種功能的子程序模塊。

3 結(jié)語

供水系統(tǒng)對于人們的日常生活和工作需要都是必不可少的，因此保證供水系統(tǒng)的正常工作是十分重要的工作。傳統(tǒng)的方法通常都是由人工來監(jiān)測水位以及水塔的情況，目前這種方法很不實(shí)際。本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)用無線通訊實(shí)現(xiàn)水位的無人看管，系統(tǒng)的開發(fā)對于人們的工作和生活具有極為現(xiàn)實(shí)的意義。

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劉帥男(1998-)黑龍江省綏化市人黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院本科在讀研究方向：單片機(jī)開發(fā)以及應(yīng)用