叢佳偉 郭?。ê邶埥艘晦r(nóng)墾大學(xué) 電氣與信息學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

淺談基于單片機(jī)的水位監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

叢佳偉 郭?。ê邶埥艘晦r(nóng)墾大學(xué) 電氣與信息學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

本水位檢測報(bào)警系統(tǒng)使用直流電源供電，利用發(fā)光二極管以及蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。主要采用51單片機(jī)芯片，將控制系統(tǒng)寫入單片機(jī)中，使其發(fā)揮相應(yīng)的功能，以及相關(guān)電路元件形成監(jiān)測報(bào)警電路，操作簡單便利。并且由于采用單片機(jī)技術(shù)，所以該水位監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)存在電路簡單，耗能低，準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。

單片機(jī)控制；監(jiān)測電路；報(bào)警電路

在日常的工業(yè)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)須要我們對(duì)液體的水位進(jìn)行測量需，伴隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，低溫液體應(yīng)用十分寬泛的使用，在各種應(yīng)用中都應(yīng)保證其水位。目前市場賣的水位監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)價(jià)格昂貴、能耗大、準(zhǔn)確性低，因此設(shè)計(jì)一種簡單、低耗、準(zhǔn)確性高的水位監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)具有很大的意思。

1 設(shè)計(jì)思想

本設(shè)計(jì)是以STC89C51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種水位控制系統(tǒng)。該項(xiàng)設(shè)計(jì)是以單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的，完成測量電路、液體水位控制以及水位顯示和蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)。

1.1 工作原理

通過插入水中的四個(gè)金屬棒獲取檢測信號(hào)，來了解水位的變化情況。在正常的工作情況下，應(yīng)該保持水位在安全水位線以內(nèi)，當(dāng)水槽里的水位在水位較低的時(shí)候傳感器傳給穩(wěn)壓電路一個(gè)低電平，低電平通過穩(wěn)壓電路里的PNP三極管、電容、電阻轉(zhuǎn)換成低電平。單片機(jī)收到低電平，表示水箱里沒有水了需要系統(tǒng)開始運(yùn)作，給水箱加水，蜂鳴器報(bào)警。水位達(dá)到高水位時(shí)傳感器同時(shí)傳送給單片機(jī)一個(gè)低電平，紅燈閃爍頻率加快，蜂鳴器報(bào)警頻率加快。同理，水位從高水位下降時(shí)，水位離開高水位線時(shí)，高水位傳感器探頭與電源斷開，傳感器輸出低電平給單片機(jī)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 傳感器模塊

傳感器占據(jù)了至關(guān)重要的作用，它直接反映了水位高度，對(duì)水位控制的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了十足的影響。利用水的導(dǎo)電性。水存在著導(dǎo)電性，在設(shè)計(jì)過程中可以通過水位在一定高度時(shí)，其內(nèi)電流的導(dǎo)通和斷開來解析出水位處于何種高度內(nèi)。通過這種方式來判斷水位不需要太多的經(jīng)費(fèi)，操作起來較為的簡單，并且可以隨意的設(shè)定自己所需要的高度。

2.2 水位顯示設(shè)計(jì)

水位顯示電路所用的顯示方案是利用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，主要利用其顯示不同的水段。利用數(shù)碼管可以減少額外的開銷，使用起來也相對(duì)較為輕松。本設(shè)計(jì)中使用的數(shù)碼管是八段數(shù)碼管，由7個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)（DP）構(gòu)成，小數(shù)點(diǎn)可以幫助數(shù)碼管更加準(zhǔn)確的顯示你所想要的內(nèi)容共有兩種連接方式，但是無論是共陰極還是共陽極所連接，所需要的使用方法確是幾乎相同。數(shù)碼管上的發(fā)光二極管都連通著解析電路所得到的數(shù)碼，從而顯示出對(duì)應(yīng)的數(shù)字。

2.3 自動(dòng)報(bào)警模塊

由于本設(shè)計(jì)需要具有報(bào)警功能，在本設(shè)計(jì)中選用了蜂鳴器報(bào)警。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，利用直流電壓進(jìn)行供電，需要一定量的電流通過。單片機(jī)所輸出的電平無法使蜂鳴器正常工作，所以額外需要一個(gè)三極管電路。當(dāng)三極管C8550的基極處于低位電平時(shí)，其工作狀態(tài)為飽和狀態(tài)，蜂鳴器處于導(dǎo)通狀態(tài)，可以開始發(fā)出報(bào)警信號(hào)，相反情況下，三極管的工作狀態(tài)為截至，蜂鳴器處于未打開狀態(tài)，蜂鳴器無法發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.4 中央處理器模塊

在整個(gè)設(shè)計(jì)中，所有的數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行處理，無論是數(shù)碼管的顯示、蜂鳴器的報(bào)警、LED燈的報(bào)警，還是電機(jī)的運(yùn)行，這些都需要利用一個(gè)中央處理器對(duì)這些進(jìn)行統(tǒng)一的處理。所以中央處理器的選擇在整個(gè)設(shè)計(jì)中占據(jù)著最為重要的部分，在選擇過程中不僅要考慮它的功能性同時(shí)也需要考慮它的成本因素，在多方面考慮之后選擇了STC89C51單片機(jī)。

2.5 繼電器控制閥門模塊

本設(shè)計(jì)中不可缺少的就是利用小電流來對(duì)大電流進(jìn)行控制，在本設(shè)計(jì)中所需要的就是由繼電器控制驅(qū)動(dòng)閥門，這一操作就需要利用小電流來對(duì)大電流進(jìn)行操作。在本設(shè)計(jì)中，僅僅是對(duì)閥門進(jìn)行操作，無需使用復(fù)雜的操作設(shè)備，所以可以直接使用繼電器來滿足本設(shè)計(jì)的需求。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件可以配合硬件的調(diào)試，同時(shí)也可以對(duì)硬件之間的協(xié)調(diào)產(chǎn)生幫助，在一定程度上提高整個(gè)系統(tǒng)所能發(fā)揮出的作用。在整個(gè)系統(tǒng)的起步階段，要了解處在的水位高度，利用傳感器獲得當(dāng)前所在的水位水段，進(jìn)入中央處理器中進(jìn)行分析處理。如果分析后得到當(dāng)前水位在安全水位之上，那么則發(fā)出報(bào)警信號(hào)同時(shí)關(guān)閉水泵。如果分析后得到當(dāng)前水位在安全水位之下，那么則發(fā)出報(bào)警信號(hào)同時(shí)打開水泵對(duì)水槽進(jìn)行注水操作。如果分析后得到當(dāng)前水位深度處于安全線以內(nèi)那么不對(duì)其進(jìn)行任何操作，只顯示所處當(dāng)前水段

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)采取的都是較為簡單的思路，電路的設(shè)計(jì)比較簡單。在實(shí)際利用中，無法得到精確的水位深度，只能知道當(dāng)前所處在的水段，這個(gè)問題可以通過采取精確類型的傳感器來解決，顯示出精確的水位，便于后期的管理和控制。也可以添加一個(gè)遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，當(dāng)水位出現(xiàn)異常時(shí)，發(fā)送信號(hào)到遠(yuǎn)程客戶端，讓遠(yuǎn)端也可以接受到相應(yīng)的信息，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理以及分析。

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叢佳偉(1996-)，男，黑龍江省佳木斯市樺南人，本科在讀，研究方向：電氣與信息、電氣工程及其自動(dòng)化。