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1、基于单片机的高塔水位监测报警控制系统姓 名： 指导老师： 专 业： 应用电子技术 班 级： 07级应用电子班 学 号： 时 间： 摘 要 采用AT89单片机系统实现了水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。该系统具有水位检测、低水位高水位报警以及自动加水等功能。本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。检测系统采用铜针探测结构简单制、造成本低、灵敏度高。并采用52单片机系统控制整个电路的信号处理以及采用光电耦合和继电器来实现弱电控制强电来实现加水系统的自动控制。 它能自动完成水位检测、光报警、上水停水的全部工作循环，保证液面高度始终
2、处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，是用于各种高层液体储存的理想设备。关键词：单片机 自动监测 自动控制 AbstractAT89C52 microcontroller system using cooling towers to achieve the level of automation, design a low cost and high practical value of the water tower water level controller. The system has the water level detection, low wat
3、er high water level alarm and automatic functions such as adding water. The design process mainly uses the sensor technology, single chip technology, optical technology and the weak control the strong police power technology. Detection system using simple system for detection of copper needles, resu
4、lting in the low and high sensitivity. 52 SCM system control by using the circuit of signal processing and the use of optical coupling and weak control relays to achieve strong power to realize automatic control of water systems. It can automatically detect the water level, light alarm, Sheung Shui,
5、 all the work without water cycle, to ensure better surface height is always within the context of its structure simple, low cost, high sensitivity, significant energy is used in various kind of ideal equipment for high-level liquid storageKey words: SCM Automatic monitoring Circuit Control目 录摘 要I第1
6、章 绪 论1第2章 设计思路与方案32.1.设计思路32.2 方案设计32.3 方案论证4第3章 硬件设计53.1 系统方框图53.2 系统工作原理53.2.1单片机介绍6第4章 各部分电路设计104.1 传感器的选用104.2稳压电路的设计104.3单片机控制处理电路114.4 光报警显示统电路114.5继电器控制水泵加水电路124.5.1继电器控制电路的原理图124.5.2光电耦合器简介134.5.3 继电器简介13第5章 软件设计155.1 程序流程图155.2源程序16第6章 系统仿真186.1程序编译和加载186.2系统仿真186.3系统仿真结果分析19总结20参 考 文 献21致
7、谢22附 录23附录一：系统的总的电路图23附录二 PCB版图24第1章 绪 论一 研究现状目前，我国住宅小区楼房自来水供水系统主要采用高塔供水，既在楼顶或者另外建设的高塔上面建个蓄水池以保证用户水压的恒定。在我们的指导老师的启发之下，我们对住宅供水情况进行了调查，根据调查在城市兴建的许多的房子现在都要实现自来水供水，所以在许多的家庭的楼顶都砌了一个高塔用来存储用水，然后对整个房子的用水进行供给。调查的过程当中我们发现，目前大多数的住宅小区都是采用人工加水的办法，即当水用完的时候，就人工开启水泵进行加水，十分不便。引起了老百姓的抱怨-水用完只前，不知道水已经很少，待用完后才知晓，如果是急需水的
8、情况下，那就十分麻烦要等加水后才有水用；加水的过程当中，还需要人时刻检查水位情况，以防止水量超过最高水位线；所以这一切问题的存在，都在呼唤一种简单经济的高塔水位检测报警控制系统的诞生 。另外，现在许多的锅炉系统、防洪系统也需要对水位进行控制，以能够方便地控制水位，对不同的水位进行报警，所以如果研制了一种很好的水位控制装置便能够很好地造福人民。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制原理, 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置
9、。二 设计任务与计划基于调查我们决定设计一款简单实用，经济的高塔水位检测报警控制系统。本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。当红灯、绿灯亮的同时，P2.0出来一个信号使光电耦合器GDOUHE导通，这样继电器闭合，使水泵加水，到达高水位时黄灯亮在P2.0端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。
10、通过这样一个简单使用的电路系统从而实现对水位的自动监测与控制。三 发展前景我们学习了单片机、模拟电子技术、数字电子技术、电路等知识，为我们此次设计打下了良好的基础。基于我们的调查，感到现实生活急需要这样的水位控制系统，所以我决定在老师指导之下设计与研制一种高塔水位控制系统作为我们本次课题。相信本次的设计一定能够给老百姓的生活带来方便，也一定会具有广阔的市场前景，一定能够使我们电子设计能力得到很好的锻炼，使我们的理论和现实生活联系起来！第2章 设计思路与方案2.1.设计思路随着社会的进步，人类生活水平的不断提高，现在许多家庭都要求能够进行家庭用水自动供水，基于调查我们决定设计一款简单实用，经济的
11、高塔水位控制系统。 在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。2.2 方案设计 方案一：本方案采用555电路进行控制，即当水位探测传感器探测到低水位时送一个低于1/3VCC的低电平给NE555芯片,555的输出即为高电平驱动水泵加水;当在正常的水位时候,送给NE555为1/3VCC-2/3VCC的电平,即保持前一个水泵不加水的状态;当水位居于高水位时,给
12、NE555电路一个高电平,这时NE555输出电平翻转为低电平,不能驱动水泵,水泵停止加水。图2.2.1 方案一方框图方案二：本方案采用单片机80C52作为我们的控制芯片,主要工作过程是当高塔中的水在低水位时,水位探测传感器送给单片机一个高电平,然后单片机驱动水泵加水和显示系统使红灯变亮;当水位在正常范围内时,水泵加水,绿灯亮,;当水位在高水位时,单片机不能驱动水泵加水,黄灯亮。单片机80C52电源电路水位检测传感器水泵加水系统水塔模型水箱显示系统稳压电路图2.2.2 方案二方框图2.3 方案论证第一种方案设计使用起来比较方便也简单,不用编程等软件方面的设计，但是没有稳压电路,使输入NE555芯
13、片的电平十分不稳定,容易发生误判水位引起混乱的情况,且NE555电路只有一个输出端,不能接显示系统,所以不能完成显示功能。第二种方案中使用了单片机处理，单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术。此系统使用过程中采用稳压电路能够准确地把输入的电平送给单片机不会产生误判的情况,由于80C52单片机有四端口32引脚能够非常方便地设计显示系统。综上,我们已经清楚地看到了两种方案的优劣,要能够很好地完成本次设计的各个指标和达到设计的目的,我们选择第二种方案作为我们的设计方案。第3章 硬件设计3.1 系统方框图本系统由电源电路、水位探测传感电路、稳压电路、单片机系统、光报警显示电路、继电器控制水泵加水
14、电路、以及高塔模型组成。主电气原理框图如下。单片机80C52电源电路水位检测传感器水泵加水系统水塔模型水箱显示系统稳压电路图3.1.1系统框图3.2 系统工作原理当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V的电源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.0口，单片机经过分析，在P2.3口输出一低电平，驱动红灯亮，P2.0出来一个信号使光电耦合器GDOUHE导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V的电源导通，送入单片机，单片机经过分析，在P2.2引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P2.0端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。 3.2.1单片机介绍我们选用AT89C52作为我们的控制芯片其引脚图如3.2.1（1） 80C52是INTEL公司MCS-52系列单片机中最基本的产品，它采用NTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-52的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统.（2） 80C52的封装 80C52的封装如图3.3所示图3.2.1AT89C52引脚图
