基于单片机的水位控制

摘要水资源紧缺已经引起全社会的关注。

如何节约用水、有计划地用水已成为电子工作者设计供水系统时必须考虑的问题。

自动化控制供水不失为一种行之有效的方法。

以往的水位控制多采用老式的浮球装置，会有很大的误差和弊端。

而智能水位控制器是近年来开发的一项新技术，它是传感器、硬件、软件等几项技术紧密结合的产物，它的作用是观测和控制容器内的介质多少量，通过液面的高度来掌握体积的多少，从而达到防止超量或空装一级可以掌握存液数量的目的，可用于很多地方进行工业及民用生活控制。

该方法采用单片机来对传感器的信号进行处理，输出控制信号，配合外部硬件电路，用晶体管驱动直流继电器，再控制交流接触器来完成对水泵开启、关闭，设计可以根据缺水多少的不同情况智能化地启动不同数量的水泵，即缺水少时少量水泵工作，缺水多时多台水泵同时工作，及时补充水量。

这样就可以智能化的自动控制水位的高低，这在生活中将大大节省了人力、物力，是有其开发价值的。

关键词：单片机，传感器，晶体管，直流继电器AbstractThe shortage of water resources has caused the concern of the whole society. How to save water, there are plans to water has become a must be considered in design of water supply system of electronic workers problems. Automatic control of water supply is a kind of effective method. Water level control usually adopts a floating ball device old-fashioned, there will be errors and defects of great. Intelligent water level controller is a new technology developed in recent years, it is the combination of sensor, hardware, software and other technology closely, it is the role of observation and control of the medium in the vessel volume, grasps the volume through the height of the liquid level, so as to prevent excessive or empty loading level can master the liquid storage quantity, can be used for many places for industrial and civil life control.The method adopts the singlechip to signal of the sensor for processing, output control signal, with the external hardware circuit, DC relay drive transistor, to control AC contactor to the completion of the pump opening and closing, design can according to the different situation of the intelligent water how to start a different number of water pump, the less water when a small amount of water pump for a long time, water pumps to work at the same time, timely replenishment of water. It can automatically control the water level intelligent level, in this life will greatly save manpower, material resources, is the development value.Keywords: single chip microcomputer, sensor, transistor, DC relay目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................. I I 第1章绪论 (1)1.1选题的目的及意义 (1)1.2国内外智能水位控制器的现状和发展趋势 (1)1.3 本课题所完成的任务 (2)第2章系统概述 (4)2.1 系统总体方案 (4)2.2 系统的工作原理 (6)第3章系统硬件设计 (8)3.1水位信号检测电路的设计 (8)3.2 控制信号输出电路的设计 (10)3.3 水泵启停控制电路的设计 (11)3.4 故障报警电路的设计 (12)3.5 数码管显示电路的设计 (13)第4章系统软件设计 (14)4.1 主程序流程图设计 (14)4.2 子程序设计 (15)4.3 源程序清单 (17)第5章系统的仿真及结果 (20)5.1 程序编译 (20)5.1.1 工程的建立 (20)5.1.2 工程的详细设置 (22)5.1.3 程序编译 (24)5.2 硬件仿真 (25)5.3 仿真结果 (27)5.3.1 水位高于电极C时的仿真 (27)5.3.2 水位位于电极C和B之间时的仿真结果 (28)5.3.3 水位位于电极A和B之间时的仿真结果 (29)5.3.4 故障报警时的仿真结果 (30)第6章结论与展望 (32)6.1 结论 (32)6.2 展望 (34)致谢 (36)参考文献 (37)附录A：电气原理图 (38)附录B：仿真原理图 (39)第1章绪论1.1选题的目的及意义随着社会的发展，我国的人群密度越来越大，如何向一个密集人群供水已成为众多电子工作者设计考虑的目的。

很多供水系统采用二级供水方案，即先用潜水泵提取井水到蓄水池，再用变频系统把水源送出。

这就要求蓄水池的水位必须保持在一定高度，还得防止溢水。

为此大家想过很多方法，如浮球干簧管开关电路、水漂式上下水位控制开关电路和只有能控制一路水泵的控制器。

这些装置容易产生接触不良、不易控制多级水位、不易远距离观察到水位指示状态等现象。

本次设计采用单片机来对传感器的信号进行处理，输出控制信号，配合外部硬件电路，用晶体管驱动直流继电器，再控制交流接触器来完成对水泵开启、关闭，设计可以根据缺水多少的不同情况智能化地启动不同数量的水泵，即缺水少时少量水泵工作，缺水多时多台水泵同时工作，及时补充水量。

以实现节约用水、智能供水的目标。

通过毕业设计，目的是使学生对在单片机控制方面具备一定的设计和分析的能力。

培养学生综合运用所学各科知识，独立分析和解决实际工程问题的能力、查询资料的能力。

熟悉相关规程和规范，树立工程的观点。

为今后从事电气方面的工作打下良好基础。

1.2国内外智能水位控制器的现状和发展趋势不论从古到今，水在人们的正常生活和生产中始终如一的起着至关重要、无可取代的作用。

一旦断了水，轻则给人们的生活带来极大的不方便，重则可能造成严重的生产事故及损失，因而满足及时、准确、安全、充足的供水成为人们对供水系统提出的新要求。

水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，这种供水系统大多采用二级供水方案，即先用潜水泵提取井水到蓄水池，再用变频系统把水源送出。

这就要求蓄水池的水位保持一定的高度，还得防止溢水。

在我国广大农村地区的家庭用户，时常会采用人工控制的抽水机抽水的方式进行供水。

这些传统的控制方式劳动强度大、工作效率低、能耗大且控制精度低，并且安全性难以保障。

中国容器水位控制器产业专题调查分析报告中指出《中国容器水位控制器市场分析报告》立足于容器水位控制器市场发展现状分析，通过对容器水位控制器行业环境、容器水位控制器产业链、容器水位控制器市场供需、容器水位控制器价格、容器水位控制器生产企业的详尽分析，以使企业和投资者达到对容器水位控制器产品市场发展现状的全面、深入掌握；同时为使企业和投资者把握容器水位控制器未来的市场发展趋势，单位还对容器水位控制器行业未来发展趋势和市场前景进行科学、严谨的分析与预测；另外在投资分析部分，针对企业投资决策依据进行了重点分析，并综合给出投资建议。

随着工业生产日趋自动化, 对液位检测技术的要求也越来越高。

为解决生产中的测量问题, 一方面是采用新的测量原理, 开发新的液位检测仪表, 扩大检测的手段,另一方面需朝着实现微机化和智能化的方向发展。

近年来, 微电子技术的发展使得液位检测技术发生了根本性变化。

新的检测原理与电子部件的应用使得液位计更趋向小型化和微型化, 特别是一些小型现场液位开关发展极快, 如光纤液位计, 由于没有可动部件, 所以可靠性高, 不仅可现场显示, 而且可以发出控制信号。

与此同时, 液位检测也正向着智能化方向发展, 在液位测量领域内广泛应用微处理技术, 以实现故障诊断和报警功能, 提高测量的精确度、可靠性、安全性和多功能化。

在应用和设计液位计时尽量实现不接触式或不渗透式测量, 从而提高探头对恶劣环境的抵抗能力, 以便在恶劣环境下准确、可靠地工作。

目前国内外水位器的种类很多，有雷达水位器、磁性浮子水位器、石英管水位器、智能雷达水位器、彩色石英管水位器和超声波水位器等等。

而生产水位器的公司有美国罗斯蒙特ROSEMOUNT、德国E+H、日本横河YOKOGAWA、德国西门子SIEMENS、瑞士ABB、德国VEGA 。

这些只是常用而较热门的品牌。

1.3 本课题所完成的任务近几十年来，自动控制技术迅猛发展，在工农业生产、交通运输、国防建设、航空航天事业等领域中获得广泛的应用。

随着生产和科学技术的发展，自动控制技术至今已经渗透到各种科学领域。

比如在人们日常生活中的温度调节、湿度调节、自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、空气调节器、电冰箱、自动路灯、自动门、保安系统等方面，自动控制技术得到大量应用；在工业领域中，气体、液体、粉体、石油化工制药、轻工食品、建材等行业需要对温度、压力、物位、流量、成分等参数进行控制，这些控制系统都无一例外地应用自动控制技术。