基于單片機的水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)設計

劉帥 鄭鵬 孟祥熙(黑龍江八一農墾大學黑龍江大慶 163319)

基于單片機的水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)設計

劉帥 鄭鵬 孟祥熙(黑龍江八一農墾大學黑龍江大慶 163319)

設計一種基于單片機的遠程水塔水位監(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進行處理，通過軟件設定水位的上限和下限值，保持水位在一定的范圍內，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進行處理，調試證明，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)的實現(xiàn)對于水塔的水位測量以及檢測具有現(xiàn)實意義。

單片機；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行監(jiān)測，再由人工打開或關閉水閥。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行監(jiān)測，勞動強度大，工作效率低，在時間和經濟成本上造成很大的浪費。在實際生活中，水池和水閥控制端相距較遠，若采用有線連接方式，系統(tǒng)運行穩(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，往往需要進行挖地、架設管道等大量繁瑣的工作，不便于應用實際，而且容易造成資源浪費，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)總體硬件設計

基于單片機遠程水位監(jiān)測系統(tǒng)主要結構部件由以下幾個部分組成，系統(tǒng)是以STC89C52單片機芯片為核心,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化成電壓信號;該信號經過運算放大電路送入A/D轉換后送入到單片機進行處理,根據(jù)設定要求控制輸出同時數(shù)碼管液位高度。通過軟件設置水位報警值，使水位穩(wěn)定在設定的閾值范圍內。若水位高度超出液位的上下限閾值則及時發(fā)出報警信號并經通信電路模塊進行無線傳輸,輸送數(shù)據(jù)到pc上位機端進行處理。該監(jiān)控系統(tǒng)的特點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計

系統(tǒng)中報警電路的設計是采用單片機的I/O口來實現(xiàn)的。通過單片機的p2.4口來控制led2小燈的亮滅。當檢測到的水位高于預設上限或者低于預設下限時，p2.4口被清零，led2則被點亮，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的常開或常閉開關表示進水或出水。下面以高低水位為例進行說明。當水位值高于預設的高水位時，led2會被點亮，同時，單片機發(fā)出開關量控制信號，使其對應的SRS-05VDCSL SRS常開觸點接觸導通,打開出水閥排水，當水位低于預設的高水位時，led2被熄滅，同時，SRS-05VDC-SL SRS常開觸點關閉，停止排水。

1.3 水位傳感器的選擇

在當代科技領域中，傳感器技術具有十分重要的地位。隨著計算機技術的不斷發(fā)展,信息處理技術也不斷的發(fā)展和完善。但作為提供信息的傳感器,它的發(fā)展相對于計算機的信息處理功能來說就有些落后了。這使得自動監(jiān)測技術受到一定的影響,也直接影響到很多技術的進一步發(fā)展?；谏鲜鲈?為了適應信息處理技術的發(fā)展，目前越來越多的科技人員對傳感器技術給予了高度的重視。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)的軟件設計

程序軟件是系統(tǒng)的靈魂,系統(tǒng)依靠程序軟件的運行實現(xiàn)水位的自動測量和傳輸?shù)墓δ?，程序軟件的設計不僅可以有效的發(fā)揮和擴展系統(tǒng)硬件的功能,也可以完善系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)程序設計應遵循以下原則：

（1）盡量采用結構化程序設計,功能程序實行模塊化,便于調試、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。

本文運用c語言進行單片機軟件的開發(fā),能充分發(fā)揮硬件速度快、效率高的特點,便于實現(xiàn)水位的實時測量。軟件程序主要實現(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現(xiàn)各種功能的子程序模塊。

3 結語

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際。本文設計一種基于單片機的水塔水位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)應用無線通訊實現(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墾大學信息技術學院本科在讀研究方向：單片機開發(fā)以及應用