水塔水位自动控制电路设计

四川信息职业技术学院

毕业设计说明书

设计(论文)题目:________________________ 水塔水位自动控制电路设计

专业: 应用电子技术

班级:

学号:

姓名:

指导教师:

二〇一三年十二月五日

目录

摘要 (1)

绪论 (2)

第1章方案论证与分析 (3)

1.1系统功能要求 (3)

1.2整体方案 (3)

1.2.1方案比较与论证 (3)

1.2.2方案论证 (5)

第2章硬件设计与分析 (6)

2.1单片机最小系统 (6)

2.1.1芯片介绍 (6)

2.1.2单片机时钟电路设计 (8)

2.1.3单片机复位电路设计 (9)

2.2超声波测水位电路 (10)

2.3指示电路 (11)

2.3.1显示电路 (11)

2.4报警电路 (12)

2.5交流接触器工作原理 (12)

2.6整机电路工作原理 (13)

第3章软件设计 (14)

3.1主程序流程图 (14)

3.2中断流程图 (14)

第4章系统仿真与调试 (16)

4.1常用调试工具 (16)

4.1.1Keil 软件 (16)

4.1.2Proteus软件 (16)

4.2系统调试 (17)

第5章实物制作与调试 (18)

5.1PCB板的制作 (18)

5.2元件的装配 (19)

5.3调试与性能检测 (20)

参考文献 (22)

附录1 整机电路原理图 (23)

附录2 源程序 (24)

附录3 元器件清单 (27)

摘要

采用低功耗单片机为控制核心、辅以超声波水位状态采集模块、二极管指示模块、电源供电模块、扬声器报警模块设计的自动水塔水位控制系统，通过一只中间继电器来接通大功率的交流接触器，控制水泵的运行成功实现水塔水位控制功能，它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高等特点，是一种经济、实用的自动水塔水位控制系统。硬件部分主要由单片机指示灯、继电器、蜂鸣器等基本外围电子电路组成。它设计的优点是当水位达到一定的位置时报警器开始报警。因此在生活实践应用中具有一定的价值。

关键字超声波检测；水位控制

绪论

在我国尤其是人口高度密集的企业单位和学校，有90%以上是采用传统的抽水方法，用人工监控但是这种方法不仅浪费。人力资源且工作不方便而且，近几年来，随着农村饮水工程的。启动和乡村集镇化建设的发展，深井取水成为解决饮用水的主要方法如果采用人工监控抽水，不但浪费人力资源，而且还容。易发生干抽现象，而且水塔的水用完了还不知道，有时则抽满溢出来，浪费水资源和能源为了提高效率，节约资源，我们就如何实现智能抽水，采用单片机系统进行控制，给出了硬件电路和程序思路。其中运用比较多的主要在大众生活方面，以单片机为控制中心的智能小系统。在本设计中，我们采用了单片机控制多模块设计，便于检查和维修。该设计的基本原理为以51 单片机作为控制元，由软件系统和硬件系统两部分组成。

可靠性：系统应保证长期安全地运行。系统中的硬软件及信息资源应满足可靠性设计要求。安全性：系统应具有必要的安全保护和保密措施。实用性：注重采用经济而实用的技术，使系统建设的投入产出比最高，能产生良好的社会效益和经济效益。易操作性：贯彻面向最终用户的原则，使用户操作简单直观，易于掌握。广泛性：现在大多数企业以及农户为了节约成本都应用此种水塔控制，它的优越性被越来越多的人们所接受、使用。

第1章方案论证与分析

1.1系统功能要求

设计方案采用单片机作为核心部件，并配以时钟电路、复位电路、报警电路、通过扩展外围设备及接口电路完成整个控制系统对电机的控制。成功实现水塔水位显示功能，自动控制电机进行补水功能，从而达到设计要求。

1.2整体方案

1.2.1方案比较与论证

1．基于数字电路实现的电路方案

本设计电路专门用于自来水塔水位的控制。当水位低于最低水位时，自动将供水泵启动上水；当水位到达最高水位是，自动停住上水，不用人工控制。该电路的特点是通过一只中间继电器来接通大功率的交流接触器，控制上水水泵电动机的启动。这是由于555电路输出功率较小，不能驱动大功率的交流接触器它。

电路工作原理：电路中如图（1-1），NE555组成R-S触发器，作为主控电路。R1、R3与R4组成输入端分压偏置电路，它将R-S触发器的R端与S端分别偏置在既不大于2V/3，也不小于V/3的中间状态。当水塔中的水位处于满水时，电源电极A通过水电阻与B、C电极相连，使R-S触发器的R、S端均为高电平，R-S触发器输出端为低电平，继电器K通过吸合，通过常闭触点将交流接触K2的电源断开，上水水泵处于停歇状态。

图1-1数电设计电路原理图

在上水过程中，当水位上升使电极A、B接触后，通过水电阻与R2将电源电压加至定时器的2脚，使R-S触发器的S端出现高电平，但这一高电平对电路不起触发作用。电路保持原状态，上水过程继续。当水位进一步上升使电极AC连通后，电源电压通过

水电阻与R1加至6脚，是R-S触发器的R端出现高电平。这一高电平作为R-S触发器的复位电平，使电路复位，输出端输出低电平，继电器K通电吸合，通过常闭触点K1-1将交流电接触器的电源断开，接触器断开水泵工作电源，上水停止。

2．基于单片机电路实现的电路方案

本设计方案采用内部含Flash存储器的单片机作为核心部件，并配以时钟电路、复位电路、显示电路、报警电路、超声波测距模块，通过扩展外围设备及接口电路完成整个控制系统对电机的控制．电机的控制有串行和并行两种方式，本系统采用串行控制，驱动系统中通过单片机输出控制信号，实现电机不同的控制。基于单片机实现的电路方案方框图如图1-2所示：

图1-2单片机设计电路原理框图

各模块的功能如下：

时钟电路：单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准，时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。

复位电路：用于系统的正常初始化，当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要复位以使其恢复正常工作状态。

超声波水位控制及显示电路：用于控制水位的上升，同时显示水位，当水位超过警卫线时显示灯就会亮。

交流接触器电路：控制大功率水泵进行抽水工作。

报警电路：超过警卫线时，再加水就会实施报警，提醒人们无需再加水。

稳压滤波电源电路：主要是为给系统提供安全、稳定的电源电路。