水位检测设计

摘要

对偏离零点的水位进行检测，然后将带符号的水位值（低于或高于零点）用数码管显示出来，并通过双色二极管LED阵列对水位高度进行模拟显示利用水位监测模拟传感器以测得水位的状况，通过单片机和显示系统在水位现场以LED的方式显示出来，并通过与之相连的GSM模块将水位信息以一种无线的方式发送给远程终端，起到检测的作用。在终端通过仿人工智能控制算法在大惯性、纯滞后系统中的应用，可克服传统PID控制的相位滞后、积分饱和，解决控制系统的稳定性及准确性的矛盾。在每一个预定水位检测点处，将两个电极安装在容器壁，使其一端能够与没过该点的水充分接触，另一端引出到容器外面同检测电路相连，两个电极等高度并间隔一定距离。当水位没有达到该检定点时，两个电极间电阻为无穷大；而一旦水位上升到该点高度，则两个电极同时没于水中，由于水的导电性，两个电极导通。通过检测两个电极是否导通就可以检测水位的高度了。对15个检测点相应有15个检测通道，本设计运用了两片8通道的多路开关CD4051，对各通道循环检测来实现数据采集。系统的软件的核心是两个不断循环执行的中断程序：TMR0中断用于驱动数码管和LED显示：TMR1中断用于采集水位值并且将采集结果送缓冲寄存器供显示部分读取，同时对采集结果进行简单的分析，判断其是否超过水位上限或下限，若超过则点亮相应的报警灯。整个软件部分大体可分为初始化程序、TMR1中断服务程序、数据转化子程序、TMR0中断服务程序4个部分。该系统还设计了报警系统，因为水位检测和显示仪表装置在工业上有着广泛的应用而本设计采用的是一种低成本的数码管显示驱动方案。所以在对成本较敏感的小型系统中，该方案有着一定的参考价值。

关键字:单片机水位检测应用

前言

在当今社会,水在人们正常生活和生产中起着非常重要的作用。给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一。任何时候都能提供足够的水量、平稳的水压、合格

的水质是对给水系统提出的基本要求。就目前而言，多数工业、生活供水系统都采用水塔、层顶水箱等作为基本储水设备，由一级或二级水泵从地下市政水管补给。因此，如何建立一个可靠安全、又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。本设计介绍一种利用水位监测模拟传感器以测得水位的状况，通过单片机和显示系统在水位现场以LED的方式显示出来，并通过与之相连的GSM模块将水位信息以一种无线的方式发送给远程终端，起到检测的作用。在终端通过仿人工智能控制算法在大惯性、纯滞后系统中的应用，可克服传统PID控制的相位滞后、积分饱和，解决控制系统的稳定性及准确性的矛盾。将控制算法应用到水位控制，取得了较好的控制效果。

在社会经济飞速发展的今天,水在人们正常生活和生产中起着越来越重要的作用。一旦断了水,轻则给人民生活带来极大的不便,重则可能造成严重的生产事故及损失。因此给水工程往往成为高层建筑或工矿企业中最重要的基础设施之一.任何时候都能提供足够的水量,平稳的水压,合格的水质是对给水系统提出的基本要求.就目前而言,多数工业,生活供水系统都采用水塔,层顶水箱等作为基本储水设备,由一级或二级水泵从地下市政水管补给。因此,如何建立一个可靠安全,又易于维护的给水系统是值得我们研究的课题。

水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛,比如水塔,地下水,水电站等情况下的水位控制。而以往水位的检测是由人工完成的,值班人员全天候地对水位的变化进行监测,用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水.很显然上述重复性的工作无论从人员,时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位,并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统,我所研究的就是这方面的课题。

目录

1系统总体设计 (1)

1.1系统主要功能 (1)

1.2系统工作原理 (1)

2系统硬件电路设计 (2)

2.1单片机系统 (2)

2.1.1单片机简介……………………………………………………………………………

2.1.2单片机发展概述………………………………………………………………………

2.1.3单片机内部结构………………………………………………………………………

2.2水位检测与数据采集………………………………………………………………………

2.2.1PLC16F877芯片介绍…………………………………………………………………

2.2.2CD4051芯片介绍………………………………………………………………………

2.2.3水位检测电路…………………………………………………………………………

2.3数码管与LED显示…………………………………………………………………………

2.3.1相关芯片介绍…………………………………………………………………………

2.3.2显示部分工作原理……………………………………………………………………

2.4报警电路……………………………………………………………………………………

3系统软件程序设计………………………………………………………………………………

3.1初始化程序…………………………………………………………………………………

3.2TMR1中断服务程序…………………………………………………………………………

3.3数据转换子程………………………………………………………………………………

3.4TMR0中断服务程序…………………………………………………………………………

3.5程序清单及注释……………………………………………………………………………

4 结论……………………………………………………………………………………………

致谢

参考文献

1 系统总体设计

水位检测和显示仪表装置在工业上有着广泛的应用。本设计采用的是一种低成本的数码管显示驱动方案。在对成本较敏感的小型系统中，该方案有着一定的参考价值。

1.1系统主要功能

对偏离零点的水位进行检测，然后将带符号的水位值（低于或高于零点）用数码管显示出来，并通过双色二极管LED阵列对水位高度进行模拟显示。整个装置主要包含水位检测和显示两个部分，现将每部分功能说明如下：