水箱水位的控制

襄樊学院

单片机设计论文

题目：水箱水位控制系统

指导老师：吕治安

年级班级：电子信息工程0811班

学号：

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摘要：随着当代社会发展的步伐，越来越多的民住房屋、大型公司等的建设都

在加快脚步。当然有了这么多的建设，就会相继产生很多应用设备。其中水箱设备就是很多大型建筑必备的设备，它的性能的好与坏和工作的质量直接影响着很多地方。本文运用单片机控制技术，以A T89C2051单片机为核心来控制水箱水位，并实现了手动、报警等一些功能。

关键字：A T89C2051单片机水箱报警

引言：当今社会，水箱的运用越来越重要，水箱性能的好与坏有很大的影响。

因此，设计一个功能好的水箱是很有必要的，下面我们采用AT89C2051单片机来实现水箱水位控制的设计。

正文：

一、需求分析

1.1设计目的

摆脱前人工控制水箱水位的方法。采取水箱水位在无人监控的情况下自动进行控制。

1.2背景介绍

水是生命之源，尽管当今社会发展的步伐在加快，水依然在人们的生活中扮演者重要的角色。一旦突然断水，会给人们的生活、工作等方面带来很大的困难。因此，在人们的日常生活中需要有水箱来储水，供水，这势必要求有控制水位的控制系统。如果仍是以前的人工方式，劳动力很大，而且工作效率很低，安全性难以得到保证。因此，必须采取水箱水位在无人监控的情况下自动进行控制。采取自动控制水位是近几年才发展的一项新技术。这项技术是利用微机软件、硬件和制动控制原理等几项技术结合的产物。而单片机就是一块具备了微型计算机所需功能的芯片。

当前，我国在单片机研究测控的装置上取得了很大的成功，总结了很多的经验。即使这样，各行各业还是在处在发展的初期阶段，我们要继续扩大研究。一些发达的国家已经取得了成功，走入了国际市场，而我国的测控技术与发达国家相比还有一定的差距，但我国的研究人员已经克服了很多的困难，并且在不断的摸索中前进，有望赶上甚至超越发达国家的技术，这是发展趋势。

1.3设计要求

1.在水箱水位高于水位上限的时候，泵动机停止转动，停止向水箱送水。

2.在水箱水位低于水位上限的时候，泵动机开始转动，开始向水箱送水。

3.在水箱水位处于上下水位之间的时候，一种情况是由于泵动机转动，水位不断上升；另一种情况就是由于人们用水使水位下降，但泵动机停转。两种情况都有维持原有工作状态。

1.4设计优点

本次设计采用单片机来实现水箱水位的控制酷友较高的实用价值和稳定性好的特点。而且避免了工作人员在现场进行检测操控，方便了工作人员对水箱水位的控制。同时，单片机还仅具有体积小，方便安装，功能较齐全的等优点，性价比也很高，应用前景也很广，同时有助于发现可能存在的问题。通过微机实现水位的控制系统，维持稳定系统，保证安全可行。本文采用A T89C2051单片机为核心的水箱水位的控制系统，具有较高的实用价值和优越性。

二、系统设计

2.1设计方框图

图（1）方框图设计2.2设计方案选取

方案一：

该系统采用8031单片机设计

图（2）用8031设计方案二：

该系统采用AT89C2051单片机设计

图（3）用AT89C2051单片机设计

两个方案相比可以看出：方案一，8031芯片内务程序存储器，需外接程序存储器EPROM，相对比较的复杂。而且没有手动的开关装置。方案二，无需外接程序存储器，而且具有手动的开始装置，报警器还有声音，相对方案一功能完善一点，设计电路也相对简单一点。因此，选着方案二比较合理。

2.3设计原理

1.在水箱水位高于水位上限的时候，泵动机停止转动，停止向水箱送水。

2.在水箱水位低于水位上限的时候，泵动机开始转动，开始向水箱送水。

3.在水箱水位处于上下限水位之间的时候，一种情况是由于泵动机转动，水位不断上升；

4.在水箱水位处于混乱中是，泵动机停止转动，并出现报警现象。

表（1）检测输入与水位状态及水泵电动机工作状态，电路有无报警现象对应关系

2.4最终设计原理图

图（4）最终设计原理图

三、详细设计

3.1单元电路分析

3.1.1检测电路

图（5）检测电路

利用P1.2和P1.3连接的导体检测水箱的水位，当水接触到导体的时候相应的P1端口会出现高电平，否则出现低电平。水位的高低可以通过P1.2和P1.3的电平判断出来，然后数据输入到单片机中，使单片机执行程序来控制水位的高低。

3.1.2水泵电动机供水电路

图（6）水泵电动机供水电路

当水位的信号被采集到AT89C2051后，在输出相应的控制信号，以控制水泵电动机的工作，形成反馈控制系统。水泵电动机供水电路主要由光电耦合器和继电器线圈构成，如图（6）所示。当P1.4端口为低电平时，发光二极管亮，其光线使光敏三极管产生电信号输出，使光敏三极管集电极有电流，从而驱动继电器线圈产生电，继电器触头相应动作，电动机正常工作。当P1.4端口的电位为1的时候,发光二极管不亮，因此水泵电动机也不转，停止供水。继电器J两端并联续流二极管，目的是为继电器J在通断的时产生的感应电动势提供续流回路，以防止晶体管被击穿。

3.1.3报警电路

图（7）报警电路

报警信号由P1.5输出，当P1.5输出为低电位时，发光二极管发光，使光敏三极管集电极有电流，从而驱动蜂鸣器响，让人们能够很容易很直接的发现问题。

3.1.4控制微机电路

图（8）控制微机电路

本系统采用单片机A T89C2051，内部集成了Flash存储器，比8031单片机的性能优越，；两个电容为30pF瓷片电容，与晶体振荡器构成时钟电路，晶体频率为12.000MHz；

3.2程序流程图