基于单片机的水位监控系统

图 １ 水位监测控 制系 统总体框图
动给水． 当水位介于最高与最低水位线之间时 ， 可通过遥控器控制进水或抽水． 实现遥控器调节进水 、 抽 水 的水 流速 度 ， 码显 示水 泵抽 水 速度 ． 数
１１ 主 控 电路 ．
如图 ２ 为水位监测控制系统 的主控电路图．图中遥控控制模块接的是单 片机的外部 中断口 Ｐ ．单 ３． ３
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收稿 日期 ：０２ ０ — ０ ２ １— ３ ２ 通讯作者 ： 昌富 （９ １ ）男 ， 朱 １７ 一 ， 讲师． － ｉ ３０ ２ ９ １ ｑｃｍ Ｅ ｍａ ：１０ ５ ４ ０ ＠ｑ ． ｌ ｏ
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宁德 师 范 学 院学 报（ 自然 科 学 版）
２１ ０ ２年 ５月
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基于单片机的水位监控 系统
朱 富
（ 宁德师范学院 物理与电气工程系 ， 福建 宁德 ３２ ０ ） ５ １ ０
摘要 ：针对水位监控 的要求 ， 设计 了一 种￣Ｓ Ｃ ９ ５ 单 片机为核心硬 件的水位控制系统． 供了系统软 、 Ｔ ８Ｃ ２ 提
硬件 的设计思路及具体实现． 了水位监测 、 设计 声光报警 、 电机控制 、 数码管显示等外 围电路．
图 ５ 电机驱动 电路 图
２２ 遥 控 的 处理 ＿
该 系统 采用 遥 控 对 电机 进行 控 制 ，当一个键 按 下后 ， 收端 接 收 信 号 ， 人 单 片机 ， 片 机先 接 送 单 读 用户 码 和键 盘码 值 ，６ ｓ ，遥控 输 出端 启 动 ３ｍ 后
输 出， 按键时间大于 ３ｍ ， 出一帧码． ６ ｓ输 当时间超
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图 ３ 显 不 电路 图
１３ 遥控 接收及 电压 比较 电路 ．
如 图 ４ 左图为遥控接收端电路 ， ， 图中红外接收管 １３Ｔ的信号输出端连接单片机的 Ｐ ．端 ， ８８ ３ ３ 电阻
Ｒ 作为上拉 电阻． ７ 工作时， 红外接收管接收到由遥控器发送过来的电压信号 ， 送至单 片机处理． 右图为电
参考文献：
［】殷兴光．水位温度远程 控制的研究 ［．陕西 国防工业职业技术学 院学 报，０ ８ １（ ）３ — ７ １ Ｊ ］ ２ ０ ，８ １ ：５ ３ ．
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【 ３ ］黄智伟 ． 全国大学生电子设计竞赛 系统设计 ［ ］ 北京 ： Ｍ． 北京北京航 空航 天大学 出版社 ，０ ６ ２０． ［】全国大学生 电子设计竞赛组委会．全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 ［］ 北京 ： ４ Ｍ． 北京理工大学 出版社 ，０ ５ ２ ０
片机 正 常工 作 ， 必须 连 接基 本 电路 ， 括 晶振 电路 和复 位 电路 ． 用 Ｓ Ｃ ９ ５ 片机 构 成 的 主控 电路 ， 包 采 Ｔ ８ Ｃ ２单
控制操作简单 ， 性价 比高 ， 通用性强大 ， 运算能力强 ， 其片 内 Ｒ Ｍ采用 Ｆ ｓＲ Ｍ，Ｋ字节程序存储空 Ｏ ｌｈＯ ８ ａ 间，１ 字节数据存储空间 ， ５２ 内带 ２ Ｋ字节的 Ｅ Ｐ Ｏ Ｅ Ｒ Ｍ存储空间 ； 运算能力强 ， 自由度大 ， 软件程序灵活 ，
图 ４ 遥控接 收及 电压 比较 电路 图
第 ２期
朱 昌富： 基于单片机 的水位监控系统
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１４ 电机驱 动 电路 ．
图 ５为 Ｈ桥驱动电路 ． Ｈ桥使用高速光耦及
Ｌ ９Ｎ来 实 现 ； 片机 提 供 高 速 的 Ｐ ２８ 单 ＷＭ 波 ， 光 用 耦 隔离 ， 后 由 Ｌ ９ Ｎ提供 电压 给 电机 ， 然 ２８ 及通 过高 速 的通 断来 实现 电压 的变化 ，从 而改 变 电机 的转
图 ２ 主控 电路 图
１ ． 显 示 电路 ２
如 图 ３ 水位 监测 控制 系统 显示 电路 ， 为 即数码 管显 示 电路 ． 于 它具有 低 电压 、 电流 、 基 小 高频 特性 好 、
单色性好 、 亮度高等优越性 ， 被广泛用作数字仪器仪表、 数控装置和计算机 的数显器件等其他领域． Ｄ Ｌ Ｅ 数 码显 示 管有静 态 显示 方式 和 动态 显示方 式 ，本 系统 采用 串行 输 出 的动态 显 示方式 ． 用 两个 锁 存 器 利 ７ Ｈ ５３将控制 器 输 出的 串行 数据 转换 成并行 数据 输 出 ， ４Ｃ７ 用驱 动 ４位一体 的 Ｌ Ｄ数码 显示管 显 示数据 ． Ｅ
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压 比较 电路 ， 因采 集水 位 时水 具有 一定 的阻值 ． 电后 ， 出端 电压 为 ２３ 通 输 ．Ｖ左 右 ， 不 到低 电平 ， 片机 得 单
无法判断． 比较 电路 ， 通过 将采集到的电压值与预定的电压进行 比较 ， 再通过 比较器 Ｌ ３４ Ｍ ２ 得到单片机 所 能辨 别 的高低 电平 ， 而做 出相应 的处理 ． 从
鱼缸 、 炉水位 的检ｉ『 锅 见． Ｊ
１ 系统的实现 方案
系统 的总体框图如图 １ 所示． 该设计以 Ｓ Ｃ ９ ５ 单片机为控制核心 ， Ｔ ８Ｃ ２ 主要包含遥控控制模块 、 声光 报警系统 、 电源模块 、 电机驱动模块 、 水位采集装置 等装置． 水位采集装置将采集到的水位 电压值通过 比较器模块得出高低 电平信号 ， 将采集到的信号值 送 回单片机 ， 经处理后再 由遥控控制系统通过 电机 驱 动模块 控制 水泵 的停 止 、 行及 速度 的变化 ． 运 相应 的 Ｌ Ｄ灯、 Ｅ 蜂呜器发生警报 ， 数码管显示水流速度 ． 其具有实现对最高及最低水位 的监测 ， 当水位过高 或过低时 ， 可进行声光报警 ， 自动给水、 并 抽水． 当高 于最高水位线时 ， 自动放水 ； 低于最低水位线时 ， 自
速 ． ９ Ｎ含 有 两 个 Ｈ桥 的 大 电流 高 电压 驱动 器 ， Ｌ ８ ２
可 用 于驱 动 步进 电机 、 流 电机 ． 用逻 辑 电平 控 直 采
制， 控制端管角不受输入信号影响时 ， 允许 、 禁止 器 件 工作 ， 有一 个逻 辑 电 源输入 端 ， 内部逻 辑 电 使
路部 分工作 在低 电压 ； 可接 外 接 检测 电阻 ， 参 量 将 变化 量反馈 给控制 电路．
过 １８ ｓ ０ ｍ 时输 出第二帧． 引导码 由 ９ ｓ ｍ 的载波信 号 和 ４５ 的关 断 时间组 成 ， ． ｍｓ 作为 随射码 的引导 ． 位控 制 系统 能够 正确 处理 码 的接 收 ， 该水 以及 检测 和控 制之间的时序关系． 采用脉冲位置调制方式进行编码． ” ｌ数字量通过脉冲之间的时间间隔来 区分． “ 和“ ” ０ 传送 ８ 位数据时 ， 它的反码也被传送 ， 减少数据传输系统的误码率． 每一个键值控制着 电机的一个速度 ，
２ 水位监测控制 系统 的软件设计
２１ 系统软件 总体设计 ．
在软件 设计 中 ，将 系统 分为 五个 功 能模 块 程 序 ， 括 电 机驱 动 程 序 、 包 电机 调速 程 序 、 控 处理 遥 程序 、 中断 处理 （ 括 外 部 中 断 、 时 器 中断 ） 包 定 程 序、 主程序 ． 过遥 控按键 进 行 电机速 度 的调 节 ， 通 每 个 功 能 都有 对 应 的现 象 ， 由数 码 管 、 鸣 器 、Ｅ 蜂 ＬＤ 等 进行显示 或提 示 ． 的 主流 程如 图 ６所示 ． 系统
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因此 可 以随意 的控制 水 流的大 小 ．
图
６主程序框 图
对硬件的调试包括遥控信号是否能够正常接收 、 电源能否正常供 电、 泵的正常运行与否 、 水 水位信 号的采集 、 最小系统的 良好运行 以及所有模块组装后能否正常运行． 水位信号采集信号误检测 的原 因在 于水本身存在一定的阻值 ， 金属探头采集到 的电压值经水分压后不能被单片机识别 ， 采用 比较器对信号 进行 比较放大获得相应的高低 电平 ， 才能被单片机识别． 水位监测控制系统经过多次测试试验 ， 采用模块 化的软硬件设计方法 ， 工作十分稳定 ， 技术性能指标 良好 ， 各项参数达到了期望值．
关 键 词 ：水 位 监 测 ； 片 机 ； 控 ； 动 电 路 单 遥 驱 中图 分 类 号 ： Ｈ ８ ２ Ｔ ２ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ０ ５２８ （０ ２ ０ —１９０ ２ ９ －４ １２ １ ）２０ ６—４
近年来随着大规模集成电路和计算机技术的发展 ， 单片机 的应用正在不断地走 向深入． 水位监测控 制 系 统便是 单 片机 的开发应 用 之一 ， 系统分别 由监测 电路 、 警 电路 和 自动 给水 三部分 组成 ． 金 属 其 报 通过 探头 ， 探测高低水位信号 ， 将检测到的水位信号通过信号调理 电路后 ， 送给单片机进行处理． 水位过高或 过低 ， 发生不同频率的报警时， 自动给水功能开启． 当水位过低时 ， 水泵 自 动进水 ； 过高时 ， 自动抽水． 如果 处于最高水位和最低水位之间 ， 用户可根据 自己的需要 ， 通过遥控器进水或抽水 ， 并可根据需要调节水 流 的速 度 ， 示在 数码 管 上 ． 计 具有 很 高 的使 用价 值 ， 显 该设 随着 自动化 技术 的发 展 ， 自动化 技 术 已深 人 到 了各领域 ， 为人们的生产生活带来 了许多方便 ， 大到可用于水库 、 湖泊 、 池塘水位 的检测 ， 的可以用于 小
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宁德师范学院学报（ 自然科学版）
２１ ０２年 ５月
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第２ ４卷第 ２期
２ １ 年 ５月 ０２
宁德 师范学院学报（ 自然科学版）
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