基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的水位控制系統(tǒng)，通過金屬棒和水的導(dǎo)電性采集水位信號(hào)，結(jié)合了單片機(jī)輸出電平控制繼電器來控制抽水機(jī)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)控制和跟蹤水位，并以液晶實(shí)時(shí)顯示水位。該方案具有原理簡(jiǎn)單、想法新穎、容易實(shí)現(xiàn)、精度高等特點(diǎn)，控制系統(tǒng)對(duì)于提高工業(yè)自動(dòng)化水平和提高生活供水質(zhì)量具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：水位控制；單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)；抽水機(jī)

在生產(chǎn)領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)檢測(cè)和控制是工業(yè)過程控制的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于提高工業(yè)過程控制的自動(dòng)化水平有著重要的意義。
在生活領(lǐng)域中，供水方式過去一般是通過人工來實(shí)現(xiàn)控制，容易造成對(duì)水資源的浪費(fèi)，所以現(xiàn)在人們?cè)絹碓疥P(guān)注水資源的問題。
目前，水位控制系統(tǒng)是受到廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，水位控制可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，如機(jī)械控制、邏輯電路控制、機(jī)電控制、傳感器控制等，但傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制和跟蹤水位的特點(diǎn)，所以本論文設(shè)計(jì)出更方便更準(zhǔn)確的水位控制系統(tǒng)。

1 總體方案設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、水位檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水位顯示電路、水泵驅(qū)動(dòng)電路、軟件設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1中的單片機(jī)控制模塊為系統(tǒng)的核心部件，鍵盤和顯示器用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，其中通過鍵盤將所需要設(shè)置的參數(shù)和狀態(tài)輸入到單片機(jī)中，并且通過控制器顯示到顯示器上，當(dāng)水箱里的水位下降時(shí)，移動(dòng)探頭也隨著下降，再通過簡(jiǎn)單的算法，顯示器實(shí)時(shí)顯示水箱里的水位。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 控制器模塊設(shè)計(jì)
單片機(jī)控制器主要用于產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制脈沖，對(duì)步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前步數(shù)進(jìn)行采集處理，再經(jīng)過簡(jiǎn)單的算法，在終端LCD上顯示當(dāng)前的水位。對(duì)于控制器的選擇采用AT89S52作為系統(tǒng)控制的方案。AT89S52單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。相對(duì)于FPGA來說，它的芯片引腳少，在硬件很容易實(shí)現(xiàn)。并且它還具有功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)。