基于單片機的水位控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：基于單片機控制步進電機的水位控制系統(tǒng)，通過金屬棒和水的導(dǎo)電性采集水位信號，結(jié)合了單片機輸出電平控制繼電器來控制抽水機的實驗，實現(xiàn)了連續(xù)控制和跟蹤水位，并以液晶實時顯示水位。該方案具有原理簡單、想法新穎、容易實現(xiàn)、精度高等特點，控制系統(tǒng)對于提高工業(yè)自動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；步進電機；抽水機

在生產(chǎn)領(lǐng)域中，實現(xiàn)水位自動檢測和控制是工業(yè)過程控制的一項關(guān)鍵技術(shù)，對于提高工業(yè)過程控制的自動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現(xiàn)控制，容易造成對水資源的浪費，所以現(xiàn)在人們越來越關(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現(xiàn)方法，如機械控制、邏輯電路控制、機電控制、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、不能實現(xiàn)連續(xù)控制和跟蹤水位的特點，所以本論文設(shè)計出更方便更準(zhǔn)確的水位控制系統(tǒng)。

1 總體方案設(shè)計
本系統(tǒng)主要由單片機最小系統(tǒng)電路、水位檢測電路、步進電機驅(qū)動電路、水位顯示電路、水泵驅(qū)動電路、軟件設(shè)計等。設(shè)計系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1中的單片機控制模塊為系統(tǒng)的核心部件，鍵盤和顯示器用來實現(xiàn)人機交互功能，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，移動探頭也隨著下降，再通過簡單的算法，顯示器實時顯示水箱里的水位。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
2．1 控制器模塊設(shè)計
單片機控制器主要用于產(chǎn)生步進電機控制脈沖，對步進電機當(dāng)前步數(shù)進行采集處理，再經(jīng)過簡單的算法，在終端LCD上顯示當(dāng)前的水位。對于控制器的選擇采用AT89S52作為系統(tǒng)控制的方案。AT89S52單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。相對于FPGA來說，它的芯片引腳少，在硬件很容易實現(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。