基于單片機的水位控制系統設計

摘要：基于單片機控制步進(jìn)電機的水位控制系統，通過(guò)金屬棒和水的導電性采集水位信號，結合了單片機輸出電平控制繼電器來(lái)控制抽水機的實(shí)驗，實(shí)現了連續控制和跟蹤水位，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、精度高等特點(diǎn)，控制系統對于提高工業(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；步進(jìn)電機；抽水機

在生產(chǎn)領(lǐng)域中，實(shí)現水位自動(dòng)檢測和控制是工業(yè)過(guò)程控制的一項關(guān)鍵技術(shù)，對于提高工業(yè)過(guò)程控制的自動(dòng)化水平有著(zhù)重要的意義。
在生活領(lǐng)域中，供水方式過(guò)去一般是通過(guò)人工來(lái)實(shí)現控制，容易造成對水資源的浪費，所以現在人們越來(lái)越關(guān)注水資源的問(wèn)題。
目前，水位控制系統是受到廣泛應用的供水系統，水位控制可以有多種實(shí)現方法，如機械控制、邏輯電路控制、機電控制、傳感器控制等，但傳統的控制方式存在控制精度低、能耗大、不能實(shí)現連續控制和跟蹤水位的特點(diǎn)，所以本論文設計出更方便更準確的水位控制系統。

1 總體方案設計
本系統主要由單片機最小系統電路、水位檢測電路、步進(jìn)電機驅動(dòng)電路、水位顯示電路、水泵驅動(dòng)電路、軟件設計等。設計系統框圖如圖1所示。圖1中的單片機控制模塊為系統的核心部件，鍵盤(pán)和顯示器用來(lái)實(shí)現人機交互功能，其中通過(guò)鍵盤(pán)將所需要設置的參數和狀態(tài)輸入到單片機中，并且通過(guò)控制器顯示到顯示器上，當水箱里的水位下降時(shí)，移動(dòng)探頭也隨著(zhù)下降，再通過(guò)簡(jiǎn)單的算法，顯示器實(shí)時(shí)顯示水箱里的水位。

2 硬件系統設計
2．1 控制器模塊設計
單片機控制器主要用于產(chǎn)生步進(jìn)電機控制脈沖，對步進(jìn)電機當前步數進(jìn)行采集處理，再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的算法，在終端LCD上顯示當前的水位。對于控制器的選擇采用AT89S52作為系統控制的方案。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(shí)現各種算法和邏輯控制。相對于FPGA來(lái)說(shuō)，它的芯片引腳少，在硬件很容易實(shí)現。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)。