基于单片机的水塔水位监控系统设计

刘帅 郑鹏 孟祥熙(黑龙江八一农垦大学黑龙江大庆 163319)

基于单片机的水塔水位监控系统设计

刘帅 郑鹏 孟祥熙(黑龙江八一农垦大学黑龙江大庆 163319)

设计一种基于单片机的远程水塔水位监控系统，系统包括无线传输模块，超声波传感器，继电器，以及按键等。超声波传感器将水位信息送入单片机进行处理，通过软件设定水位的上限和下限值，保持水位在一定的范围内，若水位位于上限和下限之间，则启动报警装置同时传输给单片机进行处理，调试证明，系统能过直观的显示水位高度，而且方便控制水位。系统的实现对于水塔的水位测量以及检测具有现实意义。

单片机；水位监控；传感器

传统水位监测是由人力来完成的，由水厂的值班人员对水位的变化进行监测，再由人工打开或关闭水阀。在这一过程中，需要职员持续注意水位的具体情况。采用人工方式对水位进行监测，劳动强度大，工作效率低，在时间和经济成本上造成很大的浪费。在实际生活中，水池和水阀控制端相距较远，若采用有线连接方式，系统运行稳定，可靠性高，数据传输速度快，能满足大多数情况的需求；但是在施工的过程中，往往需要进行挖地、架设管道等大量繁琐的工作，不便于应用实际，而且容易造成资源浪费，所以对水位的监控稍有难度。

1 系统硬件总体方案

1.1 系统总体硬件设计

基于单片机远程水位监测系统主要结构部件由以下几个部分组成，系统是以STC89C52单片机芯片为核心,系统主要有由无线通信电路，水位测量电路，数码管显示电路、报警电路等构成。系统工作过程为超声波传感器监测到水位高度，并通过温度校正水位高度后，超声波传感器将水位的高度转化成电压信号;该信号经过运算放大电路送入A/D转换后送入到单片机进行处理,根据设定要求控制输出同时数码管液位高度。通过软件设置水位报警值，使水位稳定在设定的阈值范围内。若水位高度超出液位的上下限阈值则及时发出报警信号并经通信电路模块进行无线传输,输送数据到pc上位机端进行处理。该监控系统的特点是能够直观地显示水位高度,并且任意控制水位高度。

1.2 报警电路以及水位控制设计

系统中报警电路的设计是采用单片机的I/O口来实现的。通过单片机的p2.4口来控制led2小灯的亮灭。当检测到的水位高于预设上限或者低于预设下限时，p2.4口被清零，led2则被点亮，同时蜂鸣器响起。工作人员可以通过小灯的亮灭和蜂鸣器的状态判断水位的大致高度。系统运行时，水位的高度通过I/O口输出到SRS-05VDC-SL SRS的控制端，由SRS-05VDCSL SRS的常开或常闭开关表示进水或出水。下面以高低水位为例进行说明。当水位值高于预设的高水位时，led2会被点亮，同时，单片机发出开关量控制信号，使其对应的SRS-05VDCSL SRS常开触点接触导通,打开出水阀排水，当水位低于预设的高水位时，led2被熄灭，同时，SRS-05VDC-SL SRS常开触点关闭，停止排水。

1.3 水位传感器的选择

在当代科技领域中，传感器技术具有十分重要的地位。随着计算机技术的不断发展,信息处理技术也不断的发展和完善。但作为提供信息的传感器,它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就有些落后了。这使得自动监测技术受到一定的影响,也直接影响到很多技术的进一步发展。基于上述原因,为了适应信息处理技术的发展，目前越来越多的科技人员对传感器技术给予了高度的重视。对于智能水塔水位监测系统，需要传感器来测量水位高度，所以传感器的选择是及其重要的。

2 系统的软件设计

程序软件是系统的灵魂,系统依靠程序软件的运行实现水位的自动测量和传输的功能，程序软件的设计不仅可以有效的发挥和扩展系统硬件的功能,也可以完善系统的抗干扰能力。系统程序设计应遵循以下原则：

（1）尽量采用结构化程序设计,功能程序实行模块化,便于调试、连接和修。

（2）合理利用系统硬件资源。

（3）提高软件的抗干扰能力。

本文运用c语言进行单片机软件的开发,能充分发挥硬件速度快、效率高的特点,便于实现水位的实时测量。软件程序主要实现系统的初始化、数据采集、数据处理、数据传输、数据的显示等功能,主要包括主程序和实现各种功能的子程序模块。

3 结语

供水系统对于人们的日常生活和工作需要都是必不可少的，因此保证供水系统的正常工作是十分重要的工作。传统的方法通常都是由人工来监测水位以及水塔的情况，目前这种方法很不实际。本文设计一种基于单片机的水塔水位监控系统，系统应用无线通讯实现水位的无人看管，系统的开发对于人们的工作和生活具有极为现实的意义。

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刘帅男(1998-)黑龙江省绥化市人黑龙江八一农垦大学信息技术学院本科在读研究方向：单片机开发以及应用