基于AT89C51单片机的水箱水位检测控制系统设计

～　Ｄｅｓｉ９ｎ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒｔａｎｋ　Ｔｅｓｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏ１　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＴ８９Ｃ５１　张盛－姜振兵　Ｚｈａｎｇ　Ｓｈｅｎｇ　Ｊｉａｎｇ　Ｚｈｅｎｂｉｎｇ　（１．上饶职业技术学院，江西上饶３３４１０９；２．华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌３３００１３）　（１．Ｓｈａｎｇｒａｏ　Ｖｏｃ￣ｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｎｇｘｉａ　Ｓｈａｎｇｒａｏ　３３４１０９；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｎｄ　ａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１３）　摘　要：本文介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Ｐｒｏｔｅｕｓ软件仿真进行　测试。设计了一种基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机的水箱水位检测控制系统，该系统能实现水箱水位自动检测、处理、　水位溢出报警和液晶显示水位等功能。　关键词：ＡＴ８９Ｃ５１单片机；水位检测；控制系统；仿真　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１－４７９２　（２０１０）９．０１２２．０３　ｔ９　ｔｅ　ｔ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ·Ｂａｓｉｎｇ　ｏｎ　ＡＴ８９Ｃ５　１，ｉｔ　ｈａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｄｉａｇｒａｍ，ｇｉｖｅｓ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｌｆｏｗ　ｃｈａｒｔ　ａｎｄ　ａｓｓｅｍｂｌｅ　，锄ｄ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　Ｐｒ０　ｅｕ　Ⅵ　ｗａｔｅｒ　ｔａｎｋ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｌｌ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｗａｔｅｒ　ｔａｎｋ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ｗａｔｅｒ　ｓｐｉｌｌ　ａｌａｒｍ　ｎｄ　ａｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＣＤ）ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ，ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＴ８９Ｃ５　１　ＭＣＵ；Ｗａｔｅｒ　Ｌｅｖｅｌ　Ｓｅｎｓｉｎｇ；Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ；Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ　０引言　１电路总体设计　水箱在现代生活中有着广泛的用途，如作为城　市、乡村生活用水储备，太阳能热水器储水设备等。　传统的水箱仅仅用着储存水的功能，在水的储存、使　用、检测等诸多方面依然采用人工手动的方法，效率　低下且非常不方便。　水箱水位控制系统主要由ＣＰＵ（ＡＴ８９Ｃ５１）、水　位检测接口电路、水泵电机控制电路、报警接口电　路、液晶显示电路、复位电路、时钟振荡等部分组成，　如图一所示，图二为系统硬件电路。　水箱供水的主要问题是箱内水位应始终保持在　定范围，避免“空箱”、“溢水”现象发生。本文采用　单片机系统控制，使水箱内水位保持恒定，以保证连　ｆ时钟电路．。ｌ＿＋　革片机．．　艚电路．　最晶显示电路．．　续正常地供水。实际供水过程中确保水位在允许的　范围内浮动，且设计了“溢水”报警功能，很好的解决　蔑倥电路．。　脚嘣　Ｓ１．。　了上述问题，达到智能控制的目的。这里给出以　Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ８９Ｃ５１单片机为核心器件的水箱　承位检　电路．。｝．－＋　—．－４承囊　镪蛐。　水位检测控制系统设计，实现水位的检测控制、处　理、报警和液晶显示水位等功能，并在Ｐｒｏｔｅｕｓ软件　图一水箱水位控制系统结构框图　环境下实际仿真。　图二水位检测控制系统硬件电路设计　１．１水位检测接口电路　工作，Ｋ１断开，电机停机，向水箱内供水工作也停　止。当水位处于Ａ、Ｂ点之间时，Ｐ。－ｏ检测信号保持，　从而也使继电器维持原态，水位得以维持。　１．３报警接口电路　水位检测接口电路主要由ＮＥ５５５时基电路构　成。Ａ、Ｂ两处为水箱上限和下限警戒水位检测点，　ＮＥ５５５的输出端③脚与单片机Ｐ　．ｏ口连接，单片机　通过Ｐ。ｏ－口重复采集检测水位。实际工作时，当水位　低于Ｂ点，ＮＥ５５５②、⑥脚电压小于１／３Ｖｃｃ，③脚　为了避免系统发生故障时，水位失去控制造成　严重后果，在超出、低于警戒水位时，报警信号直接　为高电平，Ｐ。。口检测信号为高。当水位升至Ａ点　从高低水位电极Ａ、Ｂ两点获得并由Ｐｌ－Ｉ、Ｐ。：口输　时，②、⑥脚为高电平，③脚为低电平，Ｐ，。．ＩＺｌ检测信　人。当达到上限警戒水位时，Ａ、Ｂ两点被淹没并通　号为低。当水位处于Ａ、Ｂ点之间时，由于Ｒ。的作用　过水与＋５Ｖ电源相连，Ｐ１．１＝１，此时Ｐ。３＝１蜂呜器报　基于＞ｌＴ∞０ｏ　．１单片机的水箱水位检测控制系统设计　使得②、⑥脚电压ｌ／３Ｖ（　２／３Ｖ∞，⑨脚保持原态。这　报警；当低于下限警戒水位时，Ｐ。　，此时Ｐ。。也应　样，由水箱水位引起的变化能被单片机及时采集，实　现水位自动检测控制。　为高电平，启动蜂鸣器报警。同时通过Ｐ　控制继电　器使电机停止或启动，系统报警程序流程图如图三　所示。　１．２水泵电机控制电路　本系统采用交流电机控制水泵的启、停，主要通　过一个常开触点继电器进行控制。Ｐ。．，为电机启动命　１．４水位状态显示接口电路　ＯＣＭＪ４＊８Ｃ是具有串／并接口且内部含有中文　字库的液晶显示模块。该模块的控制／驱动器采用　台湾矽创电子公司的ＳＴ７９２０，因而使得该模块具有　令输出口，当水位达到下限水位Ｂ点时，Ｐ。．。检测信　号为高，Ｐ】．，应为高电平输出，控制Ｑｌ导通，继电器　导通工作，Ｋ１闭合，电机工作，水泵向箱内注水；同　较强的控制显示功能。可实现汉字、ＡＳＣＩＩ码、点阵　理，当水位达到上限水位Ａ点时，Ｐ　－ｏ检测信号为　低，Ｐ　应为低电平输出，控制Ｑ１截止，继电器停止　图形、自选字型的同屏显示，且该模块在串行模式下　只需三引脚与单片机级连即可完成显示效果，节省　～　系统资源。在本系统中，ＯＣＭＪ４＊８Ｃ液晶显示模块　工作在串行模式下，其ＲＳ、ＳＴＤ和ＳＣＬＫ三个端口　与单片机的Ｉ／Ｏ口相连，完成数据的串行传输，我们　选用它用于显示水位状态。　ＯＣＭＪ４＊８Ｃ液晶显示模块主要参数：　①工作电压（ｖＤＤ）：４．５—５．５Ｖ；　②逻辑电平：２．７－５．５Ｖ；　￣ＬＣＤ驱动电压：０－７Ｖ；　④工作温度（Ｔａ）：０－－￣５５＂Ｃ（常温）／一２０￣７５＂Ｃ（宽　温），保存温度（Ｔｓｔｇ）：－１０￣６５＂Ｃ（常温）／－３０－－８５＂Ｃ（宽　温）。　２系统软件设计　当水位低于下限时，此时Ｐｔ　ｏ＝１，启动电机转动，　带动水泵给水箱供水；当水位高于上限时，此时　Ｐｌｏ＝０，停止电机转动，水泵停止给水箱供水。　图三系统报警程序流程图　３实验仿真结果　根据所设计系统的软件流程图，编写相应的程　序在Ｐｒｏｔｅｕｓ　７．１软件环境下实际仿真。实验结果表　明，该系统成功实现了水位检测、电机控制、报警和　显示等功能，具有良好的检测控制功能，可移植性和　扩展性强。通过制作ＰＣＢ板，该系统已成功运用于　某小区生活用水储存系统。　４结束语　该设计是基于单片机嵌入式系统，充分利用单　片机强大控制功能和方便通信接口。该检测控制系　】２４　甲　图四水箱水位检测控制程序流程图　统在某小区生活用水储备系统得到成功实践，具有　很强的实用性。进一步优化系统软硬件设计，可实时　实现远端控制，因此，该系统在农村水塔、水源检测　控制和城市生活储备用水系统开发等领域有着广阔　的应用前景。　参考文献　［１】付家才．单片机控制工程实践技术【Ｍ＝】．北京：　化学工业出版社，２００４．　【２］王晓明．电动机的单片机控制【Ｍ］．北京：北京　航空航天大学出版社，２００２．　【３］余孟尝．数字电子技术简明基础教程［Ｍ］．北　京：高等教育出版社，１９９９．　［４】李朝青．单片机原理及接１：３技术口　．北京：北　京航空航天大学出版社，２００６．　作者简介　张盛（１　９８３一），江西上饶人，上饶职业技术学院　教师；　姜振兵（１　９８０－－），江西进贤人，上饶职业技术学　院教师，华东交通大学在读工程硕士。