基于51单片机的水塔水位自动控制器的设计

1. 项目简介

2. 方案论证

3. 原理及模块分析

4. 经费使用情况

5. 体会和建议

1 .项目简介：

现今社会，自动化装置无所不在，在控制技术需求的推动下，控制理论本身也取得了显著的进步。水塔水位的监测和控制，再也不需要人工进行操作。实践证明，自动化操作，具有不可替代的应用价值。水塔水位自动控制器，具有适应各种液体液位的检测和控制的功能，设计中分析了利弊，考虑了各种液体的阻值大小，是可以投入实际生产的产品。农村大部分家庭用的都是水泵和水塔，手动控制，操作不便，不能把握好抽水时间，极容易造成浪费。基于此，我们根据自己学习及掌握的电子智能化知识设计了一套系统，精确地实现对水塔自动控制。

2.方案论证：

最初我么准备采用运用逻辑电平解决以上问题。设计的控制系统主要分为模拟检测和逻辑判断两大块。在水塔中放入四个检测探头，当水位变化时相当是一个可变电阻，当各点的电阻值不同时，通过逻辑判断，就得到不同的输出，即操作控制不同的动作。下图为最初的方案：

但是经过我们的不断学习、查找资料并积极与老师沟通，进行威廉希尔官方网站图的设计，设计出后我们就抓紧时间去实验室制版，但是在实验的过程中，屡屡受阻，一度使我们丧失信心，在老师和同学们的鼓励下，我们经过实验验证发现运用逻辑电平并不能很好的解决这个问题，因为运用逻辑威廉希尔官方网站比较复杂，所用到的元器件较多，我们学习掌握起来有一定的难度，更重要的是采用此方案，制作过程复杂，调试较困难，推广使用后如果出问题不便于找到问题的所在，这就给消费者无形之中增加了困难。因此在与老师沟通后我们果断的放弃此方案。寻找更好地解决办法。

十二月初，项目成员提议使用51单片机控制，我们积极与老师沟通，又与学长交流，最后确定使用51单片机。经过我们的了解用单片机有诸多好处：单片机技术是信息时代用于精密测量的一种新技术。此系统使用过程中采用检测威廉希尔官方网站能够准确地把输入的电平送给单片机不会产生误判的情况,由于AT89C2051单片机有四端口，20引脚能够非常方便地设计显示系统。因此我们决定采用51单片机控制。下图为方案：

设计此系统，主要是要解决一个主要的问题：就是单片机的控制程序。因此我们在12月份开始自学单片机，因为有C语言的基础，所以学起来不那么吃力，同时还要解决水位传感器问题，因为在水中要通过水的导电来确定水位的高低，因此这两个问题是最主要的问题。

3.原理及模块分析：

（1）系统原理：

当水位低于低水位时，三个传感器触头，没有被+5V的电源线淹没，所以输进单片机的是低电平，此时小红色LED亮，单片机根据此输出控制继电器启动水泵工作（用红色发光LED模拟），蜂鸣器报警，数码管显示0；当水位处于低水位与中水位时，蜂鸣器不报警，小红色LED灭，水泵继续工作，数码管显示1；当水位处于中水位与高水位时，蜂鸣器不报警，小黄色LED亮，水泵继续工作，数码管显示2；当水位高于高水位时，继电器不再工作，数码管显示3。当水位再次低于高水位时，小绿的LED亮，数码管显示2；低于中水位时，小黄色LED亮，数码管显示1；当水位低于低水位时，数码管显示0，蜂鸣器报警，继电器工作；系统由单片机控制由此往复的工作.

系统采用单片机技术、传感技术、弱电控制强电的技术，下图为系统原理图：

水位传感器：

设计中采用了细铜线作为我们的传感器的材料。主要考虑了(1)细铜线的电阻率比较低，这样就可以避免由于电阻过大而使输出的电平过低，以致不能很好地驱动单片机工作(2)传电性能比较好，传电速率比较快，也就是说灵敏性非常好。(3)细铜线便宜易找。输入端接一个非电解电容，消除外界对其检测威廉希尔官方网站的影响，输出端接一小LED，间接显示水位的变化高度。

电源威廉希尔官方网站：

电源威廉希尔官方网站采用三端集成稳压器7805，先接一个12V变压器，将220V电压降为12V，再整流为直流，然后输入7805，经过检测输出为5.08V。输入前端再接一个红色的LED，直接显示电源威廉希尔官方网站的工作情况。

蜂鸣器威廉希尔官方网站和继电器威廉希尔官方网站：

蜂鸣器和继电器威廉希尔官方网站均采用8550开关管控制，输入低电平驱动报警，和电机开启，此处电机用红色LED模拟。

主控威廉希尔官方网站和显示威廉希尔官方网站：

主控威廉希尔官方网站采用单片机最小化系统的设计，接复位威廉希尔官方网站和外部振荡源。其中显示威廉希尔官方网站采用共阳数码管，接单片机的P1口。如图所示：

经过测试，我们的作品达到预期目的，实现了水位的变化监测。我们感觉能达到要求。

4.经费使用情况：

1. 购买所需的电子元器件：STC单片机5块、继电器共15个（三种型号）、电阻、三极管、双12V变压器两个、扬声器、小电机2个、运放及所需的芯片若干共花费250。

2.辅助材料：单双面覆铜板（好坏两种）共计10块花费70元；面包版、焊锡、杜邦线、铜柱、排线、排针、铜线、烙铁、钻头、跳线、芯片管座及其它制作工具等共计200元。

3.交通费、资料费、文印费及其它共计50元。

5.体会和建议：

作为大一申请的项目，在申请之初，应为我们在大二上学期要学数电知识。所以感觉不太困哪，但是当我们去做的时间，还是问题不断，最后不得不放弃这个方案，我们的这种自大，不自知、沉不下去的思想导致我们前半年基本还处在理论阶段。放弃后，我们采用51单片机，我们决定开始自学单片机，我们查找自己的缺点和不足之处，遇到问题积极去问老师和学长，自学单片机还是比较顺利的。以后无论干什么事，都要有一种锲而不舍、沉得下心、敢于面对困难和有解决困难的信心。

我们的建议，虽然我们有指导老师，但是在某些知识指导老师并不是这方面的专家，希望能够在不同的方面得到不同老师的帮助，我想这样更有利于项目的进行。