单片机控制的水箱水位检测控制器设计
【摘要】本文借助单片机和智能传感器的工作原理，采用全新的设计思想，使用STC公司的低功耗处理器STC89C52作为系统的主要控制器完成了基于单片机的水箱水位检测控制器的设计。在系统的电源供电方面，本系统采220V的交流电通过整流滤波处理将得到的电给整个系统使用。在水箱水位检测方面，本设计采用压力式的液位传感器来实时检测液位的高低。该设计可以有效的实现节能环保的目的。
目录
引言 1
（一）选题背景与意义 1
（二）本设计研究的内容 1
一、系统总体方案设计 2
二、系统硬件设计及重要元器件选型 3
（一）处理器选择 3
（二）液位传感器选型 4
（三）信号处理电路 5
（四）模数转换电路 7
（六）存储电路电路 8
（七）显示电路 10
（八）按键电路 10
（九）继电器驱动电路 11
（十）报警电路 12
（十一）电源供电电路 12
三、 系统软件设计 13
四、 调试仿真 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
（一）选题背景与意义
随着社会经济的快速发展，人们生产以及生活中和工业的生产常常会用到液位的测量和其自动的控制问题。在人们日常的饮食生活、食用产品的生产和加工食品、以及人们生活中的用水，都离不开水位的测量和控制。同时在工业领域，尤其是化工领域，都需要进行液位的测量和控制。这使用最多的就是储液池。通常情况下储液池中的对于某一特定的液位都是需要维持在设定的高度之内的，如果液位高度不合适，无论是太少或者是太多都会造成不可预知的后果。随着科技的发展，水箱的水位控制系统的已经被人们所设计应用较为广泛的，同时基于控制的思路我们可以把任何的液位控制系统都能够简化成一个水箱水位控制系统来实现。对水箱水位检测控制系统的研究能够达到以下重要目的：
1、能够实现对水箱内水位的自动监控。
2、能实现水位低的时候自动加水。
3、能实现对水位等级的显示。
综上所述，研发高效、可
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靠的水箱水位检测控制系统对于研究水箱的自动控制已经相关的设计都具有较大的意义。
（二）本设计研究的内容
本文借助单片机和智能传感器的工作原理，采用全新的设计思想完成了基于单片机的水箱水位检测控制器的设计。该系统采用STC公司的低功耗处理器STC89C52作为系统的主要控制器。在水箱水位的检测方面，本设计采用压力式的液位传感器来实时的检测液位的高低。然后通过单片机来判断是否需要添加水，在需要添加水的时候，通过控制继电器来驱动电机的转动进而控制水泵将水抽到水箱内，如果检测到水位已经够了，则会自动的控制电机停止抽水。同时，本设计还做了一个人工可以自动控制加水的按键，主要按下该按键，则水泵会一直的抽水。同时设置了一个报警装置，在水一直添加的工程中，如果超过某一特定的数值，则会发出报警信号。同时，在加水的过程中，会实时的显示水位的高低。增加系统的人机交互的能力。在系统的电源供电方面，本系统采220V的交流电通过整流滤波处理将得到的电给整个系统使用在主控选择上。采用STC公司的超低功耗处理器STC89C52单片机，可以显著降低系统的功率损失，达到以此来降低整个系统的功耗，实现节能环保的目的。
一、系统总体方案设计
水箱水位检测控制器是基于单片机与智能控制完成设计的。该系统有一个核心的主控STC公司的STC89C52单片机作为整个系统的处理器和运算器。在液位的检测方面，本系统采用压力式的液位来检测，这样可以最大限度的提高检测的精度。首先是将液位传感器放到水箱内，并且将信号线引出来。然后通过运算放大器将传感器的信号进行放大处理然后使用AD转换器ADC0809将模拟信号转化为数字信号，并且通过数据线送到单片机进行处理，单片机然后通过数码管将液位显示出来。同时将采集到的数据与存储的液位进行对比，如果液位低，则通过继电器控制水泵进行工作，当检测到液位合适的时候，则控制水泵停止工作。在手动模式下，用户可以使用按键来控制水泵一直工作，但是此时，如果液位过高，单片机则会控制蜂鸣器进行报警。以此来提醒用户不要进行加水了。
主控制结构框图如图11所示。
图11主控制结构框图
二、系统硬件设计及重要元器件选型
（一）处理器选择
随着科技技术的发展以及微电子技术和集成电路的发展，越来越多的控制设备出现在了问视野中。这其中主要包含Atmel公司生产的AT89C52单片机、TI公司生产的MSP430单片机以及目前使用最多的ST公司生产的STM32单片机。但是由于后两个单片机价格上比较贵而且不适合初学者使用，其编程较难，短时间难以掌握。所以本设计中，采用目前使用最久和最广的的Atmle公司的AT89C52单片机作为处理器。该处理器技术相对成熟而且其价格非常的便宜、程序和电路设计都非常的简单，综上所述，本设计采用该单片机进行电路的设计和开发。
1.STC89C52简介
STC89C52是由STC公司开发设计的8位微控制器，具有功率损耗小、功能多的优点。在微控制器中含有可以依据系统进行程序编写的Flash存储器。由于该控制器是在单芯片的基础上开发设计的，所以在使用过程中显得非常不方便。但是由于控制器中存在着STC89C52，这就极大的解决了嵌入式系统存在的问题，在这款微型处理器上可以同时运行两种软件。如果是在空闲的模式条件下，内部的CPU会停止运行，但是外部的RAM、定时器/计数器、串口、中断等相应的内设可以继续运行。此外，该控制器还可以实现断电保护的功能，即如果在运转工程中发生断电情况，那么整个RAM中所存储的数据信息会仍旧存在并且不会发生更改或丢失现象。虽然该系统的晶体振荡器可能会暂时停止运行，并可能会导致单片机的停止运行，但是当系统运行到下一个中断位置或硬件重新复位的情况下就会转入正常运行状态。
2.单片机最小系统设计
单片机的最小系统中包含着工作所需的一些基本的电路，是实现系统正常工作的基础。具体来讲，主要包含以下几个部分：电源电路、时钟电路、复位电路和上拉电阻。最小系统的硬件框图如图21所示。
图21 STC8952单片机最小系统原理图
电源电路
电源电路采用的是+5V的直流稳压电源，故整个最小系统同样是以+5V直流电压作为输入电压的。并且对电源电路实施了滤波处理，这样就能够保证输出电源的稳定性和可靠性，为系统的正常运行提供了重要技术支持。
目录
引言 1
（一）选题背景与意义 1
（二）本设计研究的内容 1
一、系统总体方案设计 2
二、系统硬件设计及重要元器件选型 3
（一）处理器选择 3
（二）液位传感器选型 4
（三）信号处理电路 5
（四）模数转换电路 7
（六）存储电路电路 8
（七）显示电路 10
（八）按键电路 10
（九）继电器驱动电路 11
（十）报警电路 12
（十一）电源供电电路 12
三、 系统软件设计 13
四、 调试仿真 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
（一）选题背景与意义
随着社会经济的快速发展，人们生产以及生活中和工业的生产常常会用到液位的测量和其自动的控制问题。在人们日常的饮食生活、食用产品的生产和加工食品、以及人们生活中的用水，都离不开水位的测量和控制。同时在工业领域，尤其是化工领域，都需要进行液位的测量和控制。这使用最多的就是储液池。通常情况下储液池中的对于某一特定的液位都是需要维持在设定的高度之内的，如果液位高度不合适，无论是太少或者是太多都会造成不可预知的后果。随着科技的发展，水箱的水位控制系统的已经被人们所设计应用较为广泛的，同时基于控制的思路我们可以把任何的液位控制系统都能够简化成一个水箱水位控制系统来实现。对水箱水位检测控制系统的研究能够达到以下重要目的：
1、能够实现对水箱内水位的自动监控。
2、能实现水位低的时候自动加水。
3、能实现对水位等级的显示。
综上所述，研发高效、可
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
靠的水箱水位检测控制系统对于研究水箱的自动控制已经相关的设计都具有较大的意义。
（二）本设计研究的内容
本文借助单片机和智能传感器的工作原理，采用全新的设计思想完成了基于单片机的水箱水位检测控制器的设计。该系统采用STC公司的低功耗处理器STC89C52作为系统的主要控制器。在水箱水位的检测方面，本设计采用压力式的液位传感器来实时的检测液位的高低。然后通过单片机来判断是否需要添加水，在需要添加水的时候，通过控制继电器来驱动电机的转动进而控制水泵将水抽到水箱内，如果检测到水位已经够了，则会自动的控制电机停止抽水。同时，本设计还做了一个人工可以自动控制加水的按键，主要按下该按键，则水泵会一直的抽水。同时设置了一个报警装置，在水一直添加的工程中，如果超过某一特定的数值，则会发出报警信号。同时，在加水的过程中，会实时的显示水位的高低。增加系统的人机交互的能力。在系统的电源供电方面，本系统采220V的交流电通过整流滤波处理将得到的电给整个系统使用在主控选择上。采用STC公司的超低功耗处理器STC89C52单片机，可以显著降低系统的功率损失，达到以此来降低整个系统的功耗，实现节能环保的目的。
一、系统总体方案设计
水箱水位检测控制器是基于单片机与智能控制完成设计的。该系统有一个核心的主控STC公司的STC89C52单片机作为整个系统的处理器和运算器。在液位的检测方面，本系统采用压力式的液位来检测，这样可以最大限度的提高检测的精度。首先是将液位传感器放到水箱内，并且将信号线引出来。然后通过运算放大器将传感器的信号进行放大处理然后使用AD转换器ADC0809将模拟信号转化为数字信号，并且通过数据线送到单片机进行处理，单片机然后通过数码管将液位显示出来。同时将采集到的数据与存储的液位进行对比，如果液位低，则通过继电器控制水泵进行工作，当检测到液位合适的时候，则控制水泵停止工作。在手动模式下，用户可以使用按键来控制水泵一直工作，但是此时，如果液位过高，单片机则会控制蜂鸣器进行报警。以此来提醒用户不要进行加水了。
主控制结构框图如图11所示。
图11主控制结构框图
二、系统硬件设计及重要元器件选型
（一）处理器选择
随着科技技术的发展以及微电子技术和集成电路的发展，越来越多的控制设备出现在了问视野中。这其中主要包含Atmel公司生产的AT89C52单片机、TI公司生产的MSP430单片机以及目前使用最多的ST公司生产的STM32单片机。但是由于后两个单片机价格上比较贵而且不适合初学者使用，其编程较难，短时间难以掌握。所以本设计中，采用目前使用最久和最广的的Atmle公司的AT89C52单片机作为处理器。该处理器技术相对成熟而且其价格非常的便宜、程序和电路设计都非常的简单，综上所述，本设计采用该单片机进行电路的设计和开发。
1.STC89C52简介
STC89C52是由STC公司开发设计的8位微控制器，具有功率损耗小、功能多的优点。在微控制器中含有可以依据系统进行程序编写的Flash存储器。由于该控制器是在单芯片的基础上开发设计的，所以在使用过程中显得非常不方便。但是由于控制器中存在着STC89C52，这就极大的解决了嵌入式系统存在的问题，在这款微型处理器上可以同时运行两种软件。如果是在空闲的模式条件下，内部的CPU会停止运行，但是外部的RAM、定时器/计数器、串口、中断等相应的内设可以继续运行。此外，该控制器还可以实现断电保护的功能，即如果在运转工程中发生断电情况，那么整个RAM中所存储的数据信息会仍旧存在并且不会发生更改或丢失现象。虽然该系统的晶体振荡器可能会暂时停止运行，并可能会导致单片机的停止运行，但是当系统运行到下一个中断位置或硬件重新复位的情况下就会转入正常运行状态。
2.单片机最小系统设计
单片机的最小系统中包含着工作所需的一些基本的电路，是实现系统正常工作的基础。具体来讲，主要包含以下几个部分：电源电路、时钟电路、复位电路和上拉电阻。最小系统的硬件框图如图21所示。
图21 STC8952单片机最小系统原理图
电源电路
电源电路采用的是+5V的直流稳压电源，故整个最小系统同样是以+5V直流电压作为输入电压的。并且对电源电路实施了滤波处理，这样就能够保证输出电源的稳定性和可靠性，为系统的正常运行提供了重要技术支持。
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