基于超聲波傳感器的水位自動控制系統研究

軟件部分主要是利用51 系列單片機作控制器，傳感器輸出電壓進行采樣，將采樣值與設定值比較，單片機對電磁閥控制來調節液位，主機通過485 通訊給分機設定數值，分機控制器對分機液位進行控制。軟件部分包括ICL7135 采樣部分、485 通訊部分、數字處理部分、顯示部分、鍵盤部分等。為了避免在傳感器移動造成測量數據不準確，特別增加了調零功能，進一步提高了系統的準確性。主程序流程圖如圖4 所示。

圖4 主程序流程圖

4 實驗結果及分析

需要的測試設備有4 位1/2 高精度數字萬用表、刻度尺、100M 雙蹤數字示波器。測試結果如表4-1 所示。

表4-1 測試數據

由以上數據我們可以看出，系統的各個檢測單元的測試數據精度很高、液晶顯示值和測量值與設定值非常接近，與傳感器輸出電壓成線性關系，與重量也成一定的比例關系，這與硬件的選擇及其參數的匹配以及軟件控制算法的選擇是不可分割的。

5 設計總結

本設計在硬件上，使用S18UUA 超聲波傳感器，ICL7135 等高精度芯片和儀器進行液位測量，使所測量的液位精度遠高于液位誤差不超過±0.3cm 的要求。此外，本設計還應用了MAX485 通訊，OCM4X8C 液晶顯示LCD 等芯片和元件，使設計更符合實際應用的要求，也相應的降低了軟件設計的難度。在軟件上，采用規范化的編程方法，有效的減少了程序所需要的存儲空間。目前本課題主要用于地下水位的檢測，項目經濟效益接近15 萬元。

本文作者創新點：

（1）采用超聲波傳感器進行測量，提高了系統精度。
（2）主站能測量并顯示主站自己和任何一個分站的液位高度、液體質量和閥的狀態。
（3）主站能設定自己的入水閥和出水閥狀態。
（4）分站能顯示該分站的液位高度，液體重量，顯示和設定入水閥出水閥狀態。