基于單片機的水位控制系統設計

摘要：基于單片機控制步進電機的水位控制系統，通過金屬棒和水的導電性采集水位信號，結合了單片機輸出電平控制繼電器來控制抽水機的實驗，實現了連續控制和跟蹤水位，并以液晶實時顯示水位。該方案具有原理簡單、想法新穎、容易實現、精度高等特點，控制系統對于提高工業自動化水平和提高生活供水質量具有重要的意義。
關鍵詞：水位控制；單片機；步進電機；抽水機

在生產領域中，實現水位自動檢測和控制是工業過程控制的一項關鍵技術，對于提高工業過程控制的自動化水平有著重要的意義。
在生活領域中，供水方式過去一般是通過人工來實現控制，容易造成對水資源的浪費，所以現在人們越來越關注水資源的問題。
目前，水位控制系統是受到廣泛應用的供水系統，水位控制可以有多種實現方法，如機械控制、邏輯電路控制、機電控制、傳感器控制等，但傳統的控制方式存在控制精度低、能耗大、不能實現連續控制和跟蹤水位的特點，所以本論文設計出更方便更準確的水位控制系統。

1 總體方案設計
本系統主要由單片機最小系統電路、水位檢測電路、步進電機驅動電路、水位顯示電路、水泵驅動電路、軟件設計等。設計系統框圖如圖1所示。圖1中的單片機控制模塊為系統的核心部件，鍵盤和顯示器用來實現人機交互功能，其中通過鍵盤將所需要設置的參數和狀態輸入到單片機中，并且通過控制器顯示到顯示器上，當水箱里的水位下降時，移動探頭也隨著下降，再通過簡單的算法，顯示器實時顯示水箱里的水位。

2 硬件系統設計
2．1 控制器模塊設計
單片機控制器主要用于產生步進電機控制脈沖，對步進電機當前步數進行采集處理，再經過簡單的算法，在終端LCD上顯示當前的水位。對于控制器的選擇采用AT89S52作為系統控制的方案。AT89S52單片機算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現各種算法和邏輯控制。相對于FPGA來說，它的芯片引腳少，在硬件很容易實現。并且它還具有功耗低、體積小、技術成熟和成本低等優點。