基于虧單片機的水塔水位檢測控制系統仿真設計

摘要：設計一種基于單片機水塔水位檢測控制系統。該系統能實現水位檢測、電機故障檢測、處理和報警等功能，實現超高、低警戒水位報警，超高警戒水位處理。介紹電路接口原理圖，給出相應的軟件設計流程圖和匯編程序，并用Proteus軟件仿真。實驗結果表明，該系統具有良好的檢測控制功能，可移植性和擴展性強。
關鍵詞：單片機；水位檢測；控制系統；仿真

l 引言
水塔供水的主要問題是塔內水位應始終保持在一定范圍，避免“空塔”、“溢塔”現象發生。目前，控制水塔水位方法較多，其中較為常用的是由單片機控制實現自動運行，使水塔內水位保持恒定，以保證連續正常地供水。實際供水過程中要確保水位在允許的范圍內浮動，應采用電壓控制水位。首先通過實時檢測電壓，測量水位變化，從而控制電動機，保證水位正常。因此，這里給出以Atmel公司的AT89C5l單片機為核心器件的水塔水位檢測控制系統仿真設計，實現水位的檢測控制、電機故障檢測、處理和報警等功能，并在Pmteus軟件環境下實際仿真。實驗結果表明，該系統具有良好的檢測控制功能，可移植性和擴展性強。

2 水塔水位控制原理
單片機水塔水位控制原理如圖l所示，圖中的虛線表示允許水位變化的上、下限位置。在正常情況下，水位應控制在虛線范圍之內。為此，在水塔內的不同高度處，安裝固定不變的3根金屬棒A、B、C，用以反映水位變化的情況。其中，A棒在下限水位，B棒在上、下限水位之間，C棒在上限水位(底端靠近水池底部，不能過低，要保證有足夠大的流水量)。水塔由電機帶動水泵供水，單片機控制電機轉動，隨著供水，水位不斷上升，當水位上升到上限水位時，由于水的導電作用，使B、C棒均與+5 V連通。因此b、c兩端的電壓都為+5 V即為“1”狀態．此時應停止電機和水泵工作，不再向水塔注水；當水位處于上、下限之間時，B棒和A棒導通，而C棒不能與A棒導通，b端為“1”狀態，c端為“0”狀態。此時電機帶動水泵給水塔注水，使水位上升，還是電機不工作，水位不斷下降，都應繼續維持原有工作狀態；當水位處于下限位置以下時，B、C棒均不能與A棒導通，b、c均為“0”狀態，此時應啟動電機轉動，帶動水泵給水塔注水。

3 電路設計
水塔水位控制系統主要由CPU(AT89C51)、水位檢測接口電路、報警接口電路、存儲器擴展接口電路、復位電路、時鐘振蕩等部分組成，如圖2所示。圖3為系統硬件電路。