水塔自动控制电路设计（范文模版）

第一篇：水塔自动控制电路设计（范文模版）

水塔自动控制电路设计

一，绪论

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。本文实现了在恶劣的条件下能自动调节水位高低、手动解除报警装置、检测探头好坏的水塔水位控制器.同时,通过调节电位器中的阻值,该控制器能够适应多种液体液位的检测。

二，系统方案

水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。而且成本低，安装方便，经过多次实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置，水塔水位控制系统采用交流电压检测水位，水位低于下限B点水位时，水泵抽水，水位达到最高水位线D时，水泵停止抽水，水位降低到最低水位线B以下时，恢复运行抽水，从而实现自动控制。

该系统采用分立元件电路实现了水塔水位的自动控制，设计出一种低成本、高实用价值的水塔水位控制器。采用分立的电路实现超高、低水位处理，自动控制电机电路。它能自动完成上水停水的全部工作循环，保证液面高度始终处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，是用于各种高层液体储存的理想设备。

三，系统设计

① 设计分析

水塔水位自动控制系统主要完成的功能是对水塔水位的自动控制及检测.本文拟通过4 个探头对水塔水位进行采样,分析采集的水位信号,控制电机水泵的开启、停止,实现水位的调节.4 个探头分别用B、C、D、E 表示,放置在水塔中,如图1 所示.4 个探头采集的水位信号通过T TL 电路判断输出,可以判断水塔内水位的高度.水位允许在已设置的上、下水位范围内变化.即水位高度正常情况应控制在C、D 之间,如图1(a);当水位低于C 点、高于B 点时,电机启动,带动水泵工作,进水阀门打开,水塔内处于进水状态,如图1(b);当水位高于D 点时、低于E 点时,电机关闭,水泵停止工作,关闭进水阀门,水塔内处于停进状态,如图1(c);当水位低于C 点并到达B 点时,就发出C 探头故障报警,采取手动启动电机,如图1(d);当水位超过D 点并到达E 点时,发出D 探头故障报警,采取手动关闭电机,水位从溢流口流出,如图1(e)

② 系统框图

为了精确地实现对水位的控制,必须建立闭环控制系统.根据水塔中的进、出水的水位可以自动控制水泵运行与停止,使水位处于动态的平衡状态.控制系统主要分为水位的模拟检测和逻辑判断部分.如图2 所示,模拟检测部分测量的是B、C、D、E 4 个探头相对于A 点(即地)电位的高低.这就相当于一个可变电阻,4 个探头与地之间的不同距离对应了可变电阻不同的阻值.当水位高低发生变化时,对应的电阻值不同,通过逻辑判断,就得到不同的输出逻辑判断的输出电路一部分用来控制电机的关闭与开启,另一部分用来检测系统故障,并发出报警声。四，电路设计

① 工作原理

水塔供水系统的工作原理图如图3所示,包括水位检测电路,误动作判断电路,水位控制电路,电机开启或关闭电路和报警电路.水位正常情况下应保持在C、D 范围之间, 此时, B、C、D、E 4 个探头的逻辑电平为0011 ,水塔水位处于保持状态;当水位低于C点,处于B、C 之间时,B、C、D、E 4 个探头的逻辑电平为0111 ,水塔水位处于进水状态;当水位高于D 点, 处于D、E之间时, B、C、D、E 4 个探头的逻辑电平为0001 , 水塔水位处于停进状态;当水位低于B 点或水位高于E 点, B、C、D、E 4个探头的逻辑电平为1111 或0000 时,表明控制水位变化的电路出现了故障, 水塔水位的报警电路开始工作, 产生下限报警或上限报警, 即低报和高报.此时,需要工作人员手动关闭报警设备并开启或闭合控制电机。

图3 水塔供水系统的工作原理图 ② 参数计算

水位指示灯部分:令流过三极管T1 , T2 , T3 , T4 集电极的电流IC 为10mA , 因为IC =(V CC-1.5)/ RC= 10mA , 得RC = 350Ω;取β= 100 ,则IB = 10mA/ 100 = 0.1mA , 所以, RB = V CC/ IB = 10kΩ.但是在实际调试中,电阻值过小, 选择RB = 15kΩ 才合适。

③ 水塔水位控制器

水塔水位控制器的测试图4 为水塔水位控制器的外观正视图,由电源指示灯、报警确认灯、水位指示灯以及报警确认开关组成.接通电源时,电源指示灯亮,当水塔中水深处于不同位置时,水位指示灯B、C、D、E 状态不同.(1)当水位处于B 点之下,指示灯B、C、D、E 全亮,报警电路开始报警,即下限报警.(2)当水位处于B、C 之间, 指示灯B 灭, C、D、E 亮，水泵开始进水.(3)当水位处于C、D 之间, 指示灯B、C 灭, C、D 亮,保持状态,即保持进水.(4)当水位处于D、E 之间, 指示灯B、C、D 灭, E 亮,停进状态,即水泵不工作.(5)当水位处于E 点之上,指示灯B、C、D、E 全灭,水泵不工作,报警电路开始溢出报警,即上限报警.(6)报警电路可以手动关闭,只要按下报警确认开关,就可以解除报警的蜂鸣声.此时,报警确认灯亮起.处理完故障时,必须关闭报警确认灯,报警确认电路复位,恢复其监测故障的功能.经过检测,水塔水位控制器完全符合预定要求,完成所设定的工作任务.图4 水塔水位控制器外观图

五，实验验证

本文采用纯硬件电路设计水塔水位控制系统,避免了复杂设计中的不稳定因素,降低了生产成本,提高了实用价值.同时,对于不同类型的液体,此系统具有良好的兼容性.当水塔中液体改变时,只需要将电位器中的阻值和该液体的阻值调节到一个数量级上就可以很方便地实现此液体的水位控制操作.实验证明,此水塔水位控制器不仅实现了对水塔水位的精确控制,而且,更具有工业生产的实用性.但是,如果探头B、C,或者探头D、E 同时发生故障,水塔水位控制器中的检测部分就不能识别出来,这是使用时应该注意的.所以,在使用过程中需要定期检测探头是否发生故障.六，结束语

运用简单、可靠的设计思路来实现性价比合理的水塔水位控制器.经过实验测试,该系统在运行期间稳定性高,完全实现了自动调节水位高低、手动解除报警装置、检测探头好坏等功能,是可以投入生产的水塔水位控制器。

通过本次课程设计，我对传感器的应用有了更加深刻的理解，也对它的应用范围之广感到惊奇，我相信在我以后的生活中，对身边的事物也会明白的更深更多，这次设计，真的让我受益匪浅。

七．参考文献

[1 ] 胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2001.[2 ] 刘豹.现代控制理论[M].北京:机械工业出版社,2004.[3 ] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:航天航空大学出版社1988 [4 ] 朱晓青.过程检测控制技术与应用[M].北京:冶金工业出版社,2002 [5 ] 姚伯威，孙锐主编.控制工程基础.北京：国防工业出版社，2002年

[6 ] 李朝青编著.单片机原理及接口技术.简明修订版.北京：北京航天航空大学出版社，1998年 [7 ] 戴文进，章卫国主编.自动化专业英语.武汉：武汉理工大学出版社，2001年 [8 ] 谈振藩编，自动控制专业英语.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，1999年

第二篇：《水塔供水远程自动控制》文献综述

***大学信息科学与技术学院

毕业设计文献综述

课题名称： 学生姓名： 学 号： 学 院： 专业年级： 指导教师： 职 称： 完成日期：

信息科学与技术学院

二○一四年六月四日 水塔供水远程自动控制系统

文献综述

前言

我国的供水自动化系统发展已初有成效。供水自动化系统主要包括水厂自动化和供水管网调度自动化两个方面。

水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，水塔供水的主要问题是塔内水位应该始终保持在一定范围内，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制原理，基于SMS的远程通信功能，实现变频器的远程开关控制，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质最。而智能控制系统的成本低，安装方便，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。

近几十年来，自动控制技术迅猛发展，在工农业生产，交通运输，国防建设和航空，航天事业等领域中获得广泛的应用。随着生产和科学技术的发展，自动控制技术至今己渗透到各种科学领域，成为促进当今生产发展和科学技术进步的重要因素。比如在生活方面的温度调节、湿度调节、自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、空气调节器、电冰箱、自动路灯、自动门、保安系统等。在工业方面主要分为两大类：一类是气体、水位、粉体、石油化工制药、轻工食品、建材等行业。需要对温度、压力、物位、流量、成分等参数进行控制。另一类是对己成型材料的进一步加工或者对多种己成型材料的装配，主要控制位移、速度、角度等参数这些都需要应用自动控制学科的知识。

正文

1水位检测

1.1 水位检测现状和发展趋势

在日常生产和生活中常遇到水位的检测问题。从20世纪80年代开始 ,一些发达国家就借助于微电子、计算机、光纤、超声波等高科技使水位自动

计量呈现出集功能、精度和现场于一体的新水平。

近年来，随着工业的发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究，水位仪表的研制得到了长足的发展，以适应越来越高的应用要求。目前，水位测量技术已经广泛的运用在工业部门和日常检测部门中。例如：水位测量技术在石油、化工、气象等部门的应用。在测量条件和环境来说，有的测量系统被运用在十分复杂的条件与环境中。例如:有的是高温高压，有的是低温或真空，有的需要防腐蚀、防辐射，有的从安装上提出苛刻的限制，有的从维护上提出严格的要求等。这些都大大的提高了对测量技术的要求。所以能实现测量的无接触与智能化是水位测量计现在的主要发展方向。

在现代工业生产中，常常需要测量容器中水位的水位。在一般的生产过程中，水位测量的目的主要是通过水位测量来确定容器里的原料、半成品或产品的数量，以保证生产过程各环节物料平衡以及为进行经济核算提供可靠的依据;另外还为了在连续生产的情况下，通过水位测量，了解水位是否在规定的范围内，从而维持正常生产、保证产品的产量和质量以及保证安全生产。水位的测量在工业生产过程中的作用已经相当重要[1]。

在目前市场上，按测量水位的感应元件与被测水位是否接触，水位仪表可以分为接触型和非接触型两大类[2]。接触型水位测量主要有：人工检尺法、浮子测量装置、伺服式水位计、电容式水位计以及磁致伸缩水位计等。它们的共同点是测量的感应元件与被测水位接触，即都存在着与被测水位相接触的测量部件且多数带有可动部件。因此存在一定的磨损且容易被水位沾污或粘住，尤其是杆式结构装置，还需有较大的安装空间，不方便安装和检修。

非接触型水位测量主要有微波雷达水位计[3]、射线水位计以及激光水位计等。顾名思义，这类测量仪表的共同特点是测量的感应元件与被测水位不接触。因此测量部件不受被测介质影响，也不影响被测介质，因而其适用范围较为广泛，可用于接触型测量仪表不能满足的特殊场合[4][5]，如粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶的介质。1.2 水位测量的分类

水位计量仪表早期大多采用机械原理,但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且发展了许多新的测量原理。在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善、功能有了很大的提高。根据

水位位测量所涉及的水位存储容器、被测介质以及工艺过程的不同，水位计类型的选用也不同。在进行水位测量前，必须充分了解水位测量的工艺特点，以此作为水位计设计过程中的参考因素[6]。

如果按照接触方式来划分可以分为，第一种是非接触测量方式的水位仪；第二种是接触测量方式的水位仪。

2串行通信

串行通信是指通信的发送端和接收端之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制的0、1为最小单位逐位进行传输[7]。

串行数据传输[8]的特点是：数据传输按位顺序进行，仅需一根传输线即可完成节省传输线。与并行通信相比，串行通信还有较为明显的优点[8][9]：传输距离长，可以从几米到几千米；串行通信的通信时钟频率容易提高；串行通信的抗干扰能力十分强，其信号间的相互干扰完全可以忽略。但是串行通信的传输速度比并行通信慢得多[10]。

正是串行通信的连线少、成本低，因此它在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用，产品也是多种多样。2.1 串行通信的工作模式

通过单线传输信息是串行数据通信的基础。数据通常是在两个站(点对点)之间进行传输，按照数据流的方向可分为三种传输模式[11]：单工、半双工、全双工。

2.2 串口通信的方式

串口进行通信的方式有两种[12]：同步通信方式和异步通信方式。同步通信方式要求通信双方以相同的时钟频率进行，而且准确协调，通过共享一个单个时钟或定时脉冲源保证发送方和接收方的准确同步[13][14]，效率较高；异步通信方式不要求双方同步，收发方可采用各自的时钟源，双方遵循异步的通信协议，以字符为数据传输单位，发送方传送字符的时间间隔不确定，发送效率比同步传送效率低。2.2.1同步通信方式

同步通信的通信双方必须先建立同步[15]，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。但这时还有两种不同的同步方式。一种是使用全网同步，用一个非常精确的主时钟对全网所有结

点上的时钟进行同步。另一种是使用准同步[16]，各结点的时钟之间允许有微小的误差，然后采用其他措施实现同步传输。同步通信的好处是传输效率高，传输线布置简单、经济，但同步设备复杂，要获得精准的同步时钟较困难[17]。2.2.2.异步通信方式

异步通信是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备(如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收)。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位[18]，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低(因为开始位和停止位的开销所占比例较大)[19][20]。3 短消息服务 3.1短消息服务简介

短消息服务SMS(Short Message Service)[21]是GSM系统中提供的一种短消息实体之间通过短消息服务中心进行的信息收发的方式。短消息服务中心(SMSC:Short Message Service Center)是独立于GSM网络的一个业务处理系统，主要功能是提交、存储、转发短消息，并完成与PSTN(Public Switched Telephone Network:公用电话交换网)、Internet等网络的互通[22]，以实现来自其他SME(Short MessageEntity)，如人工台/自动台、资讯平台等的短消息的传递需求。按实现方式的不同，短消息业务可以分为点到点短消息业务和小区广播短消息业务。

结论

该课题的提出为解决水塔的远程控制问题，提供了一个科学的可行的试验研究方法，通过水位检测收集到的电信号，作为单片机的控制信号，用SMS短信方式进行人为控制，利用继电器的开启和关闭实现外电路水泵的上水和停止，它可以解决水塔人工启动水泵上水效率低，而且难以把握水位的问题，大大减少了由人工作业的危险性，希望通过本次的研究可以使水塔的远程自动控制变得更加简单、方便，让自动控制更深入的走进人们的生活。

参考文献

[1] 王化祥.自动检测技术[M].北京：北京化学工业出版社，2004.1-9.[2] 秦永烈.物位测量仪表[M].北京：北京机械工业出版社，1978.19-26.[3]A.M.Zaman,H.M.Malano,B.Davidson.Anintegratedwatertrading-allocation model,Applied to a water market in Australia[J].agricultural water management,2009(06).[4] Brown J, Shipman B, Vetter R.SMS: The Short Message Service.Computer [J] 2007,(12):106-110.[5] 孙晓松，傅先凤，何志明.远程供水监控系统设计[J]，计算机测量与控 制，2005.13(4):335一337 [6] 彭世琪.国外节水农业技术发展特点和趋势[J].中国农技推广,2001(04).[7] David Molden.Water

responses

to

urbanization[J].Paddy

water Environ,2007(05).[8] 姚予疆.通信设备接口协议手册[M].2005.[9] 王华.水塔液位远程无线控制系统的研发[J].华章，2011(21).[10]王建国.浅谈对PLC自动控制系统可靠性的认识[J].今日科苑.2009(24)[11] 赵炯等.串行数据传输协议的剖析研究.计算机工程.2004，5.[12] 姚予疆.通信设备接口协议手册[M].2005.[13]童瑞华，利用手机模块实现短消息，中国计算机世界，2001.9 [14]王本年，深入分析串口通讯，计算机编程技巧与维护，2000.12 [15]江红，熊思民，短消息业务SMS，重庆邮电学院学报，2001.6 [16]张云，基于GSM的短消息业务协议分析，无线通信技术，2001 [17]刘涛，基于手机模块TC35的单片机短消息收发系统，电子技术，2003.3 [18]朱光喜，张耀华，如何解析GSM短消息，通信技术，2003.3 [19]王晋海，刘光昌，短信息服务SMS的开发，计算机工程与设计，2003.7 [20]施寒潇，吕强，一个SMS增值应用系统，计算机工程，2003.9 [21] Brown J, Shipman B, Vetter R.SMS: The Short Message Service.Computer [J]2007,(12):106-110.[22]崔福义，李圭白.城市供水系统监控和自动化技术设备情况介绍[R ].2001 年全国水处理自动化控制学术研究会年会，2001-5-9

[23]杨波.供水调度系统的沿革与发展[EB/OL ]，中国IC卡水表网，2010年10月 [24]王德毓，甘金瓶.供水系统计算机监控设计[J]，辽宁工程技术大学学报.

第三篇：实训五 水塔水位自动控制 2

实训五 水塔水位自动控制

1、实验目的：

用PLC构成水塔水位控制系统。学习PLC程序设计和系统设计的方法。

2、实验设备：（1）PLC实验台；（2）水塔水位实验板；（3）连接导线一套；

（4）计算机（已安装FPWIN-GR编程软件）

3、实验内容

图1水位控制原理示意图

（1）控制要求：

控制对象为水泵，容器为水塔或储液罐。S1、S2、S3、S4水位高度正常情况下控制在S3、S2之间，水位控制示意图如图1所示。当水位在低于S3点时，水泵开始进水，当水位高于S2点时，水泵停止进水，当

水位低于S3点并到达S4点时就报警，采取手动启动水泵，当水位超过S2点并到达S1点时上限报警，采取强制停止水泵，水位从溢流口流出。

扩展功能：报警及水位指示面板功能：主要由电源指示灯、报警确认灯、水位指示灯以及报警确认开关组成。接通电源时，电源指示灯亮，当水塔中水深处于不同位置时，水位指示灯S1、S2、S3、S4情况不同。如图2所示。

①当水位处于S4点之下，指示灯S1、S2、S3、S4全亮，报警电路开始报警，即下限报警。

②当水位处于S4、S3之间，指示灯S4灭，S1、S2、S3亮，水泵开始进水。

③当水位处于S3、S2之间，指示灯S4、S3灭，S2、S1亮，保持状态，即保持进水。

④当水位处于S2、S1之间，指示灯S4、S3、S2灭，S1亮，停进状态，即水泵不工作。

⑤当水位处于S1点之上，指示灯S4、S3、S2、S1全灭，水泵不工作，报警电路开始溢出报警，即上限报警。

⑥报警电路可以手动关闭，只要按下报警确认开关，就可以解除报警的蜂鸣声。此时，报警确认灯亮起。处理完故障时，必须关闭报警确认灯，报警确认电路复位，恢复其监测故障的功能。

图2 报警及水位指示面板

（2）I/O分配

输入：水塔上限报警S1：X1 水塔高水位界S2：X2 水池低水位界S3：X3 水塔下限报警S4：X4 启动按键： X5 报警消除按键 X6

输出：水泵 ： Y0 电源指示：Y1 水塔高水位界S1指示灯：Y2 水塔低水位界S2指示灯：Y3 水池高水位界S3指示灯：Y4 水塔低水位界S4指示灯：Y5 报警器： Y6 报警确认灯： Y7

（3）编制梯形图程序

（4）调试并运行程序

5、编写实验报告

第四篇：水塔水位报告

单片机课程设计

专

业 电气工程及其自动化

指导教师

学

生

学

号

题 目 基于单片机的

水位控制系统

2013年12月25日 基于单片机的水位控制系统设计 设计背景的简单介绍

由于自动化技术在工矿企业的广泛运用, 水位自动控制技术越来越频繁地进入到自动控制系统设计者的视线。传统的水位控制系统虽结构简单,但功能单一,无法实现人机交互,且通用性差。如今随着电子技术的飞速发展,电子产品制造工艺成熟,批量生产降低了产品价格。人们开始认识到运用单片机来实现水位控制。其人机交互性强, 功能强大, 控制精度高, 能够方便地与上位机通讯, 实现数据共享。且价格低廉, 通用性、实用性强, 能够在稍作改造后或直接用于诸如自来水厂的储水池、爆气池、污水处理厂、化学工厂的各类液体池以及电厂一的锅炉气泡等需要水位自动控制的场合。

知识目标：单片机开发软件的使用方法；单片机语言程序的基本结构及编译方法；单片机电路仿真调试方法。

能力目标：会利用keil C51软件对单片机程序进行编译；会利用proteus软件绘制电路原理图并实现仿真；会用keil C51软件对源程序进行编译调试及与proteus软件联调，实现电路仿真。2 设计思路与方案 2.1 设计思路

随着社会的进步，人类生活水平的不断提高，现在许多家庭都要求能够进行家庭用水自动供水，基于调查我们决定设计一款简单实用、经济的水位控制系统。在水塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。本设计过程中主要采用了传感技术、单片机技术、光报警技术以及弱电控制强电的技术。2.2 方案设计及功能

本方案采用单片机AT89C2051作为我们的控制芯片，主要工作过程是当水塔中的水在低水位时，水位探测传感器送给单片机一个高电平，然后单片机驱动水泵加水和显示系统使红灯变亮；当水位在正常范围内时，水泵加水，绿灯亮；当水位在高水位时，单片机不能驱动水泵加水，黄灯亮。图1方案结构方框图中使用了单片机处理，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稳压电路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。我认为本方案能帮助我很好地完成本次设计的各个指标和达到设计的目的。

图1 方案结构方框图 3 系统组成与工作原理 3.1 系统组成

本系统由电源电路、水位探测传感电路、稳压电路、单片机系统、光报警显示电路、继电器控制水泵加水电路、以及高塔模型组成。3.2 系统工作原理

当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V的电源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.0口，另一个稳压电路输出的高电平进入单片机的P1.1口单片机经过分析，在P1.2口输出一低电平，驱动红灯亮，P1.5出来一个信号使光电耦合器GDOUHE导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，在P1.3引脚出来一个低电平，使绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V的电源导通，送入单片机，单片机经过分析，在P1.4引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P1.5端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水；当三灯闪烁表示系统出现故障。3.3 水塔水位控制原理

单片机水塔水位控制原理如图2所示，图2中的虚线表示允许水位变化的上、下限位置。在正常情况下，水位应控制在虚线范围之内。为此，在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水位变化的情况。其中，B棒处于下限水位，C棒位于上限水位，A棒接5V电源，B、C通过电阻接地。当水位达到上限时，B、C棒接通高电平，此时应停止电机和水泵工作。水位下降到下限时，B、C棒不能与A棒连通，B、C为低电平，应启动电机供水。水位处于上下限之间时，A、B连通，B为高电平，C为低电平，此时，电机保持原有工作状态。

图2 水塔水位控制原理图 单元电路设计及元器件介绍 4.1 光报警显示统电路

本电路采用不同颜色的发光二极管来表示不同的水位情况。即红灯亮，其他两灯不亮表示是低水位状态，此时需要启动水泵加水；绿灯亮，其他两灯不亮表示在正常的水位线内；黄灯发亮，其他两灯不亮为高水位 状态，水泵停止加水，三灯闪烁表示系统出现故障，此电路采用的是共阳极的，所以只有当单片机给发光二极管为低电平时才能推动发光二极管点亮。其中R14、R15、R16为上拉电阻起限压控流作用。.图3 光报警电路的原理图

4.2 继电器控制水泵加水电路

该电路由继电器RL1和闭合开关、光电耦合器、水泵R7、R8、R9、R10Y以及D2、Q3等组成。当水位在低水位时单片机给P2.0送一个高电平导通光电耦合器然后光电耦合器驱动Q3导致继电器闭合从而让220V的交流电接通使水泵加水。

图4 继电器控制

4.3 元器件介绍 4.3.1 光电耦合器

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引 脚为输出端，在本设计当中发光源为发光二极管，受光器为光敏三极管。本设计当中采用光电耦合器组成开关电路的作用，能够很好地将单片机信号稳定地送给继电器驱动继电器闭合。4.3.2 继电器

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，在本次设计当中主要来做自动控制作用，系统采用+5V的直流电来控制220V的交流电，以达到控制水泵的作用，因为是在这里是以一种弱电来控制强电，所以安装和使用的过程当中一定要注意用电安全注意事项。

磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

图5 常见继电器外观图

程序设计

图6 程序流程图

开始系统亮红灯，水泵开始抽水时，达到低水位时，绿灯亮；开关处于高水位，而水位实际低水位还没达到，红绿黄灯一起闪烁，此时为故障状态；当达到低水位之后又达到高水位，黄灯亮。6 系统仿真 6.1 程序编译和加载

利用keil C51软件对源程序进行编译，在菜单上选择output—create hex，生成目标代码文件。将编译调试成功的源程序生成可供单片机加载的HEX文件加载到芯片中，设单片机的晶振频率为12MHZ。6.2 系统仿真

利用keil C51软件与proteus软件联调，实现电路仿真。点全速运行按键，得到图7所示的仿真结果,图中LOW闭合时处于低水位状态,水泵处于运行状态。

图7 低水位状态仿真结果

当HIGH和LOW处于闭合时水位处于故障时,仿真的结果如图8所示。

图8 故障状态仿真结果

当LOW先闭合时后经一段时间HIGH后闭合时水位处于正常状态时如图9所示。

图9 高水位仿真结果

6.3 仿真结果分析

在proteus环境,运行水位控制系统,我发现,当水位处于低水位区时,红灯亮,水泵处于运行状态,随着水位的上升,水泵仍处于运行状态,当水位到达高位时,黄灯亮,水泵停止运行。随着水位不断下降,此时,水泵处于停止状态,当水位到达低位时,水泵起动,重复以上过程。上述仿真表明，本设计达到了预期的设计目标，实现了水位自动控制。7 总结

通过这次自己亲自设计学习，自己学会很多的东西。加深了理解所学会的理论知识，锻炼了自己，又提高了我的综合分析能力，使我受益匪浅。

本系统主要由水位探测传感器，单片机控制系统，水位显示系统，继电器驱动电路，水泵加水系统组成，系统简单，安装方便。

本系统采工作过程是当水位处于低水位的时候，传感器的低水位探测线没被+5V的电源导通进入稳压电路经过处理在稳压电路的输出端有一个高电平，送入单片机的P1.0口，单片机经过分析，在P2.3口输出一低电平，驱动红灯亮，P2.0出来一个信号使光电耦合器GDOUHE导通，这样继电器闭合，使水泵加水；当水位处于正常范围内时，水泵加水，绿灯亮；当水位在高水位区时，传感器的两根探测线均被导通，均被+5V的电源导通，送入单片机，单片机经过分析，在P2.2引脚出来一个低电平，使黄灯亮，在P2.0端出来一个低电平不能使光电耦合器导通，这样继电器不能闭合，水泵不能加水，当系统出现故障时，三灯闪烁。

这次单片机实验课程设计也教会我做事要谨慎，细心耐心，也需要勤于练习，不然一步错就会影响程序的成功性，更要掌握水位控制系统的原理，掌握实用电路的设计方法和技巧，也需要熟悉常用电子元件、调试工艺。当遇到困难时，自己学会了冷静分析原因，寻找自己的问题，不急不躁，请教他人，直到问题解决为止。

这次的单片机设计让我们有了一次机会，对我们的综合工程素质起了促进作用，也让我知道平时积累和学习知识的重要性，知道了自己知识的匮乏让我知道了自己存在的种种不足，知道了自己以后应该提升的地 方。此次的设计经验，将会是我以后的宝贵财富。

附录 1 电路图 程序清单

程序如下： ORG 0000H SETB P1.1 RESTART: MOV A,P1 ANL A,#00000011B CJNE A,#00H,LOOP1;在低水位之下，开启电动机，亮红灯 SETB P3.2 SETB P3.3 CLR P3.0 CLR P3.1 LCALL DELAY LJMP RESTART LOOP1: CJNE A,#01H,LOOP2;当超过低水位，并且未达到高水位时，保持电动机转动，亮绿灯 SETB P3.2 SETB P3.1 CLR P3.0 CLR P3.3 LCALL DELAY LJMP RESTART LOOP2: CJNE A,#02H,LOOP3;系统故障（达到高水位，却没达到低水位）红，黄，绿灯均闪烁 SETB P3.0 CLR P3.3 CLR P3.2 CLR P3.1 LCALL DELAY SETB P3.3 SETB P3.1 LCALL DELAY LJMP RESTART LOOP3: CJNE A,#03H,RESTART;当达到高水位时，停止电动机，亮黄灯 SETB P3.1 SETB P3.0 SETB P3.3 CLR P3.2 LCALL DELAY LJMP RESTART DELAY: MOV R0,#250 DELAY3: MOV R1,#200 DELAY2: MOV R2,#5 DELAY1: DJNZ R2,DELAY1 DJNZ R1,DELAY2 DJNZ R0,DELAY3 RET END

第五篇：修建水塔申请书

水塔修建申请书

正宁县扶贫办：

我组位于榆林子镇西郊２公里处，现有人口１２８户，４００多人，耕地面积１８００多亩，是马槽沟村人口最多的一个组。我组现面临严重缺水问题，具体情况如下：

一、我组原有老式机井一眼，蓄水用泥池，卫生条件极差，影响着村民身体健康，而且现在已经塌陷，蓄水量有限，加之路径不便，阴雨天不能正常供水，给我组村民生活带来极大影响。

二、我组机井１公里处有一塑料厂和两处十亩果园，每天需要大量工农业用水，而由于我组机井不能满足供应，使工农业生产不能正常进行。

三、我组烤烟种植面积大，每年约有１５００多亩。近年来，由于天气干旱，种烟季节大量的农业用水不能得到保障，直接制约了我组的经济发展。

四、由于我组位于榆林子街西，常有街道个体户和部分建筑工地工人前来取水，致使我组的水资源尤为匮乏。

五、去年，新农村建设已全面铺开，为适应时代要求，我组开始了新农村的建设。新农村建设用水量大，我组机井不能供应，大部分工地要到３公里以外的邻村供水点拉水，这严重影响了工程进度，使我组新农村建设处于后滞状态。

六、我组机井原用老式水泵由于使用时间过长，经常发生故障，不能确保及时顺利地抽水，时有断水现象发生，严重影响村民的正常生活。

为此，为了满足我组村民生活以及工农业用水，确保我组经济发展不受影响，现特申请在我组原机井处修建水塔一座，并配置潜水泵一台。请予以批准。

此致

敬礼

榆林子镇马槽沟村一组

２００７年１月３日

申 请 书

榆林子镇马槽沟村一组

二００七年一月三日