CN205507565U - 基于单片机的水位检测与控制系统 - Google Patents

Abstract

基于单片机的水位检测与控制系统，包括单片机1、单片机2，液晶显示屏、超声波测距模块、无线发射模块、无线接收模块，其特征在于：液晶显示屏、无线接收模块、一体化红外接收头及继电器分别与单片机1相连接构成主控部分；无线发射模块、超声波测距模块分别与单片机2相连构成副控部分；主控部分的无线接收模块与副控部分的无线发射模块远距离无线连接。本实用新型通过遥控器和一体化红外接收头可对水位的上下限进行遥控设置，通过超声波测距模块实时检测水位高度，该系统通过对比实际水位值和上限值，控制水泵的开启与停止，进而控制水位。该系统投资少、易实现、经济实用、对周边环境无特殊要求。

Description

基于单片机的水位检测与控制系统

技术领域

本实用新型涉及检测控制技术领域，特别涉及一种基于单片机的水位检测与控制系统。

背景技术

水是人们工业生产和生活中不可或缺的资源，在水的使用过程中，大部分都会用到水箱，水箱的水位控制是非常重要的现实问题，以前都会有专人负责看管，既浪费人力，又不能准确的判断水位高低。所以通过对水箱水位的检测，利用单片机控制水泵的开启与闭合来控制水箱水位得到广泛应用。查阅中国专利文献发现，水位控制有多种实现方法，如机电控制、逻辑电路控制、机械控制等，但传统的控制方式存在着能耗大、控制精度低、不能实现连续控制和实时跟踪的缺点；随着集成电路规模的日趋大型化、复杂化，一些复杂的液位控制系统陆续出现，但是这些控制系统投入成本高，操作复杂。现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统（简称嵌入式系统），而单片机是最典型、最广泛、最普及的嵌入式系统。单片机水位控制系统成本低、功能实现方便，通过编写和修改程序便可以实现不同功能，具有高智能、高效率以及高可靠性的特点，得到了广泛应用。

CN201520596859.3公开了一种超声波水位检测煮水壶，包括底座和壶体，壶体顶部设有壶盖，底座的顶面和壶体的底面通过耦合器电连接，底座上设有控制单元，壶盖的下方设有超声波探测器，超声波探测器上设有发射单元和接收单元，发射单元和接收单元分别通过所述耦合器与控制单元电连接。这种设计仅有水位检测，没有水位控制功能。CN201520190336.9公开了一种水塔水位的控制系统，所述水位检测及控制装置包括设置有ROM存储器的单片机、超声波传感器、WiFi收发模块、液晶显示器、蜂鸣器、继电器和键盘并与单片机电连接；超声波传感器安装在水塔的顶部；WiFi收发模块能够与智能终端无线连接；水位检测及控制装置通过继电器与水泵电连接。该系统使工作人员更快捷的监测水塔水位的高度，抗干扰性好，精度更高，实时性强。但系统过于复杂，成本高，易出故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、易实现、经济实用的水位检测与控制系统，能根据不同的使用场合遥控设置水位的上下限，准确直观的显示上下限水位值和当前水位值，在达到上限水位后水泵自动停止工作。

本实用新型采用的技术方案是：基于单片机的水位检测与控制系统，包括单片机1、单片机2，液晶显示屏、超声波测距模块、无线发射模块、无线接收模块，液晶显示屏、无线接收模块、红外接收头及继电器分别与单片机1相连接构成主控部分；无线发射模块、超声波测距模块分别与单片机2相连构成副控部分；主控部分的无线接收模块与副控部分的无线发射模块远距离无线连接。

主控部分单片机1选用STM32单片机，由电源电路、复位电路、时钟电路组成；液晶显示屏选用LCD1602实现数字显示；无线接收模块采用NRF24L01为主芯片，使用收发模式；外加一体化红外接收头和继电器电路；副控部分单片机2选用AT89C52单片机，由电源电路、复位电路、时钟电路组成；无线接收模块采用NRF24L01为主芯片，使用收发模式；超声波测距使用HY-SRF05超声波模块。

超声波测距模块安装在水面上方且高度固定，该模块发射脉冲后遇水面产生反射，由同一声学探头接收，根据声波测算出声学探头发射面至水面的距离。

本实用新型具有以下积极效果：本水位控制系统副控部分置于水箱顶部，主控部分置于室内，由遥控器遥控设置水位上下限，超声波测距模块实时检测水位高度并通过液晶显示屏显示，能实时显示水位上下限高度和当前水位高度，由于采用一体式超声波测距模块，不与水箱内水直接接触，设备不易腐蚀，不会影响水质；能适应不同水箱场合的需要，操作简单，维护方便，价格低廉、功耗低等特点。

附图说明

图1为本实用新型系统结构示意图；

图2为本实用新型超声波水位检测示意图；

图3为本实用新型的主控供电电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细阐述：

图1所示本实用新型水位检测与控制系统结构示意图，由单片机1、单片机2、液晶显示屏、无线发射模块、无线接收模块、超声波测距模块、一体化红外接收头、继电器、电源电路组成。主控部分由液晶显示屏、无线接收模块、红外接收头及继电器控制电路分别与单片机1相连接；副控部分由无线发射模块、超声波测距模块分别与单片机2相连构成；副控部分的无线发射模块与主控部分的无线接收模块远距离无线连接。单片机1采用STM32、单片机2采用AT89C52、显示模块LCD1602、无线模块NRF24L01、超声波测距模块HY-SRF05、一体化红外接收头以及继电器等元器件，电路有复位电路及时钟电路。液晶显示、无线接收模块、一体化红外接收头以及继电器分别与单片机1相连接；无线发射模块、超声波测距模块分别与单片机2相连。

图2所示是本实用新型超声波水位检测示意图；超声波测距模块安装在水面上方且高度固定，该模块发射脉冲后遇水面产生反射，由同一声学探头接收，根据声波测算出声学探头发射面至水面的距离由收发共用的声学探头发射脉冲，即经D声程遇水界面产生反射，反射波又经D声程由同一声学探头接收，只要测得声波在空气中的传播时间T及现场声速C，就可测算出声学探头发射面至水面的距离，即

D=C*T/2 (初始默认C=340m/s)

图3所示为本实用新型主控供电电路，在电源处设计电源指示灯，用来指示系统供电是否正常，同时能根据指示灯的亮度判断相关故障。由于发光二极管的最大电流为20mA，考虑到节能和发光二极管的长期使用，设计发光二极管工作在5mA。

遥控装置实现最高水位和最低水位的设置；超声波测距模块实时检测水位，单片机STM32连接继电器的控制端，继电器内部开关在常闭触点和常开触点之间的切换控制水泵工作。

当水位发生变化时，超声波测距模块能实时检测当前水位高度，并将数据送到单片机2中进行处理，单片机2将处理好的数据传送到无线模块上，将该无线模块设置为发射模式，待主控部分的无线模块接收，接收的数据传给主控芯片于单片机1中进行处理，然后，单片机1通过液晶显示屏显示接收到的数据，同时，通过继电器电路控制水泵的开启与停止，从而控制水位高度。

以上所述，本实用新型的具体实施方式只是用于详细说明技术方案，不限定本实用新型的保护范围，任何不经过创造性劳动做出的变化或等效替换，都被本实用新型所涵盖。

Claims (3)

1.基于单片机的水位检测与控制系统，包括单片机1、单片机2，液晶显示屏、超声波测距模块、无线发射模块、无线接收模块、一体化红外接收头，其特征在于：液晶显示屏、无线接收模块、一体化红外接收头及继电器分别与单片机1相连接构成主控部分；无线发射模块、超声波测距模块分别与单片机2相连构成副控部分；主控部分的无线接收模块与副控部分的无线发射模块远距离无线连接。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的水位检测与控制系统，其特征是，主控部分的单片机1选用STM32单片机，由电源电路、复位电路、时钟电路组成；液晶显示屏选用LCD1602数字显示；无线接收模块采用NRF24L01为主芯片，使用收发模式；外加一体化红外接收头和继电器；副控部分的单片机2选用AT89C52单片机，由电源电路、复位电路、时钟电路组成；无线接收模块采用NRF24L01为主芯片，使用收发模式；超声波测距使用HY-SRF05超声波模块。

3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的水位检测与控制系统，其特征是，超声波测距模块安装在水面上方且高度固定，该模块发射脉冲后遇水面产生反射，由同一声学探头接收。