基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)1、單片機(jī)2，液晶顯示屏、超聲波測距模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，其特征在于：液晶顯示屏、無線接收模塊、一體化紅外接收頭及繼電器分別與單片機(jī)1相連接構(gòu)成主控部分；無線發(fā)射模塊、超聲波測距模塊分別與單片機(jī)2相連構(gòu)成副控部分；主控部分的無線接收模塊與副控部分的無線發(fā)射模塊遠(yuǎn)距離無線連接。本實(shí)用新型通過遙控器和一體化紅外接收頭可對(duì)水位的上下限進(jìn)行遙控設(shè)置，通過超聲波測距模塊實(shí)時(shí)檢測水位高度，該系統(tǒng)通過對(duì)比實(shí)際水位值和上限值，控制水泵的開啟與停止，進(jìn)而控制水位。該系統(tǒng)投資少、易實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、對(duì)周邊環(huán)境無特殊要求。
【專利說明】
基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水是人們工業(yè)生產(chǎn)和生活中不可或缺的資源，在水的使用過程中，大部分都會(huì)用到水箱，水箱的水位控制是非常重要的現(xiàn)實(shí)問題，以前都會(huì)有專人負(fù)責(zé)看管，既浪費(fèi)人力，又不能準(zhǔn)確的判斷水位高低。所以通過對(duì)水箱水位的檢測，利用單片機(jī)控制水栗的開啟與閉合來控制水箱水位得到廣泛應(yīng)用。查閱中國專利文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，水位控制有多種實(shí)現(xiàn)方法，如機(jī)電控制、邏輯電路控制、機(jī)械控制等，但傳統(tǒng)的控制方式存在著能耗大、控制精度低、不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制和實(shí)時(shí)跟蹤的缺點(diǎn)；隨著集成電路規(guī)模的日趨大型化、復(fù)雜化，一些復(fù)雜的液位控制系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)，但是這些控制系統(tǒng)投入成本高，操作復(fù)雜?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(簡稱嵌入式系統(tǒng))，而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。單片機(jī)水位控制系統(tǒng)成本低、功能實(shí)現(xiàn)方便，通過編寫和修改程序便可以實(shí)現(xiàn)不同功能，具有高智能、高效率以及高可靠性的特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]CN201520596859.3公開了一種超聲波水位檢測煮水壺，包括底座和壺體，壺體頂部設(shè)有壺蓋，底座的頂面和壺體的底面通過耦合器電連接，底座上設(shè)有控制單元，壺蓋的下方設(shè)有超聲波探測器，超聲波探測器上設(shè)有發(fā)射單元和接收單元，發(fā)射單元和接收單元分別通過所述耦合器與控制單元電連接。這種設(shè)計(jì)僅有水位檢測，沒有水位控制功能。CN201520190336.9公開了一種水塔水位的控制系統(tǒng)，所述水位檢測及控制裝置包括設(shè)置有ROM存儲(chǔ)器的單片機(jī)、超聲波傳感器、WiFi收發(fā)模塊、液晶顯示器、蜂鳴器、繼電器和鍵盤并與單片機(jī)電連接;超聲波傳感器安裝在水塔的頂部;WiFi收發(fā)模塊能夠與智能終端無線連接;水位檢測及控制裝置通過繼電器與水栗電連接。該系統(tǒng)使工作人員更快捷的監(jiān)測水塔水位的高度，抗干擾性好，精度更高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。但系統(tǒng)過于復(fù)雜，成本高，易出故障。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低、易實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水位檢測與控制系統(tǒng)，能根據(jù)不同的使用場合遙控設(shè)置水位的上下限，準(zhǔn)確直觀的顯示上下限水位值和當(dāng)前水位值，在達(dá)到上限水位后水栗自動(dòng)停止工作。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)1、單片機(jī)2，液晶顯示屏、超聲波測距模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊，液晶顯示屏、無線接收模塊、紅外接收頭及繼電器分別與單片機(jī)I相連接構(gòu)成主控部分;無線發(fā)射模塊、超聲波測距模塊分別與單片機(jī)2相連構(gòu)成副控部分;主控部分的無線接收模塊與副控部分的無線發(fā)射模塊遠(yuǎn)距離無線連接。
[0006]主控部分單片機(jī)I選用STM32單片機(jī)，由電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成；液晶顯示屏選用LCD1602實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示;無線接收模塊采用NRF24L01為主芯片，使用收發(fā)模式；外加一體化紅外接收頭和繼電器電路;副控部分單片機(jī)2選用AT89C52單片機(jī)，由電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成;無線接收模塊采用NRF24L01為主芯片，使用收發(fā)模式;超聲波測距使用HY-SRF05超聲波模塊。
[0007]超聲波測距模塊安裝在水面上方且高度固定，該模塊發(fā)射脈沖后遇水面產(chǎn)生反射，由同一聲學(xué)探頭接收，根據(jù)聲波測算出聲學(xué)探頭發(fā)射面至水面的距離。
[0008]本實(shí)用新型具有以下積極效果:本水位控制系統(tǒng)副控部分置于水箱頂部，主控部分置于室內(nèi)，由遙控器遙控設(shè)置水位上下限，超聲波測距模塊實(shí)時(shí)檢測水位高度并通過液晶顯示屏顯示，能實(shí)時(shí)顯示水位上下限高度和當(dāng)前水位高度，由于采用一體式超聲波測距模塊，不與水箱內(nèi)水直接接觸，設(shè)備不易腐蝕，不會(huì)影響水質(zhì);能適應(yīng)不同水箱場合的需要，操作簡單，維護(hù)方便，價(jià)格低廉、功耗低等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[00?0]圖2為本實(shí)用新型超聲波水位檢測不意圖；
[0011]圖3為本實(shí)用新型的主控供電電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)闡述:
[0013]圖1所示本實(shí)用新型水位檢測與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，由單片機(jī)1、單片機(jī)2、液晶顯示屏、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、超聲波測距模塊、一體化紅外接收頭、繼電器、電源電路組成。主控部分由液晶顯示屏、無線接收模塊、紅外接收頭及繼電器控制電路分別與單片機(jī)I相連接;副控部分由無線發(fā)射模塊、超聲波測距模塊分別與單片機(jī)2相連構(gòu)成;副控部分的無線發(fā)射模塊與主控部分的無線接收模塊遠(yuǎn)距離無線連接。單片機(jī)I采用STM32、單片機(jī)2采用AT89C52、顯示模塊LCD1602、無線模塊NRF24L01、超聲波測距模塊HY-SRF05、一體化紅外接收頭以及繼電器等元器件，電路有復(fù)位電路及時(shí)鐘電路。液晶顯示、無線接收模塊、一體化紅外接收頭以及繼電器分別與單片機(jī)I相連接;無線發(fā)射模塊、超聲波測距模塊分別與單片機(jī)2相連。
[0014]圖2所示是本實(shí)用新型超聲波水位檢測示意圖；超聲波測距模塊安裝在水面上方且高度固定，該模塊發(fā)射脈沖后遇水面產(chǎn)生反射，由同一聲學(xué)探頭接收，根據(jù)聲波測算出聲學(xué)探頭發(fā)射面至水面的距離由收發(fā)共用的聲學(xué)探頭發(fā)射脈沖，即經(jīng)D聲程遇水界面產(chǎn)生反射，反射波又經(jīng)D聲程由同一聲學(xué)探頭接收，只要測得聲波在空氣中的傳播時(shí)間T及現(xiàn)場聲速C，就可測算出聲學(xué)探頭發(fā)射面至水面的距離，SP
[0015]D=C*T/2 (初始默認(rèn)C=340m/s)
[0016]圖3所示為本實(shí)用新型主控供電電路，在電源處設(shè)計(jì)電源指示燈，用來指示系統(tǒng)供電是否正常，同時(shí)能根據(jù)指示燈的亮度判斷相關(guān)故障。由于發(fā)光二極管的最大電流為20mA，考慮到節(jié)能和發(fā)光二極管的長期使用，設(shè)計(jì)發(fā)光二極管工作在5mA。
[0017]遙控裝置實(shí)現(xiàn)最高水位和最低水位的設(shè)置;超聲波測距模塊實(shí)時(shí)檢測水位，單片機(jī)STM32連接繼電器的控制端，繼電器內(nèi)部開關(guān)在常閉觸點(diǎn)和常開觸點(diǎn)之間的切換控制水栗工作。
[0018]當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，超聲波測距模塊能實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前水位高度，并將數(shù)據(jù)送到單片機(jī)2中進(jìn)行處理，單片機(jī)2將處理好的數(shù)據(jù)傳送到無線模塊上，將該無線模塊設(shè)置為發(fā)射模式，待主控部分的無線模塊接收，接收的數(shù)據(jù)傳給主控芯片于單片機(jī)I中進(jìn)行處理，然后，單片機(jī)I通過液晶顯示屏顯示接收到的數(shù)據(jù)，同時(shí)，通過繼電器電路控制水栗的開啟與停止，從而控制水位高度。
[0019]以上所述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】只是用于詳細(xì)說明技術(shù)方案，不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)做出的變化或等效替換，都被本實(shí)用新型所涵至
ΠΠ O
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)1、單片機(jī)2，液晶顯示屏、超聲波測距模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、一體化紅外接收頭，其特征在于:液晶顯示屏、無線接收模塊、一體化紅外接收頭及繼電器分別與單片機(jī)I相連接構(gòu)成主控部分;無線發(fā)射模塊、超聲波測距模塊分別與單片機(jī)2相連構(gòu)成副控部分;主控部分的無線接收模塊與副控部分的無線發(fā)射模塊遠(yuǎn)距離無線連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)，其特征是，主控部分的單片機(jī)I選用STM32單片機(jī)，由電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成;液晶顯示屏選用LCD1602數(shù)字顯示;無線接收模塊采用NRF24L01為主芯片，使用收發(fā)模式;外加一體化紅外接收頭和繼電器;副控部分的單片機(jī)2選用AT89C52單片機(jī)，由電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路組成;無線接收模塊采用NRF24L01為主芯片，使用收發(fā)模式;超聲波測距使用HY-SRF05超聲波模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于單片機(jī)的水位檢測與控制系統(tǒng)，其特征是，超聲波測距模塊安裝在水面上方且高度固定，該模塊發(fā)射脈沖后遇水面產(chǎn)生反射，由同一聲學(xué)探頭接收。
【文檔編號(hào)】G05D9/12GK205507565SQ201620337865
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】尹進(jìn)田, 劉麗
【申請(qǐng)人】邵陽學(xué)院