水箱自动控制系统设计原理图及程序

课程：创新与综合课程设计
电子与电气工程学院实践教学环节说明书
题目名称水箱水位自动控制装置
学院电子与电气工程学院
专业电子信息工程
班级
学号
学生姓名
起止日期13周周一~14周周五
水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。

本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。

通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。

一、设计题及即要求
1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下：
2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。

（1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长
×宽×高为40×30 ×
40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。

（2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，
误差≤1cm。

（3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置；
（4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。

3、发挥部分：
（1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变，
误差≤0.3 cm。

（2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。

远程控
制器上能够同步实现超限报警显示。

（3）其他创新。

二、设计思路：
以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。

通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本
维持不变。

原理框图：
三、系统结构
1、控制模块：本次课程设计采用控制模块是AT89C51单片机。

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。

AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版
本。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

2、水位测量仪
由于各种原因，本设计没有用水位测量仪。

而是用廉价的土壤湿度检测仪代替。

在精度方面，本次课程设计做的不是很好，因为湿度测量仪不能设计对液面的精确控制。

但是不影响本次课程设计的最终结果。

3、电机驱动模块
电机驱动模块电路图:
恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N
L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。

可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。

L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7 V 电压。

4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46 V。

输出电流可达2．5 A，可驱动电感性负载。

1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。

L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。

5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。

EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。

LM298N 功能表格:
4、程序设计
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
uint x,y,z;
sbit d1=P1^0;
sbit d2=P1^1;
sbit d3=P1^3;
void main()
{
d1=1; //初始化为高电平；
d2=0; //初始化为低电平；
while(1)
{
if(d1==0) //d1为低电平，检测到水，水泵开始抽水；
{
d2=0; //d2=0,d3=1说明在抽水；
d3=1;
}
else //d1,d2为相同电平，水泵不工作
{
d2=1;
d3=1;
}
}
}
四、设计体会
本次课程设计，我们做的是水箱水位自动控制装置。

本来想做的是用PID准确的控制液位的位置，但是在原件方面准备的不够充分。

只能做到大致的控制水箱二的液面高度不变，不能精确的控制液面的高度。

在老师的帮助下，通过自己的努力，本次课程设计圆满的结束了。