一种水位监测仪

一种水位监测仪

技术领域

本发明专利涉及单片机技术领域，尤其涉及一种水位监测仪。

背景技术

现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新 材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用 领域，智能检测系统正发挥着越来越大的作用。检测设备就像神经和感官，源源不断地向人 类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有力工具。现代的广义 智能检测系统应包括一切以计算机（单片机、PC机、工控机、系统机）为信息处理核心的检测 设备。因此，智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件 环节。从某种程度上来说，智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。水 位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位 控制。而以往水位的检测是由人工完成的，值班人员全天候地对水位的变化进行监测，用有 线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述 重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此急 需一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统，水位检测可以 有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。

然而，高塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，随着生活质量的 不断提高，许多农村甚至城市兴建的许多的房子现在都要实现自来水供水，所以现在很多 家庭的楼顶都砌了高塔用来存储用水，然后对整个房子的用水进行共给。

目前大多数的住宅小区都是采用人工加水的办法，即当水用完的时候，就人工开 启水泵进行加水，十分不方便。以至于水用完之前不知道水已经很少了，等到用完了才知道 没水了，如果是急需用水的情况下，那就十分麻烦，要等到加水之后才有水用；加水过程当 中，还需要人时时刻刻检查水位情况，以防止水位超过最高的水位；这以上一系列的问题， 都在期待一种简单、经济的高塔水位控制系统的诞生。

另外，现在许多的锅炉系统、防洪系统也需要对水位进行控制，以能够方便地控制 水位，对不同的水位进行报警，所以如果研制了一种很好的水位控制装置便能够很好地造 福人民。

发明专利内容

本发明专利涉及一种水位监测仪，本发明使用5V低压直流电源（也可以用3节5号电池 代替）就可以对5-15厘米的水位进行监测，用发光二极管显示，并可以对不再此范围内的水 位发出报警；本发明主要采用单片机AT89C52芯片，将控制程序写进单片机中，使其发挥相 应的功能，再加上蜂鸣器、发光二极管、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测报 警电路，操作简单，接通电源即可工作；因为电路采用单片机技术，所以本发明具有电路简 易、耗能低、准确性高的特点。

附图说明

图1：系统硬件设计框图。

图2：稳压电路图。

图3：光报警电路图。

图4：声音报警电路图。

图5：继电器的控制水泵加水电路图。

图6：电源电路图。

图7：传感器的设计图。

图8：程序设计图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种水位监测仪，本发明使用5V低压直流电源（也可以用3节5号 电池代替）就可以对5-15厘米的水位进行监测，用发光二极管显示，并可以对不再此范围内 的水位发出报警；本发明主要采用单片机AT89C52芯片，将控制程序写进单片机中，使其发 挥相应的功能，再加上蜂鸣器、发光二极管、电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监 测报警电路，操作简单，接通电源即可工作；因为电路采用单片机技术，所以本发明具有电 路简易、耗能低、准确性高的特点。

进一步的，本发明的硬件设计框图如图1所示，它包括单片机，电源电路，稳压电 路，水位检测传感器，显示报警，声音报警及水泵自动控制系统。本设计中用铜丝作为水位 检测传感器，适当调整铜丝的长度，可自行设置高，中，低水位的范围。利用单片机，将控制 程序写进单片机中，经过对输入口信号的分析，在单片机的输出端口给出相应的信号。若是 高水位则让水泵停止转动，且黄灯亮，蜂鸣器不报警；中水位时水泵保持转动，且绿灯亮，蜂 鸣器不报警；低水位时则启动水泵，使之开始抽水，且红灯亮，蜂鸣器报警。

进一步的，本发明采用AT89C52的P1.0, P1.1, P1.2的灵活的I/O作用作为我们 高，中，低水位的信号输入口，单片机通过软件的控制不断的检测P1端口的输入电平，一旦 发现则执行相应的控制程序，从P2.0, P2.1, P2.2, P2.3, P2.4输出不同的信号来告知水 位情况，是低水位时，就驱动红发光二极管发光；是中等水位时，就驱动绿发光二极管 发光；是高水位时，就驱动黄发光二极管发光。并根据不同的水位决定是否通过P2.0口驱 动水泵工作，决定是否通过P2.4口驱动蜂鸣器报警。

进一步的，本发明主要是由5个模块组成。既电源电路，稳压电路，水位检测传感 器，声、光报警电路和水泵加水自动控制电路。电源电路主要给单片机提供工作电源；稳压 电路，主要是对从水位检测传感器输出的信号进行稳压处理；水位检测传感器，对水位情况 进行检测；声、光报警电路，主要对水位进行显示及对低水位报警；水泵加水自动控制电路， 当水位是低水位时，用单片机来控制水泵的工作。

进一步的，本发明的稳压电路时由三极管的两级放大稳定电路组成。如图2所示。 本发明将探测到的信号送给稳压电路，若是高电平，则R12, R11, Q5, D3, Q4导通，将低电 平送给单片机；若是低电平，则R12, R11, Q5, Q4, D3均不导通，而是通过R13将高电平送 给单片机。

进一步的，图3所示的光报警电路采用不同颜的发光二极管来表示不同的水位情况。 当水位是低水位时，从单片机的P2.3口输出一个低电平，驱动红的发光二极管发光，其余 颜的二极管均不发光；当水位时中等水位时，从单片机的P2.2口输出一个低电平，驱动绿 的发光二极管发光，其余颜的二极管均不发光；电水位是高水位时，从单片机的P2.3口 输出一个低电平，驱动黄的发光二极管发光，其余颜的二极管均不发光。光报警电路时 采用共阳极连接，低电平时有效。其中R13, R14, R15为上拉电阻起限压控流的作用。

进一步的，如图4所示的声音报警电路，当水位处于低水位时，单片机的P2.4口输 出一个高电平，从而驱动三极管导通，使蜂鸣器发声，起到报警的作用。

进一步的，如图5所示，此电路由继电器RL1和闭合开关，光电耦合器，水泵，电阻 R7, R8, R9, R10以及二极管D2，三极管Q3等组成。当水位在低水位时，单片机的P2.0口输 出一个高电平，使光电耦合器导通，继而驱动Q3导通，这样就使继电器闭合，从而让220v的 交流电接通水泵，让水泵转动开始加水。

进一步的，图6电源电路中四个二极管和四个滤波电容组成了电源滤波电路 30027812，7805为中功率的三端稳压集成电路，由此可得到5V和12V的工作电压。7812、7805 三端稳压器，提供各种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散 热片时，输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电 流。

进一步的，传感器是一种能够感受被测物体物理量并将其转化为便于传输或者容 易处理的电信号的装置，在现代科技领域中，传感器得到了广泛的应用，各种信息的采集都 离不开各种传感器，传感器的基本功能在于能够感受外界的各种“刺激”并作出迅速的反 应。本发明当中采用的水位检测传感器简单易做，经济实惠。其外形轮廓如上图7所示。D为 接+5V电源的线与水一直保持连通，A线为低水位控制线，当它不导通时，表示是低水位了。B 为中水位控制线，当它导通时，表示水位适中。C为高水位控制线，当它导通时，表示是高水 位了。传感器选用细铜丝，因为细铜丝的电阻率比较低，这样就可以避免由于电阻过大而使 输出的电平过低，以致不能很好的驱动单片机工作；细铜丝的传电性能比较好，传电速率比 较快，也可以说是灵敏性很好；还有就是细铜丝经济实惠，便于我们取材。

进一步的，图8为水位检测报警系统的主程序设计。程序由开始经初始化后，此时， 水位传感器将检测到的水位信号经过稳压电路送给单片机。单片机则开始工作，若单片机 从P口读入的信号是00H的话，则表示为低水位，这时单片机执行P2.0=0, P2.1=0, P2.2=1, P2.3=1, P2.4=1，即启动水泵抽水，LED的红灯亮，绿灯和黄灯均不亮，蜂鸣器报警；若不是 00H，则程序转到相应的另一个程序，如果单片机从P1口读入的信号为03H，这表示水位为中 等水位，单片机执行P2.0=0, P2.1=1, P2.2=0, P2.3=1, P2.4=0，即水泵继续转动抽水，但 红灯和黄灯均不亮，只有绿灯亮，蜂鸣器不报警，若不是03H的话，程序会自动转到下一个相 应的程序；若检测到的信号是07H的话，表示此时水位已是高水位了，单片机执行P2.0=1, P2.1=1, P2.2=1, P2.3=0, P2.4=0，即让水泵停止抽水，黄灯亮，红灯和绿灯均不亮，蜂鸣 器也不报警。若单片机读入的信号不是00H，03H,07H，则程序会直接转到初始化后，进行新 一轮的信号读入。

进一步的，程序代码如下：

ORG 0000H

LJMP START

START: SETB P1.0

SETB P1.1

SETB P1.2

RESTART: MOV A , P1

ANL A, #00000011H

CJNE A, #00H, LOOP1;低水位，红灯亮，蜂鸣器报警，水泵抽水

SETB P2.4

SETB P2.3

SETB P2.2

SETB P2.0

CLR P2.1

LCALL DELAY

LJMP RESTART

LOOP1: CJNE A, #03H, LOOP2; 中水位，绿灯亮，蜂鸣器不报警，水泵继续 抽水

SETB P2.1

SETB P2.3

SETB P2.0

CLR P2.2

CLR P2.4

LCALL DELAY

LJMP RESTART

LOOP2: CJNE A, #07H, RESTART;高水位，黄灯亮，蜂鸣器不报 警，水泵停止抽水

SETB P2.1

SETB P2.2

CLR P2.0

CLR P2.3

CLR P2.4

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。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。