浅谈基于单片机的水位监测报警系统设计

丛佳伟 郭健（黑龙江八一农垦大学 电气与信息学院，黑龙江 大庆 163319）

浅谈基于单片机的水位监测报警系统设计

丛佳伟 郭健（黑龙江八一农垦大学 电气与信息学院，黑龙江 大庆 163319）

本水位检测报警系统使用直流电源供电，利用发光二极管以及蜂鸣器实现报警功能。主要采用51单片机芯片，将控制系统写入单片机中，使其发挥相应的功能，以及相关电路元件形成监测报警电路，操作简单便利。并且由于采用单片机技术，所以该水位监测报警系统存在电路简单，耗能低，准确性高等优点。

单片机控制；监测电路；报警电路

在日常的工业以及农业生产过程中，经常会须要我们对液体的水位进行测量需，伴随着工业技术的发展，低温液体应用十分宽泛的使用，在各种应用中都应保证其水位。目前市场卖的水位监测报警系统价格昂贵、能耗大、准确性低，因此设计一种简单、低耗、准确性高的水位监测报警系统具有很大的意思。

1 设计思想

本设计是以STC89C51单片机为核心设计的一种水位控制系统。该项设计是以单片机的硬件设计以及软件设计为基础的，完成测量电路、液体水位控制以及水位显示和蜂鸣器报警系统。

1.1 工作原理

通过插入水中的四个金属棒获取检测信号，来了解水位的变化情况。在正常的工作情况下，应该保持水位在安全水位线以内，当水槽里的水位在水位较低的时候传感器传给稳压电路一个低电平，低电平通过稳压电路里的PNP三极管、电容、电阻转换成低电平。单片机收到低电平，表示水箱里没有水了需要系统开始运作，给水箱加水，蜂鸣器报警。水位达到高水位时传感器同时传送给单片机一个低电平，红灯闪烁频率加快，蜂鸣器报警频率加快。同理，水位从高水位下降时，水位离开高水位线时，高水位传感器探头与电源断开，传感器输出低电平给单片机。

2 系统硬件设计

2.1 传感器模块

传感器占据了至关重要的作用，它直接反映了水位高度，对水位控制的准确性产生了十足的影响。利用水的导电性。水存在着导电性，在设计过程中可以通过水位在一定高度时，其内电流的导通和断开来解析出水位处于何种高度内。通过这种方式来判断水位不需要太多的经费，操作起来较为的简单，并且可以随意的设定自己所需要的高度。

2.2 水位显示设计

水位显示电路所用的显示方案是利用数码管进行显示，主要利用其显示不同的水段。利用数码管可以减少额外的开销，使用起来也相对较为轻松。本设计中使用的数码管是八段数码管，由7个发光二极管和一个小数点（DP）构成，小数点可以帮助数码管更加准确的显示你所想要的内容共有两种连接方式，但是无论是共阴极还是共阳极所连接，所需要的使用方法确是几乎相同。数码管上的发光二极管都连通着解析电路所得到的数码，从而显示出对应的数字。

2.3 自动报警模块

由于本设计需要具有报警功能，在本设计中选用了蜂鸣器报警。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，利用直流电压进行供电，需要一定量的电流通过。单片机所输出的电平无法使蜂鸣器正常工作，所以额外需要一个三极管电路。当三极管C8550的基极处于低位电平时，其工作状态为饱和状态，蜂鸣器处于导通状态，可以开始发出报警信号，相反情况下，三极管的工作状态为截至，蜂鸣器处于未打开状态，蜂鸣器无法发出报警信号。

2.4 中央处理器模块

在整个设计中，所有的数据都需要进行处理，无论是数码管的显示、蜂鸣器的报警、LED灯的报警，还是电机的运行，这些都需要利用一个中央处理器对这些进行统一的处理。所以中央处理器的选择在整个设计中占据着最为重要的部分，在选择过程中不仅要考虑它的功能性同时也需要考虑它的成本因素，在多方面考虑之后选择了STC89C51单片机。

2.5 继电器控制阀门模块

本设计中不可缺少的就是利用小电流来对大电流进行控制，在本设计中所需要的就是由继电器控制驱动阀门，这一操作就需要利用小电流来对大电流进行操作。在本设计中，仅仅是对阀门进行操作，无需使用复杂的操作设备，所以可以直接使用继电器来满足本设计的需求。

3 系统软件设计

软件可以配合硬件的调试，同时也可以对硬件之间的协调产生帮助，在一定程度上提高整个系统所能发挥出的作用。在整个系统的起步阶段，要了解处在的水位高度，利用传感器获得当前所在的水位水段，进入中央处理器中进行分析处理。如果分析后得到当前水位在安全水位之上，那么则发出报警信号同时关闭水泵。如果分析后得到当前水位在安全水位之下，那么则发出报警信号同时打开水泵对水槽进行注水操作。如果分析后得到当前水位深度处于安全线以内那么不对其进行任何操作，只显示所处当前水段

4 结语

本设计采取的都是较为简单的思路，电路的设计比较简单。在实际利用中，无法得到精确的水位深度，只能知道当前所处在的水段，这个问题可以通过采取精确类型的传感器来解决，显示出精确的水位，便于后期的管理和控制。也可以添加一个远程通讯系统，当水位出现异常时，发送信号到远程客户端，让远端也可以接受到相应的信息，便于对数据进行统一的处理以及分析。

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丛佳伟(1996-)，男，黑龙江省佳木斯市桦南人，本科在读，研究方向：电气与信息、电气工程及其自动化。