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单片机控制的高塔水位监控与报警系统设计
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更新于2024-07-02
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"基于单片机的水位控制系统设计是一个运用单片机技术、传感技术和弱电控制强电技术的项目。系统通过探测水位传感器,监控并控制高塔内的水位状态,确保其在安全范围内。设计目标是利用AT89C2051单片机接收传感器信号,进而控制水泵工作,并通过不同颜色的LED灯进行状态指示。当水位过低时,系统启动水泵并点亮红灯;水位正常时,绿灯亮且持续加水;水位过高则关闭水泵,黄灯提示。如果三灯闪烁,则表示系统存在故障。系统结构包括电源电路、稳压电路、水位检测传感器、单片机、水泵加水控制和显示系统。" 在这个设计中,单片机AT89C2051是核心控制器,它通过P1口接收来自水位探测传感器的高低电平信号。传感器在低水位时发送高电平到P1.0和P1.1,单片机分析后,通过P1.2驱动红灯和P1.5控制继电器启动水泵。在正常水位,传感器信号使得P1.3输出低电平,点亮绿灯,水泵继续加水。高水位时,两根探测线导通,P1.4输出低电平,黄灯亮,水泵停止。若所有灯闪烁,表明系统故障。 该系统的设计还包含了稳压电路,确保输入到单片机的电平稳定,避免误判。此外,利用光电耦合器GDOUHE隔离控制信号,安全地驱动继电器控制水泵。系统结构清晰,便于扩展和维护,且单片机的使用提供了灵活的控制能力,使得水位控制更为精准和智能化。 基于单片机的水位控制系统是一种高效、可靠的解决方案,尤其适用于需要精确控制水位的场合,如水塔、水库等。它通过集成的硬件和软件实现自动化监控,有效防止水位异常,确保系统的安全运行。
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图 5 光报警电路的原理图
此电路采用的是共阳极的,所以只有当单片机给发光二极管为低电平时才能
推动发光二极管点亮。其中 R14、R15、R16 为上拉电阻起限压控流作用。
5、水泵的介绍
水泵是每个家庭必不可少的生活工具,虽然大多数人并没有认识到这一点, 但
这确是事实。很多人对水泵一无所知。
(1) 水泵的分类
水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类,有时根据需要也按使用部门、用
途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。
1)按使用部门分 有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵)和特殊用泵等。
2)按用途分 有水泵、砂泵、泥浆泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵、
喷灌泵、家用泵、消防泵等。
3)按动力类型分 有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、
机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。
4)按工作原理分 有离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、射流泵、容积泵(螺
杆泵、活塞泵、隔膜泵)、链条泵、电磁泵、液环泵、脉冲泵等。
(2)选择水泵的主要参数
水泵参数是指泵工作性能的主要技术数据,包括流量、扬程、转速、效率和
比转数等。
1)流量(Q)
泵的流量是指单位时间内所排出的液体的数量。通常泵的流量用体积计算,
以 Q 表示,单位为米 3/时(m3/h)、米 3/秒(m3/s)、升/秒(1/s),也可用重量
计,以 G 表示,单位为吨/时(t/h)、吨/秒(t/s)、千克/秒(kg/s)。
G 与 Q 的关系: G=r×Qr-液体重度(千克/米 3)
因水的重量近似 1000 千克/米 3,故 1 升/秒=
2)扬程(H)
泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。以 H 表示,实质上就是
水泵能够扬水的高度,又叫总扬程或全扬程。单位为米液柱高度,习惯上省去“液
柱”,以米(m)表示。
泵的总扬程由吸水扬程与出水扬程两部分组成,因此总扬程 =吸水扬程=出水
扬程但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程,因
此:
吸水扬程=实际吸水扬程+吸水损失扬程
出水扬程=实际出水扬程+出水损失扬程
损失扬程=吸水损失扬程+出水损失扬程
总扬程=实际扬程+损失扬程
由于水泵铭牌上标明的扬程是上述水泵的总扬程,因此不能误认为铭牌上的
扬程是实际扬程数值,水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。因此在确
定水泵扬程时,这一点要特别注意。否则,如果只按实际扬程来确定水泵的扬程,
订购来的水泵扬程就低了,那可能会降低水泵的效率,甚至打不上水来。损失扬
程与管路上的水管和附件种类(低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管)、数量、水管
内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系,这一点在管路设
计和选配水管和附件时也应注意。
3)允许吸上真空高度(Hs)
允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程,也就是泵的吸水扬程(简称泵
的吸程),包括实际吸水扬程与吸水损失扬程之和。以 Hs 表示,单位为米(m)。
允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数,安装水泵时,应使水泵的吸
水扬程小于允许吸上真空高度值,否则安装过高,就吸不上水或生产气蚀现象。
如生产气蚀,不仅水泵性能变坏,而且也可能使叶轮损坏。
4)转速(n)
转速是指泵叶轮每分钟的转数,以 n 表示,单位为转/分(r/min)。每台泵都
有一定的转速,不能随意提高或降低,这个固定的转素称为额定转速,水泵铭牌
上标定的转速即为额定转速。如泵运转超过额定转速,不但会引起动力机超载或
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