基于单片机的水位控制系统

摘要 为了实现对容器内水位的精确控制，提出采用AT89S52作为主控芯片，24位高精度A／D转换芯片HX711处理称重传感器输出微弱电压信号的变化，并将其转换为数字信号，通过软件将ADHX711转换后的数字信号换算成相应的水位值显示在液晶屏12864上。测试结果显示，水位显示值与实际值误差≤0．2 mm，设定水位值与实际值误差≤0．4 mm。实验结果表明，该系统测试稳定性好、精度高。
关键词 水位控制；AT89S52；ADHX711；微弱信号

    随着水箱在现代生活中的广泛应用，如生活用水储备、太阳能热水器储水设备等，若采用人工控制，不仅效率低、操作繁琐，且易造成“空箱”、“溢水”等现象。基于此，文中利用单片机设计一款主从式水位控制系统，从机是水位控制器，主机能通过串行通信口对从机进行远程控制，同时可对从机的水位给定值和当前水位值进行读取与显示，也可对从机的水位给定值进行远程修改。

1 单片机水位控制系统的工作原理
    系统采用AT89S52单片机作为主、从机的控制芯片，24位高精度A／D转换芯片Hx711处理称重传感器输出微弱电压信号的变化，将其转换为数字信号，通过软件将ADHX711转换后的数字信号换算成相应的水位值显示在液晶屏12864上。水位控制装置如图1所示，水位控制系统如图2所示。

    系统采用刻度尺作为实际值的测量工具；主机按键模块的作用是设定水箱水位；主机显示模块显示水泵状态及水箱水位值、当前水位值；串口模块传输数据及控制信号；从机显示模块显示状态与主机显示模块一致。
 
2 系统测试
    根据图1水位控制装置及图2水位控制系统框图设计并制作了一款主从式水位控制系统。采用本系统进行数据测试，测试结果如表1所示。

    从表1可看出，设定的水位值、水位显示值均与实际水位值之间存在一定误差，主要原因为：(1)系统所使用的刻度尺不是高精度标尺，本身存在一定的误差。(2)人眼在分辨微小距离时存在视觉偶然误差。(3)在程序中，芯片在处理浮点数据时存在计算误差。

3 结束语
    系统采用AT89S52单片机作为主控芯片，24位高精度A／D转换芯片HX711处理称重传感器输出的微弱电压信号的变化，获得了良好的效果。测试结果显示，水位显示值与实际值误差≤0．2 mm，设定水位值与实际值误差≤0．4 mm。结果表明，该系统测试稳定性好、精度高、成本低，在水位自动控制技术中具有一定的应用价值。