摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外同类研究发展趋势

1.3 课题研究的主要内容及章节安排

第2章 水塔水位自动系统整体方案设计

2.1系统的控制要求

2.2 水塔水位控制系统的一般组成

2.3 系统的整体方案设计

第3章 系统的硬件选择与设计

3.1 水位传感器的选择

3.2 系统主要芯片的选定

3.2.1 微处理器芯片的选定

3.2.2 A/D转换器件的选定

3.2.3四位一体七段数码管的选定

3.2.4LED灯的选定

3.3 系统硬件电路的设计

3.3.1 单片机最小系统设计

3.3.2电机驱动电路

3.3.3显示电路

3.3.4A\D转换电路

第4章 系统软件设计

4.1 系统主模块设计

4.2 数据采集模块设计

第5章 系统的软件调试与电路仿真

5.1PID控制简介

5.2传递函数的确定

5.3 PID参数的选择

5.4 PID程序设计框图

总结与体会

致 谢

参考文献

附录I 系统原理图

附录II 系统设计程序

水塔水位自动控制系统

摘要

水塔是现代居民小区的必备品，是居民的日常生活中清洁用水和饮用水的主要来源。在以前，水塔水位主要依靠传统的人工供给水方式,这样不仅工人的劳动强度大,供水的效率低下,另外安全也难以保障，随着科技的发展和人们对生活质量生活水平要求的提高，出现了纯继电器水塔水位控制器，但是这种方法机械磨损、人工管理成本大以及安装复杂。

本设计在降低成本、安装方便的前提下，还要求供水系统能够准确、可靠地对水塔水位实现自动控制。研究基于单片机的硬件电路设计并合理运用软件的水塔水位自动控制系统，并通过PID运算的输出控制水塔水位。该系统由单片机控制部分、数码显示部分、报警部分、电机控制部分等构成。再结合Proteus和Keil软件完成对水塔水位控制系统的硬件电路及控制程序的设计，并由Matlab软件进行系统的调试和仿真。该系统具有硬件电路设计简单、电路可靠性高、实际操作简单等优点，因此具有一定的实用性。

关键词：水塔水位控制；自动控制；单片机；PID调节

Water Tower Water Level Automatic Control System

Abstract

  Water towers are essential for modern residential areas and are the main source of clean water and drinking water for residents' daily lives. In the past, the water tower water level mainly rely on the traditional way of artificial supply of water, so that not only the labor intensity of workers, water supply efficiency is low, the other security is also difficult to protect, with the development of science and technology and people's quality of life requirements The pure relay water tower water level controller, but this method of mechanical wear, manual management costs and the installation of complex.

The design of the cost reduction, easy installation, but also requires the water supply system can accurately and reliably on the water tower to achieve automatic control of water level. This paper studies the design of the hardware circuit based on the single chip microcomputer and makes use of the water tower automatic control system of the water tower, and controls the water level of the water tower through the output of the PID operation. The system consists of single-chip control part, digital display part, alarm part, motor control part and so on. Combined with Proteus and Keil software to complete the water tower water level control system hardware circuit and control program design, by the Matlab software system debugging and simulation. The system has the advantages of simple design of hardware circuit, high reliability of circuit, simple operation and so on, so it has certain practicability.

Key words：water tower water level control；automatic control；single chip microcomputer；PID control

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

水是构成人体的最重要的一个环节，供水产业是一个关系国民生死的重要产业。目前我国在生活供水及商业供水主要是采用水塔的形式，为了防止出现水位过高，水塔溢水而产生浪费水资源的现象，水塔内的水位应该保持在一个合适的范围内。当今社会，对自动控制系统的研究已经普遍化，人们的日常生活中已经出现越来越多的自动化装置如：自动洗衣机，机器人扫地机、自动洗碗机等等，这些自动化设备将大部分人类的手从劳动中解放出来，无形中提高了人们的工作效率，改善了人们的生活水平和生活质量。另外自动控制技术至今已经渗透到到各种科学领域，自动控制的理念已经深入人心，水塔水位的监测和控制实现了自动化操作，完全摆脱了手工控制，操作不便，灵敏度低，不能把握好抽水时间，极容易造成浪费等人工操作。

水塔是生活和工业生产中常见的放水的装置，本文研究的系统使用静压式传感器对水塔水位进行检测，并将收到的信号传给单片机进行处理，并且采用C语言在keil中编写控制程序，从而进行水泵电机的调速。最后,使用七段数码管显示当前水位状态。