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摘 要：本系统以STC89C52单片机为核心器件，集成信号采集系统、控制执行系统液晶显示系统和报警系统。利用相关传感器实现水塔水位检测、温度检测和流量检测；将传感器采集到的信号送到单片机中，由单片机进行数据分析和处理，再作出相应的加热控制、水泵的自动启停控制等；LCD12864液晶屏显示液位、温度和流量；同时还具有相应的过低警戒水位报警的系统要求。
关键词：液位；流量；温度；单片机
1.引言
在冷热水供水过程中一要确保水位在允许的范围内浮动，采用液位传感器监测水位变化，二要保证热水的温度处于恒温状态，采用温度传感器监测热水实时温度，辅以管道内的流量监测，从而控制水泵，保证水位、温度、流量等值在正常状态。
2.系统方案及功能要求
本文以STC89C52单片机为核心器件完成三层水箱冷热循环供水系统的检测和控制，底层为蓄水箱，中层为冷水、热水两个水箱，顶层为抽水箱，各层水箱安装高、低两个红外液位传感器和进水、出水电磁阀，冷水箱安装一个超声波液位传感器，热水箱安装一个DS18B20温度传感器，抽水管道安装一个霍尔流量计。本系统能实现水位检测、温度检测、流量检测，并在LCD12864实时显示；以及过低水位报警、过低水位处理、以及自动加热的系统要求。
3.系统硬件结构
3.1系统设计框图
系统的总体框图主要由单片机最小系统、超声波检测模块、DS18B20温度检测模块、霍尔流量计模块、红外液位检测模块、固态继电器驱动模块、蜂鸣器和指示灯驱动电路、直流继电器驱动电路和液晶显示电路组成。
图3-1系统设计框图
超声波检测模块将冷水实时液位值传送给单片机进行处理，用来控制冷水箱电磁阀的开闭；红外液位检测模块将各层液位状态传送给单片机处理，用来控制各电磁阀的开闭和水泵的启停；温度检测模块将热水箱实时温度值传送给单片机处理，用来控制加热棒的加热；流量检测模块将抽水管道中实时水流量大小值传送给单片机处理，用来控制水泵的启停和超限报警。
电路设计框图如图3-1所示。
3.2主要硬件模块设计
3.2.1超声波检测模块
超声波模块主要用来作冷水箱液位检测，采用HC-SR04超声波模块作为检测装置。本模块的TRIG端触发测距，持续给出10μs的高电平信号，模块自动发送8个40kHz的方波信号，并且自动检测是否有信号返回；如有信号返回，通过ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。利用公式：测试距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2可以算出当前测试距离，从而得到实时液位高度。当当前测试距离>200mm，打开冷水进水阀门；当前测试距离<200mm，打开冷水放水阀门。单片机将数据进行处理然后传输到LCD12864显示。
3.2.2DS18B20温度检测模块
温度检测模块主要用来作热水箱温度检测，采用防水型DS18B20数字温度传感器作为检测装置，它体积小、精度高并且抗干扰能力好。当热水箱中温度低于30℃，自动驱动两个加热棒加热；当热水箱温度高于50℃，自动停止加热。单片机将数据进行处理然后传输到LCD12864显示。
3.2.3霍尔流量计检测模块
霍尔流量计检测模块主要用来作水泵抽水管道的流量检测，采用霍尔传感器作为检测装置，当管道内流量低于15L/m，自动停止水泵运行。单片机将数据进行处理然后传输到LCD12864显示。
3.2.4继电器驱动模块
继电器驱动模块主要完成水泵、电磁阀、加热棒的驱动。电磁阀和水泵的额定电压DC24V，单片机工作电压DC5V，采用继电器转换控制，控制电路简单可靠，5V供电，采用低电平触发；加热棒额定电压AC220V，采用固态继电器直接驱动大电流负载。
3.2.5液晶显示模块
液晶显示模块主要完成实时冷水水位、流量、温度值的显示。本模块采用LCD12864进行显示。
4.系统软件设计
本系统的软件设计采用模块化结构，主要由超声波检测模块子程序、DS18B20温度检测子程序、霍尔流量计检测子程序、继电器驱动子程序、液晶显示子程序等组成。
图4-1系统的软件流程图
系统上电运行后，液晶模块显示各传感器检测的相应信息，同时根据各阈值启动各驱动模块。系统的软件流程图如图4-1所示。
5.小结
在本设计电路完成后，实现了基于单片机STC89C52的冷热水循环供水系统。该系统能实现水塔的水位检测、温度检测、流量检测等；能提供自动供水、加热的控制；具有相关量的实时显示功能；还具有超低水位报警功能。
参考文献：
[1] HC-SR04超声波模块使用说明
作者简介：
谭燕（1983-），女，汉族，重庆万州人，讲师，研究方向：自动化控制技术。
关键词：液位；流量；温度；单片机
1.引言
在冷热水供水过程中一要确保水位在允许的范围内浮动，采用液位传感器监测水位变化，二要保证热水的温度处于恒温状态，采用温度传感器监测热水实时温度，辅以管道内的流量监测，从而控制水泵，保证水位、温度、流量等值在正常状态。
2.系统方案及功能要求
本文以STC89C52单片机为核心器件完成三层水箱冷热循环供水系统的检测和控制，底层为蓄水箱，中层为冷水、热水两个水箱，顶层为抽水箱，各层水箱安装高、低两个红外液位传感器和进水、出水电磁阀，冷水箱安装一个超声波液位传感器，热水箱安装一个DS18B20温度传感器，抽水管道安装一个霍尔流量计。本系统能实现水位检测、温度检测、流量检测，并在LCD12864实时显示；以及过低水位报警、过低水位处理、以及自动加热的系统要求。
3.系统硬件结构
3.1系统设计框图
系统的总体框图主要由单片机最小系统、超声波检测模块、DS18B20温度检测模块、霍尔流量计模块、红外液位检测模块、固态继电器驱动模块、蜂鸣器和指示灯驱动电路、直流继电器驱动电路和液晶显示电路组成。
图3-1系统设计框图
超声波检测模块将冷水实时液位值传送给单片机进行处理，用来控制冷水箱电磁阀的开闭；红外液位检测模块将各层液位状态传送给单片机处理，用来控制各电磁阀的开闭和水泵的启停；温度检测模块将热水箱实时温度值传送给单片机处理，用来控制加热棒的加热；流量检测模块将抽水管道中实时水流量大小值传送给单片机处理，用来控制水泵的启停和超限报警。
电路设计框图如图3-1所示。
3.2主要硬件模块设计
3.2.1超声波检测模块
超声波模块主要用来作冷水箱液位检测，采用HC-SR04超声波模块作为检测装置。本模块的TRIG端触发测距，持续给出10μs的高电平信号，模块自动发送8个40kHz的方波信号，并且自动检测是否有信号返回；如有信号返回，通过ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。利用公式：测试距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2可以算出当前测试距离，从而得到实时液位高度。当当前测试距离>200mm，打开冷水进水阀门；当前测试距离<200mm，打开冷水放水阀门。单片机将数据进行处理然后传输到LCD12864显示。
3.2.2DS18B20温度检测模块
温度检测模块主要用来作热水箱温度检测，采用防水型DS18B20数字温度传感器作为检测装置，它体积小、精度高并且抗干扰能力好。当热水箱中温度低于30℃，自动驱动两个加热棒加热；当热水箱温度高于50℃，自动停止加热。单片机将数据进行处理然后传输到LCD12864显示。
3.2.3霍尔流量计检测模块
霍尔流量计检测模块主要用来作水泵抽水管道的流量检测，采用霍尔传感器作为检测装置，当管道内流量低于15L/m，自动停止水泵运行。单片机将数据进行处理然后传输到LCD12864显示。
3.2.4继电器驱动模块
继电器驱动模块主要完成水泵、电磁阀、加热棒的驱动。电磁阀和水泵的额定电压DC24V，单片机工作电压DC5V，采用继电器转换控制，控制电路简单可靠，5V供电，采用低电平触发；加热棒额定电压AC220V，采用固态继电器直接驱动大电流负载。
3.2.5液晶显示模块
液晶显示模块主要完成实时冷水水位、流量、温度值的显示。本模块采用LCD12864进行显示。
4.系统软件设计
本系统的软件设计采用模块化结构，主要由超声波检测模块子程序、DS18B20温度检测子程序、霍尔流量计检测子程序、继电器驱动子程序、液晶显示子程序等组成。
图4-1系统的软件流程图
系统上电运行后，液晶模块显示各传感器检测的相应信息，同时根据各阈值启动各驱动模块。系统的软件流程图如图4-1所示。
5.小结
在本设计电路完成后，实现了基于单片机STC89C52的冷热水循环供水系统。该系统能实现水塔的水位检测、温度检测、流量检测等；能提供自动供水、加热的控制；具有相关量的实时显示功能；还具有超低水位报警功能。
参考文献：
[1] HC-SR04超声波模块使用说明
作者简介：
谭燕（1983-），女，汉族，重庆万州人，讲师，研究方向：自动化控制技术。