废水再利用装置水位检测系统设计 全国大创.docx

废水再利用装置水位检测系统设计韩少博柳理定罗纳德(西安文理学院物理与机械电子工程学院，陕西西安710065)摘要：废水再利用装置主要应用于家庭，收集生活中排出的污水集中进行过滤去除杂质，再将净化后的水存储到水箱再次运用。本文主要针对该装置的储水量设计了一种水位检测系统，采纳STC89C52单片机作为电路核心，由水位检测模块，液晶模块，语音模块和计时模块组成。具体介绍了该系统的硬件搭建和软件调试，通过进一步试验证明系统在实际运行中稳定牢靠，具有高效率和高精度等优势。关键词：废水再利用；单片机；PLC；自动限制DesignofWaterLevelDetectionSystemforWastewaterReuseDeviceHanShaobo,LiuLiding,LuoNade(DepartmentofMechanicalandElectronicEngineeringXi,anUniversityofArtsandScience,Xi,anShanxi710065,China)ABSTRACT：Wastewaterreusedeviceismainlyusedinfamily,collectlifeoutofsewageconcentrationarefilteredtoremoveimpurities,thenafterpurificationofwaterstoredinthetankusedagain.Thisarticlemainlyaimedatthetank,Sdesignawaterleveldetectionsystem,adoptstheSTC89C52single-chipmicrocomputerasthecorecircuit,bythewaterleveldetectionmodule,LCDmodule,voicemoduleandtimermodules.Introducesindetailthehardwarestructuresandsoftwaredebugging,byfurtherexperimentsprovethesystemisstableandreliableinactualoperation,hastheadvantagessuchashighefficiencyandhighprecision.KEYWORDS：Wastewaterreuse;Chipmicrocomputer;PLC;Automaticcontrol1引言水位检测系统是废水再利用装置的关键，干脆关系到该装置能否实现完全智能化限制。传统的水位检测系统不注意人机之间的交互，存在稳定性和牢靠性较差，不易调试的缺点。相比较而言，数字化测量性能稳定，调试便利，不但可以将水量信息通过语音和液晶显示反馈给用户，对储水时间进行计时，还限制阀门排水和水泵抽水，使整个废水收集净化过程自动运行。2硬件设计水位检测系统以51单片机为限制核心，由水位传感器测出水位模拟量，经ADC0804转换为数字量后送入单片机，通过分析信号确定水位数值，驱动相应模块工作。水位检测系统硬件分为四个模块：水位检测模块；液晶显示模块；计时模块；语音提示模块。其结构框图如图1所示。图1水位检测系统硬件结构框图2.1 水位检测模块水位检测模块传感器采纳电容式传感器，电容器两电极的覆盖面积随被测液体液位的改变而改变，引起对应电容量改变而进行液位测量。由于传感器输出的电压一般在030mv之间，不易测量，所以要用到放大电路。放大电路输出模拟量,将其送入ADC0804转换成数字量，把信号送入单片机，经处理推断，输出信号送入液晶模块或PLC限制器，工作过程如图2所示。图2水位检测模块结构框图2.2 液晶模块和语音模块液晶模块实时显示水箱的水位和计时模块的计时时间，便利用户了解当前的水量状况和储水时间。选用LCD1602液晶显示芯片，功耗低、体积小、显示内容丰富。语音模块是在水位检测模块检测到水箱里的水量不足和水满时起先提示。当水位到达高位和低位时它起先播放提前录制好的提示语音，提示用户系统的运行状态。语音模块核心限制芯片是语音芯片1760,芯片内部包含有自动增益限制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等整合的系统功能。，可运用按键开关录用所需语音信息，然后找到每段语音首末地址，通过程序调用不同语音首末地址，来读取不同语音信息。2.3计时模块计时模块对水箱中净化后的水的存放时间进行计时。因经净化后的水存储在水箱中，当放置时间过长时会产生杂质，使净化后的水再次受到污染。此处设置计时时间为三天。水箱水位达到高位时，计时模块起先计时，到达指定时间后由单片机给可编程限制器一个电信号，由可编程限制器来限制电磁阀打开排出废水。计时模块的核心是DS1302,其原理图如图3所示。图3计时模块原理图3软件设计水位检测系统的软件部分是依据各电路模块的关系，利用51单片机软件开发工具KeilC51,对系统功能进行开发。整体采纳模块化结构，将系统功能模块化，依据硬件电路和各模块主要作用对各模块功能进行编程，经过对各模块进行单独调试后，使达到各自的设计要求,然后编写主程序，调用各子模块程序，实现主程序对各子程序的分时调用。并对系统总程序进行调试，达到设计要求，最终形成系统软件。系统上电后单片机首先要进行程序初始化，调用水位检测模块和液晶显示模块的子程序，通过水位检测模块的输入值计算出当前的液位值，液晶模块实时显示当前液位值。推断液位值是否超出了水位上(180mm)N下(20Inm)警戒位。假如超出水位上限，单片机调用语音子程序，语音播放“水位已超警戒位”提示音，并给PLC限制系统一个水箱水满低脉冲信号；假如不足水位下限，单片机调用语音子程序，语音播放“水量不足”提示音，并且给PLC限制系统一个水箱水量不足低脉冲信号。系统主程序流程图如图4所示。图4水位检测系统主程序流程图当系统检测到储水箱水满时，单片机调用计时模块起先对储水时间计时，当水存放时间已满3天，主程序调用语音程序播放“计时已满三天，排出储水”提示音，单片机给PLC限制系统一个计时已满低脉冲信号驱动相应电磁阀打开解除废水，计时程序初始化。计时模块流程图如图5所示。图5实时计时子程序流程图4结论通过对水位检测系统与整个废水再利用装置的调试，能够实现整个装置的自动化运行。在自动限制中，水位检测系统依据检测到的外部传感器的状态驱动语音模块、液晶模块和计时模块，对PLC进行启停限制，使水泵和各个电磁阀精确稳定工作，从而使整个废水再利用过程自动化运行，并且将净化的水量状况通过语音模块和液晶模块通知用户。图6所示为储水箱的液位值和水满时计时模块的实时计时值，当液位值低于20mm或高于18OnIm时，语音模块进行凹凸水位的提示。图6数字测量显示图试验证明该水位检测系统具有数字显示、语音提示、运行稳定、自动测量、高精度和低成本的优点,因此具有较高的运用价值和良好的市场前景。参考文献：1戴佳,戴卫恒，刘博文.51单片机C语言应用程序设计M.北京：电子工业出版社，2008.122单成祥.传感器的理论与设计基础与其应用M.北京：国防工业出版社，1999.83williamkleitz著编.陶国彬，赵玉峰译.数字电子技术北京:科学出版社，2007.124张毅刚著译.单片机原理与应用M高等教化出版社，2004.15常晓玲.电气限制系统与可编程限制器M.北京：机械工业出版社，2004.16孙振强，王晖，孙玉峰.可编程限制原理与应用教程M.北京：清华高校出版社，2005.27廖常初.PLC编程与应用M.北京：机械工业出版社，2005.2作者简介：韩少博、柳理定、罗纳德，西安文理学院机械设计制造与其自动化专业学生，参与过多个省级校级的专业竞赛，主要探讨领域为机械制造自动化。联系方式：