专利名称：基于单片机的电厂用液位控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位控制装置，尤其是一种基于单片机的电厂用液位控制装 置，适用于发电厂中供水设备的液位(水位)控制。属于发电厂配套设备技术领域。
背景技术：
目前，发电厂通常采用浮球、杠杆和阀门等器件杠杆构成的装置来完成水位(液 位)的自动控制，由于这些设备的机械结构比较复杂，并且长期处于潮湿的环境中，因此很 容易受到腐蚀造成控制失灵，导致水资源的浪费，甚至酿成生产事故。特别是发电配套的设 备中使用的锅炉、水塔等，需要时刻保持一定的水位高度，以保证生产设备的正常运行，如 果这些工作由人负责难免会有失误，有时会造成不必要的损失。现有技术中，应用于发电厂的液位控制装置一般采用基于定量的数学模型的传统 控制理论和控制技术，这类装置存在结构复杂、成本高和误差大的缺点。因此，有必要设计 一种结构简单、成本低的液位控制装置，以解决发电生产中液位控制的问题。
实用新型内容本实用新型的目的，是为了解决供水设备容易受到腐蚀造成控制失灵、导致水资 源浪费以及现有技术液位控制装置结构复杂、成本高的问题，提供一种可以自动实现水位 高度检测与调节的基于单片机的电厂用液位控制装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案达到基于单片机的电厂用液位控制装置，其结构特点是由单片机、供电电源、液位采 集及转换模块、水泵驱动模块、声光报警电路和按键及显示电路连接而成，所述液位采集及 转换模块由电阻式液位传感器和A/D转换器组成，电阻式液位传感器的输出端与A/D转换 器的输入端连接；所述按键及显示电路由显示驱动芯片和8位LED数码管组成，显示驱动芯 片的输出端与8位LED数码管的输入端连接；单片机的输入端与A/D转换器的输出端连接， 单片机的输出端分别与水泵驱动模块、声光报警电路和显示驱动芯片的输入端连接。本实用新型的目的还可以可以通过以下技术方案达到本实用新型的一种实施方案是所述单片机可以由单片机芯片AT89S52及其外围 晶振电路构成，在单片机芯片AT89S52外部连接有基于芯片X25045的看门狗电路。本实用新型的一种实施方案是所述供电电源可以为单相小功率电源，由交流输 入端、电源变压器、整流电路、滤波器、稳压电路以及直流端构成。本实用新型的一种实施方案是所述A/D转换器可以为基于A/D转换芯片 TLC2543的A/D转换器。本实用新型的一种实施方案是所述水泵驱动模块可以由驱动芯片L298N和伺服 电机组成，所述驱动芯片L298N的输出端与伺服电机的控制输入端连接、控制伺服电机。本实用新型的一种实施方案是所述显示驱动芯片可以为智能显示驱动芯片 HD7279A。[0013]本发明具体如下突出的有益效果1、本实用新型由于以单片机为控制调节器，辅助以与单片机系统配套的A/D转换 器及人机接口电路，通过执行数字PID程序实现自动调整，最终实现对液位的有效控制。而单片机有体积小，价格低，具有逻辑判断、定时计数、程序控制等多种功能，因此 能够解决供水设备容易受到腐蚀造成控制失灵、导致水资源浪费以及现有技术液位控制装 置结构复杂、成本高的问题。2、本实用新型具有体积小，结构简单，成本低，效益好，稳定性高的优点，可广泛应 用于日常生活之中。
图1为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型的单片机最小应用系统电路图。图3为本实用新型的看门狗电路接口连接图。图4为本实用新型的供电电源结构框图。图5为本实用新型的供电电源电路图。图6为本实用新型的A/D转换器接口连接图。图7为本实用新型的L298N驱动伺服电机连接图。图8为本实用新型的声光报警电路图。图9为本实用新型的按键及显示电路图。其中，1-单片机，2-供电电源，3-液位采集及转换模块，4-水泵驱动模块，5-声光 报警电路，6-按键及显示电路。
具体实施方式
具体实施例1 图1-图9构成本实用新型的具体实施例1。参照图1，本实施例由单片机1、供电电源2、液位采集及转换模块3、水泵驱动模块 4、声光报警电路5和按键及显示电路6连接而成，液位采集及转换模块3由电阻式液位传 感器3-1和A/D转换器3-2组成，电阻式液位传感器3-1的输出端与A/D转换器3_2的输 入端连接；按键及显示电路6由显示驱动芯片6-1和8位LED数码管6-2组成，显示驱动芯 片6-1的输出端与8位LED数码管6-2的输入端连接；单片机1的输入端分别与供电电源 2和A/D转换器3-2的输出端连接，单片机1的输出端分别与水泵驱动模块4、声光报警电 路5和显示驱动芯片6-1的输入端连接。本实施例中，参照图2，单片机为单片机芯片AT89S52及其外围晶振电路构成，单片机芯片 AT89S52内部有8K闪存，具有ISP可系统编程功能，通用做法是内部的存储器由上位机的软 件通过串口来进行改写。所以即使将芯片焊接在电路板上，只要留出和上位PC机相接的串 口，就可以实现芯片内部存储器的改写，而无须再取下芯片，在使用单片机芯片AT89S52构 成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟和复位电路即可，最小应用系统可用作一些小 型的测控单元；[0032]参照图3，所述单片机外部连接有基于芯片X25045的看门狗电路，芯片X25045为 标准化8脚集成电路芯片，它将E2PR0M、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片 之内，大大简化了装置结构，提高了装置的可靠性，降低了成本和功耗。参照图4和图5，所述供电电源为单相小功率电源，包括交流输入、电源变压器、整 流电路、滤波器、稳压电路以及直流输出。参照图6，所述A/D转换器为基于A/D转换芯片TLC2543的A/D转换器，A/D转换 芯片TLC2543是一种具有11个通道12位开关电容逐次逼近的串行A/D转换器，采样率为 66kbit/s，采样和保持由芯片内采样保持电路自动完成，器件的转换器结合外部输入的差 分高阻抗的基准电压，具有简化比率转换刻度和模拟电路、逻辑电路、以及隔离电源噪声的 特点。参照图7，驱动芯片L298N通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可对 电机进行正反转，停止的操作，调试时用软件程序输入相应的编码值，就可以实现对电机的 相应动作，可以有效的控制电机转速。参照图8，当水位小于装置工作要求的最小液位值或 大于其最大液位值时启动声光报警。参照图9，所述显示驱动芯片为智能显示驱动芯片HD7279A，上电后，所有的显示 都为空，所有显示的显示位的属性均为“显示”和“不闪烁”。当有键按下时，KEY引脚输出变 为低电平，此时如果接到“读键盘”指令，智能显示驱动芯片HD7279A将输出所按下的键的 代码。如果在收到“读键盘”指令时没有有效按键，它将输出FHL程序中，尽可能减少CPU 对智能显示驱动芯片HD7279A的访问次数，可以使得程序变的有效率。因为芯片直接驱动 LED数码管显示，电流较大，且为动态扫描方式，故如果该部分电路电源连线较细较长，可能 会引入较大的电源噪声干扰，将智能显示驱动芯片HD7279A的正负电源端上并入去耦电容 可以提高电路抗干扰能力。实际应用中，水泵驱动模块4的输出端外接水泵的控制输入端。利用电阻式液位 传感器3-1检测液位(水位)水平，并将检测信号输送给A/D转换器3-2的输入端，A/D转 换芯片TLC2543将接收到的模拟信号转换为数字信号后输送到单片机1的信号输入端，单 片机1判断该水位是否属于正常状态，若处于不正常状态，即发出调节信号并通过水泵驱 动模块4驱动外接水泵工作，并通过声光报警电路5发出警报和显示驱动芯片6-1显示液 位(水位)状态。本实用新型采用MAX485芯片实现与上位PC机之间的有效通讯，以单片 机为调节器，辅助以与单片机系统配套的A/D转换器及人机接口电路，通过执行数字PID程 序实现自动调整，最终实现对液位的有效控制。采用本实用新型同样可以解决日常生活中经常会遇到如家用太阳能热水器、楼房 水箱、洗衣机等供水设备的水位控制问题。
权利要求1.基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是由单片机(1)、供电电源(2)、液位采 集及转换模块(3)、水泵驱动模块(4)、声光报警电路(5)和按键及显示电路(6)连接而成， 液位采集及转换模块(3)由电阻式液位传感器(3-1)和A/D转换器(3-2)组成，电阻式液 位传感器(3-1)的输出端与A/D转换器(3-2)的输入端连接；按键及显示电路(6)由显示 驱动芯片(6-1)和8位LED数码管(6-2)组成，显示驱动芯片(6_1)的输出端与8位LED 数码管(6-2)的输入端连接；单片机(1)的输入端与A/D转换器(3-2)的输出端连接，单片 机(1)的输出端分别与水泵驱动模块(4)、声光报警电路(5)和显示驱动芯片(6-1)的输入 端连接。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是所述单片机 (1)由单片机芯片AT89S52及其外围晶振电路构成，在单片机芯片AT89S52外部连接有基于 芯片X25045的看门狗电路。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是所述供电电 源(2)为单相小功率电源，由交流输入端、电源变压器、整流电路、滤波器、稳压电路以及直 流端构成。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是所述A/D转 换器(3-2)为基于A/D转换芯片TLC2543的A/D转换器。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是所述水泵驱 动模块(4)由驱动芯片L298N和伺服电机组成，所述驱动芯片L298N的输出端与伺服电机 的控制输入端连接。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是所述显示驱 动芯片(6-1)为智能显示驱动芯片HD7279A。
专利摘要本实用新型公开一种基于单片机的电厂用液位控制装置，其特征是包括单片机(1)、供电电源(2)、液位采集及转换模块(3)、水泵驱动模块(4)、声光报警电路(5)和按键及显示电路(6)，液位采集及转换模块(3)由电阻式液位传感器和A/D转换器组成，电阻式液位传感器的输出端与A/D转换器的输入端连接；按键及显示电路(6)由显示驱动芯片和8位LED数码管组成，显示驱动芯片的输出端与8位LED数码管的输入端连接；单片机(1)的信号输入端与A/D转换器的输出端连接，单片机(1)的输出端分别与水泵驱动模块(4)、声光报警电路(5)和显示驱动芯片的输入端连接。本实用新型体积小，结构简单，成本低，效益好，稳定性高的优点，可广泛应用于日常生活之中。
文档编号G05D9/12GK201897733SQ20112009212
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者孙博锋, 李世军, 蒋国璋, 蒋庆宏 申请人:广州大学城华电新能源有限公司