用89C2051制作四路数显水位自动控制器

用89C2051制作四路数显水位自动控制器

某个宾馆要求对太阳能热水箱在进行辅助电加热时，要根据宾馆客人入住率来决定加热多少水量，即客人多就多装点水加热，客人少就少装点水加热，这一方面减少了加热时间，满足客人的需要，另一方面节约了加热的电能，为宾馆降低运行成本。为此，笔者用89C2051单片机制作了一个四路数显水位自动控制器，经过实验，感觉效果还不错，现介绍给单片机爱好者。

一、电路结构

电路原理图如图1所示。由水位探测、水深选择、单片机、数字显示和继电器控制等五部分电路构成。四颗常开型干黄管H1—H4设计在水箱里四个不同高度的位置，联线经光电隔离后分别接一颗上拉电阻与单片机P3.0—P3.3口联接成为水位探测电路；三个开关S1—S3作为功能选择开关，分别接一颗发光二极管和上拉电阻与单片机P3.4—P3.7口联接成为可控水深选择电路，发光二极管作开关闭合指示；S1的功能是设置水位在H1—H4之间进行高水位自动检测控制，S2是设置水位在H1—H3之间进行中水位自动检测控制，S3是设置水位在H1—H2之间进行低水位自动检测控制。单片机由AT89C2051担任；利用AT89C2051的每个I/O口都有20mA的吸入电流，将P1.0—P1.6口通过限流电阻与一个共阳极数码管联接组成数字显示电路；剩下一个P1.7口与三极管和电阻组成继电器驱动控制电路。

二、电路工作原理

接通电源瞬间，AT89C2051的1脚得到一个脉冲后自动上电复位，并很快转入执行片内程序。首先是执行将P1口和P3口置成高电位的初始化程序，目的是使P3口进入到测试准备等待状态，让P1.0—P1.6口不输出显示信号和P1.7口不输出控制信号。程序完成初始化以后 ，就开始进入执行反复循环检测判断P3.4—P3.7口出现高低电位的程序，即检测判断功能开关S1—S3是否有闭合和断开的状态。如果那一个口被检测判断出现低电位，并且低电位为真时（即除去干扰），就说明与那一个口相联接的开关是闭合的，这时程序就很快转到与之开关对应预设的功能处执行高、中、低水位自动测试控制状态。如果功能开关S1—S3没有一个被闭合，那么程序就不会进入到水位自动测试控制状态。功能开关S1—S3的闭合和断开会出现如下几种情况：⑴当功能开关S1闭合时，程序转到执行反复循环检测判断水箱里不同高度的四颗常开型干黄管H1—H4 闭合和断开的状态。当水箱里的水位落到最低位置时，浮漂里的磁铁吸引H1闭合，则P1.0—P1.6口作组合输出，使数码管显示1，指示水位已经落到H1的位置，同时P1.7口输出低电位,三极管Q导通，使继电器J常开触点吸合并开启抽水机电源，抽水机开始往水箱里灌水；水箱里的水位上升到H2时，浮漂里的磁铁吸引H2闭合，数码管显示2,指示水箱里的水位已经上升到H2的位置,继电器J保持原来不变状态，水位继续上升； 同理，水位上升到H3时，浮漂里的磁铁吸引H3闭合，数码管显示3，指示水箱里的水位已经上升到H3的位置，继电器J还是保持原来不变状态，水位还是继续上升；最后，水位上升到H4时，浮漂里的磁铁吸引H4闭合，数码管显示4，指示水箱里的水位已经上升到H4的位置，继电器J常开触点断开并关闭抽水机电源，水位最终停留在H4的位置。水箱里的水位降落时，刚好以上述情况相反，这里就不在敖述。就这样，该控制器实现控制水箱里的水位在H1—H4之间进行高水位自动检测控制的功能。⑵当功能开关S2闭合时，程序转到执行反复循环检测判断水箱里不同高度的三颗常开型干黄管H1—H3 闭合和断开的状态。当水箱里的水位落到最低位置时，浮漂里的磁铁吸引H1闭合，则P1.0—P1.6口作组合输出，使数码管显示1，指示水位已经落到H1的位置，同时P1.7口输出低电位,三极管Q导通，使继电器J常开触点吸合并开启抽水机电源，抽水机开始往水箱里灌水；水箱里的水位上升到H2时，浮漂里的磁铁吸引H2闭合，数码管显示2,指示水箱里的水位已经上升到H2的位置,继电器J保持原来不变状态，水位继续上升；最后，水位上升到H3时，浮漂里的磁铁吸引H3闭合，数码管显示3，指示水箱里的水位已经上升到H3的位置，继电器J常开触点断开并关闭抽水机电源，水位最终停留在H3的位置。这样，该控制器实现控制水箱里的水位在H1—H3之间进行中水位自动检测控制的功能。⑶当功能开关S3闭合时，程序转到执行反复循环检测判断水箱里不同高度的两颗常开型干黄管H1—H2 闭合和断开的状态。当水箱里的水位落到最低位置时，浮漂里的磁铁吸引H1闭合，则P1.0—P1.6口作组合输出，使数码管显示1，指示水位已经落到H1的位置，同时P1.7口输出低电位,三极管Q导通，使继电器J常开触点吸合并开启抽水机电源，抽水机开始往水箱里灌水；水箱里的水位上升到H2时，浮漂里的磁铁吸引H2闭合，数码管显示2，指示水箱里的水位已经上升到H2的位置，继电器J常开触点断开并关闭抽水机电源，水位最终停留在H2的位置。这样，该控制器实现控制水箱里的水位在H1—H2之间进行低水位自动检测控制的功能。⑷当功能开关S1—S3都闭合时，属于错误操作，这时会出现该控制器随机控制水箱里水位的现象。

三、四路数显水位自动控制器电路图

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