基于超声波的高精度水位控制系统设计

周继裕　王承亮　黄楠　罗皓

摘 要： 本设计利用STC单片机控制系统实现水位的精确控制，主机通过无线通信方式对从机进行远程控制。采用超声波测距的方法来确定水位值并用12864液晶屏显示出来，从矩阵键盘设定水位值，通过比较设定水位和测量水位的数据，利用单片机的PWM控制直流双向水泵进行水位的调节，最终使水位达到设定值。通过测试该系统能精确监测水位并显示水位、准确地调控任意设定水位，而且精度可以达到1 mm。

关键词： 超声波测距； PWM； 直流双向水泵； 水位控制系统

中图分类号： TN964?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）10?0116?04

Abstract： The water level is controlled on the required position accurately by STC single chip microcomputer as the control system in this design. The host computer controls the slave machine remotely by wireless communication. The ultrasonic range finding method is used to determine the value of water level and the level is displayed on 12864 LCD. The value of water level is set with matrix keyboard. The DC two?way water pump is controlled by single?chip PWM to adjust water level. With ultrasonic monitoring， the water level reaches the set value at last and the accuracy is less than 1 mm by comparison between the set water level and water level measured data.

Keywords： ultrasonic range finding； PWM； DC two?way water pump； water level control system

0 引 言

水位控制系统广泛应用于供水系统，实现水位控制的方法有多种，如机械控制、逻辑电路控制[1]、机电控制[2]等，但这些控制方式普遍存在控制精度低、能耗大、不能实现连续控制和跟踪水位的缺点[3]。目前国内在液位自动控制方面缺少长期可靠的使用范例，还没有适用于液位测量和自动控制的定型产品。因此，开展液位自动控制的研究工作十分必要[4]。

本文设计的水位控制系统将超声波水位监测与STC单片机控制相结合，充分利用了超声波水位监测的连续性优点与STC单片机控制系统的输出脉冲宽度调制的优点，从而实现了水位的精确控制。系统通过主机的键盘设置透明容器的水位给定范围：10～200 mm，设定水位值后，系统自动调整水位高度，使系统测量的水位显示值与实际值误差≤±2 mm，实现水位的精确测量和控制。

1 系统硬件设计