基于stm32微控制器的高位水箱供水自动控制与质检装置的设计

摘

262737）

要：本设计基于stm32微控制器，提出了高位水箱供水自动控制与质检装置的设计方

具有成本案，给出了该系统的硬件结构框架与软件设计流程。本设计在高性能MCU的基础上，

低、控制精度高、安全可靠等特点。

水质监测关键词：stm32；水位控制；随着城乡建设的迅猛发展，许多高层或超高层

高楼供水是一项十分重要的内容。楼群拔地而起，

市政供水设施等因素的影响，高楼供受地理环境、

水不能一次性满足所有住户的需求，需要二次供

消防用水，具有节水。高位水箱能够储存生活用水、

对于大、中、小型建筑物均适能、调节量大等优点，

用，是目前广泛使用的二次供水方式。随着居民生

人们对生活给水系统的要求越活水平的不断提高，

来越高。当用水量过大，由于高位水箱补水不及时，可能造成水箱供水间断，而影响正常用水。由于水

箱现有结构、材质、死水区等因素，高位水箱中的水质易受二次污染等问题，备受大众的质疑。目前高层楼房常用是采用变频调速装置保持高位水箱中的水量，供水系统大多都无法同时满足对供水连续性与安全性的要求，有的供水系统可以连续供水，

而水质监测系统则无法实现却无法进行水质检测，

连续供水控制，不能满足不同服务场所的需求。为确保高层楼房供水连续与安全，如何经济合理地解决高层楼房供水是一个亟待解决的问题。本装置从

实际应用出发，利用单片机实时监控水位与水质，当水位低于供水需求时，实现自动蓄水。高于供水

采要求时，停止蓄水。当水质出现问题时及时报警，取科学合理的措施，保证高层楼房的人群饮用符合生活饮用卫生标准的水，以确保人民的健康。

高层楼房供水中连续性与安全性问题，设计水位检

报警等功能。本装置的测、自动蓄水、水质监测、

MCU采用基于ARMCortexM处理器内核的STM

32F103系列微控制器作为核心处理器。该控制器采

具有3个12位us级A/D转用64PINLQFP封装，

换器，相较于传统单片机性能上明显提升。该芯片

具有丰富的引脚、中断资源并且支持在低功耗与在

通讯、控制等功能，具有高线编程，完成信号采集、性能、低成本、低功耗等特点。

1.2水位检测部分

根据对高位箱检测设备使用环境及功能的分析，本设备具有对水位的检测功能，采用悬臂梁式称重传感器得到水位信息。悬臂梁称重传感器具有安装方便、方便维护与更换以及优秀的抗偏载能力。通过验证，水位检测的精度可达到mm级别。硬件连接图如图1所示。

GND

C

0.1滋F

VCC3.3UGNDGNDR?1k

悬挂式传感器

12345678R?1k

CHX7110.1滋F

VSUPDVDDBASERATEDVDDXIVFBBXOAGNDDOUTVBGPD_SCKINNAINPBINPAINNB1615GND14GND1312DOUT11PD_SCK10GND9GND

VCC3.3

1硬件电路设计1.1

总体方案设计

针对本装置从高位水箱供水的实际需求出发，

作者简介：杨晓燕（1985-），女，山东潍坊人，硕士，助教，主要

研究方向：单片机应用开发。

GND

图1水位检测原理图

1.3自动蓄水部分

当水位本装置可根据实际需要设置报警水位，的高度低于最低水位时系统会控制电磁阀的打开进行上水，当水位到达最高水位时系统将控制电磁

2019年第3期125第46卷第3期Vol.46No.3TIMESAGRICULTURALMACHINERY时代农机2019年3月Mar.2019阀关闭停止上水。电磁阀的通断通过水箱内的水位传感器来获得启停信号。1.4水质检测部分

各种水质的分析是二次污染检测中的关键环因此本装置的水节，水的pH值控制更是重中之重，采用E-201-C型pH复合质检测以pH值检测为主，

用stm32所带的高精度AD转电极来作为检测设备，

用滤波程换器来对复合电极测得的数据进行转换，序将数据中的杂波进行滤除，最终得到一个稳定且精确的数据。硬件电路连接如图2所示。

68.1k

2

R?

100kGND

3

R?

5V

R?5k

68.1k5V

R?

23

LMC6041

6R?

C

2.2滋F

PH值检测上限、PH值检测下限、电池检测下限等报

警信息设置。同时该系统配有手机APP，可实时查看

避免人力资源浪费。本装置信息，

2软件功能实现水量与水高位水箱供水与人们生活息息相关，

因此，供水系统的准确性、可质直接影响日常生活，

靠性、安全性显得尤为重要。软件设计必须保证可

水位检测、水靠性、稳定性。本装置的主要功能有：显示、报警以及电池检测等功质监测、自动蓄水、

能。水位检测时，首先将悬臂梁式称重传感器测的

由公式将得出的数据经处理后传入smt32处理器，

重量信息进行计算最后得出现有的水位高度，当水位的高度低于最低水位时系统会控制电磁阀的打

开进行上水，当水位到达最高水位时系统将控制电磁阀关闭停止上水，OLED显示屏对水位进行实时

水质监测时，由pH复合电极测得的数据经由显示。

LMC6001

6

5V

68.1k

PH

-5V

探头

R?36.5k

R?

D?

619k

R?-5V97.6k

R?5k

GND

PH-Module传入stm32处理器，经过stm32上的AD

并将处理完转换器将电压值转换成可输出的数据，成的数据送入OLED显示屏进行信息显示。

图2

GND

lm4040diz-2.5

3结语水位检测原理图

1.5人机交互部分

（1）系统显示。本装置使用OLED显示屏显示测同量信息，OLED为自发光材料，不需用到背光板，图像稳定、反应速度快、用简时视角广、画质均匀、制程简单、使用方便符单驱动电路即可达到发光、

应用范围属于中小尺寸面板等合轻薄短小的原则，

优点。综上说述选择了OLED显示屏作为信息显示系统。

（2）人机交互显示。本装置配备人机交互系统，操作人员可以通过本系统进行水位下限、水位上限、

节约成本以实在当今日益变化的市场竞争中，

现盈利势在必行。本装置的使用可以合理分配人

员，避免人力资源浪费，同时又可以保证饮水的连

弥补了市场在此方面的空缺。通过续性与安全性，

测试，运行效果良好，有一定实际意义。

参考文献

［J］［1］郭洪伟，刘佳.超高层建筑高位水箱设置问题探讨.城

市建筑，2013，（10）：248.

［J］［2］舒诗湖.城市二次供水加压方式与管理模式探讨.中国

给水排水，2016，（4）：16-18.

［J］［3］孙扬才.浅谈生活用高位水箱水量的确定.中小企业管

理与科技旬刊，2015，（7）：250-252.

（上接第124页）存取基于PLC控制的立体车库，具有占地面积小，

车辆方便、成本低、灵活的设计等优点，其中立体车

库的外形设计及与周边环境配套还需要进一步考

察与研究，以使其能够和所在住宅小区浑然一体，达到既安全可靠又经济实惠。

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