CN105938374A - 一种水库控制电路*** - Google Patents

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睢琦
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Abstract

本发明提供了一种水库控制电路***，包括：上位机、上位端控制器、下位端控制器、数据采集组件、电机控制电路、电机组；所述下位端控制器将自所述数据采集组件接收的监测数据发送给所述上位端控制器，所述上位控制器将所述监测数据传输至所述上位机；所述下位端控制器根据所述监测数据自动地或根据上位控制指令被动地向所述电机控制电路发送控制信号，所述电机控制电路响应所述控制信号控制所述电机组的工作。

Description

一种水库控制电路***
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，具体地，涉及一种水库控制电路***。
背景技术
为了防止水库水位超标，需要根据水位情况进行泄洪，泄洪手段主要通过人工开启泄洪抽水或通过人工开启泄洪水泵抽水或通过打开水库闸门进行泄洪。然而，由于人工观测水位标尺和通过人工去开启泄洪水泵或水库闸门都需要人工干预，依赖于操作人员的个人因素，一旦出现人工失误，将影响水库安全。
水文站的控制最重要的一点就是：让水位保持在一定的范围内。当水位过高时，需要放水。当水位过低时，则需要蓄水。而如何通过优化的电路***对水库进行自动化控制是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水库控制电路***。
根据本发明提供的一种水库控制电路***，包括：上位机、上位端控制器、下位端控制器、数据采集组件、电机控制电路、电机组；
所述下位端控制器将自所述数据采集组件接收的监测数据发送给所述上位端控制器，所述上位控制器将所述监测数据传输至所述上位机；
所述下位端控制器根据所述监测数据自动地或根据上位控制指令被动地向所述电机控制电路发送控制信号，所述电机控制电路响应所述控制信号控制所述电机组的工作。
作为一种优化方案，还包括上位端无线通信电路和下位端无线通信电路；
所述下位端控制器连接所述下位端无线通信电路，所述上位端控制器连接所述上位端无线通信电路，所述上位端无线通信电路和下位端无线通信电路无线连接通信。
作为一种优化方案，所述上位端无线通信电路和下位端无线通信电路都包括CC1100无线收发芯片电路。
作为一种优化方案，所述数据采集组件包括水位超声波传感器和闸门流量传感器。
作为一种优化方案，还包括模数转换器；所述数据采集组件通过所述模数转换器与所述下位端控制器相连。
作为一种优化方案，还包括数码管显示电路；所述数码管显示电路与所述下位端控制器相连；
所述下位端控制器还将所述监测数据发送至所述数码管显示电路。
作为一种优化方案，还包括MX232串口通讯电路；所述上位端控制器通过所述MX232串口通讯电路与所述上位机连接通信。
作为一种优化方案，所述电机控制电路包括LM298驱动芯片电路。
作为一种优化方案，所述上位端控制器、下位端控制器都包括AT89S52单片机电路。
作为一种优化方案，还包括TLP521_4光耦电路；所述AT89S52单片机电路通过所述TLP521_4光耦电路与所述电机控制电路相连。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
为了提高***的可靠性，本方案中，进行的是双保险：***分两个部分，一个是单片机独立控制,二是人为的远程控制。整个过程完全自动运行，不需要人为地实地监控，这样就保证了控制速度和精确度.采用远程控制，可以容易地对硬件设备进行更换扩展，这样就避免了因***的老化而可能产生的***损坏或无法正常工作等问题,从而使***能持续地正常运转，减少了***故障的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是一种可选的水库控制电路***结构框图；
图2是一种可选的CC1100无线收发芯片电路；
图3是一种可选的数码管显示电路及其驱动电路；
图4是一种可选的MX232串口通讯电路；
图5是一种可选的用于电机控制电路的LM298驱动芯片电路；
图6是一种可选的AT89S52单片机电路。
具体实施方式
下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
本发明要求对水文站的雨量，流量进行监测，自动控制阀门开/关。利用超声波传感器和流量传感器采集水位、流量等信息，利用CC1100无线收发芯片电路实现上位机与下位机之间无线通信。上位机存储数据，并通过编译VC界面实时显示水库的参数变化情况。
在本发明提供的一种水库控制电路***的实施例中，如图1所示，包括：上位机、上位端控制器、下位端控制器、数据采集组件、电机控制电路、电机组；
所述下位端控制器将自所述数据采集组件接收的监测数据发送给所述上位端控制器，所述上位控制器将所述监测数据传输至所述上位机；
所述下位端控制器根据所述监测数据自动地或根据上位控制指令被动地向所述电机控制电路发送控制信号，所述电机控制电路响应所述控制信号控制所述电机组的工作。
所述下位端控制器中预设有水位控制范围，在检测到所述监控数据超出所述水位控制范围时自动向电机控制电路发送控制信号，控制所述电机组正向转动或反向转动，从而对闸门的开度进行自动控制。除此之外，下位端控制器还可以根据上位机发来的控制指令对电机组进行控制。
水库控制电路***还包括上位端无线通信电路和下位端无线通信电路；
所述下位端控制器连接所述下位端无线通信电路，所述上位端控制器连接所述上位端无线通信电路，所述上位端无线通信电路和下位端无线通信电路无线连接通信。
所述上位端无线通信电路和下位端无线通信电路都包括如图2所示的CC1100无线收发芯片电路。
所述数据采集组件包括水位超声波传感器和闸门流量传感器。
水库控制电路***能够对水库水位、流量等参数进行数据采集。并且精度需要达到0.5CM，数据用无线传送。采集到的水位、流量等数据需要从下位机传输到上位机。为了完成这一过程，本***采用了CC1100无线收发芯片电路，利用其无线通讯技术，把上位机与下位机联系起来，实现数据的无线传送。在传输的过程当中不能够出现误码，或者尽可能让误码降到最小。
水库控制电路***还包括模数转换器；所述数据采集组件通过所述模数转换器与所述下位端控制器相连。
水库控制电路***还包括如图3所示的数码管显示电路；所述数码管显示电路与所述下位端控制器相连；
所述下位端控制器还将所述监测数据发送至所述数码管显示电路。数码管显示电路采用的是四位七段LED数码管显示，用来显示数据采集组件所采集的监测数据。数码管显示电路通过其显示的方波信号来显示时间差，求出水位，以及显示由流量传感器所采集的水流量的大小。数码管显示电路及其驱动电路见图3。
由传感器传输的数据经A\D转换送入单片机处理，相应发出控制信号来控制闸门的开与关。这个过程可以由下位机单片机端直接控制。***中通过单片机控制步进电机正反转，来模拟阀门开关的运转情况。所采集到的数据在PC机上采用图形或者例表的形式显示，来直观地监测水库的实时参数。
水库控制电路***还包括图4所示的MX232串口通讯电路；所述上位端控制器通过所述MX232串口通讯电路与所述上位机连接通信。
所述电机控制电路包括图5所示的LM298驱动芯片电路。
所述上位端控制器、下位端控制器都包括如图6所示的AT89S52单片机电路。
水库控制电路***还包括TLP521_4光耦电路；所述AT89S52单片机电路通过所述TLP521_4光耦电路与所述电机控制电路相连。
利用AT89S52单片机和LM298驱动芯片构成图5所示的步进电机的控制电路，控制电机正反转。步进电机接收的是脉冲信号，所以极容易受到干扰。在该电路设计中，加入了TLP521_4光耦电路，使单片机与步进电机的驱动电路完全隔离，以减少电机脉冲对单片机的干扰；图5中还包括单片机外接的四个插槽，方便对单片机上的各个接口的使用，四个插槽分别和各相关电路元件连接。
AT89S52单片机是模拟水库监测***的核心部分，用它来控制整个***的运行，下面是它的电路图及相应配备电路，本***中，共用到两块AT89S52单片机，上位端控制器、下位端控制器各一块。下位端控制器中的AT89S52单片机有三个作用：一是对数据采集组件所采集的信息进行处理；二是将处理好的数据信息送入到CC1100收发芯片电路中进行发送；三是根据信息处理结果，控制步进电机正反转。上位端的AT89S52单片机主要是用来承载CC1100收发芯片电路所接收到的信息，实现串口通讯，将监测数据传到上位机上去。如图6所示，本发明还在AT89S52单片机的XTAL1引脚和XTAL2引脚间要加入晶振电路来对AT89S52单片机进行保护，保证单片机的正常运行。
如图1所示，该水库控制电路***结构主要由四部分组成：数据的采集、单片机运算控制、数据的无线收发、上位机端的监测分析。设计思路是将传感器所采集到的水库参数，经A/D转换送入单片机进行处理，然后将处理的结果，经CC1100无线收发芯片电路传输到上位机端，再通过串口通讯技术，利用MX232芯片将数据传到上位机上，在上位机上通过编译的界面可以清楚地知道水库的情况，然后对所监测到的数据进行分析，将分析结果反馈到下位端，下位机端接收到反馈信息后，由单片机输出脉冲，来控制步进电机正反转(相当于控制阀门开/关)，从而实现对水库的流量和水位的实时控制，保证水库的安全。
由于水库控制电路***中CC1100无线收发芯片电路的工作电压是3.3V,为了给其提供稳定的电压，电源模块使用了LM1117电压调节器，它能产生3.3V的稳压。该电源模块中还包括上电显示，给步进电机和单片机供电的电压块。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水库控制电路***，其特征在于，包括：上位机、上位端控制器、下位端控制器、数据采集组件、电机控制电路、电机组；
所述下位端控制器将自所述数据采集组件接收的监测数据发送给所述上位端控制器，所述上位控制器将所述监测数据传输至所述上位机；
所述下位端控制器根据所述监测数据自动地或根据上位控制指令被动地向所述电机控制电路发送控制信号，所述电机控制电路响应所述控制信号控制所述电机组的工作。
2.根据权利要求1所述的一种水库控制电路***，其特征在于，还包括上位端无线通信电路和下位端无线通信电路；
所述下位端控制器连接所述下位端无线通信电路，所述上位端控制器连接所述上位端无线通信电路，所述上位端无线通信电路和下位端无线通信电路无线连接通信。
3.根据权利要求2所述的一种水库控制电路***，其特征在于，所述上位端无线通信电路和下位端无线通信电路都包括CC1100无线收发芯片电路。
4.根据权利要求1所述的一种水库控制电路***，其特征在于，所述数据采集组件包括水位超声波传感器和闸门流量传感器。
5.根据权利要求1所述的一种水库控制电路***，其特征在于，还包括模数转换器；所述数据采集组件通过所述模数转换器与所述下位端控制器相连。
6.根据权利要求1所述的一种水库控制电路***，其特征在于，还包括数码管显示电路；所述数码管显示电路与所述下位端控制器相连；
所述下位端控制器还将所述监测数据发送至所述数码管显示电路。
7.根据权利要求1所述的一种水库控制电路***，其特征在于，还包括MX232串口通讯电路；所述上位端控制器通过所述MX232串口通讯电路与所述上位机连接通信。
8.根据权利要求1所述的一种水库控制电路***，其特征在于，所述电机控制电路包括LM298驱动芯片电路。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种水库控制电路***，其特征在于，所述上位端控制器、下位端控制器都包括AT89S52单片机电路。
10.根据权利要求9所述的一种水库控制电路***，其特征在于，还包括TLP521_4光耦电路；所述AT89S52单片机电路通过所述TLP521_4光耦电路与所述电机控制电路相连。
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