基于STM32的水泵供水控制系统

140基于STM32的水泵供水控制系统基于STM32的水泵供水控制系统WaterPumDControlSystemBasedonSTM32张胜(佛山市禅城区张槎街道水利所，广东佛山528000)摘要：为了解决佛山沙口水厂系统设备分散、布线复杂、可靠性差、维护成本高等问题，研究了一种基于嵌入式处理器与GPRS通信模块的水泵远程控制系统。系统采用STM32微处理器将从站传感器收集来的各种水位、液压的信号通过GPRS无线收发模块发送给主站，主站处理器再对这些数据进行处理并将现场情况实时显示在上位机。实验结果表明，该系统通信稳定、抗干扰能力强、自动化程度高，在水泵控制方面具有一定的应用价值。关键词：水泵控制，STM32F103，无线通信Abstract：ThispaperstudiesaremotecontrolsystembasedonembeddedprocessorandGPRScommunicationmoduleThesystemusesSTM32micrOOrOcessOrtocollectallkindsofwaterLEVELandhydraulicINFOMAT10NsignalfrOmthestation．ThesignalistransmittedtothemasterstationbyGPRSwirelesstransceivermodule，andthemainstationprocessorisprocessedanddisplayedinrealtimeKeywords：pumpcontrol，STM32F103，wirelesscommunication本文通过调查研究针对佛山地区泵站布线复杂，维护成本高，可靠性差的问题提出了一种新的控制方案。由于水利工程中的水泵控制系统具有强烈的个性特征，设计了一套基于STM32F103的水泵供水控制系统，本系统通过GPRS网络实时监测水泵供水系统的运行状况并通过设定的阈值条件自动调节水泵的供水大小，使得水泵供水系统的可靠性与安全性得到大大提高。目前在佛山沙口水厂的运用得到了理想的效果。1系统框架与功能本系统是基于STM32F103设计的水泵远程监控系统，具备低水压预警与自动调控作用，系统可细分为从站系统与主站系统，从站主要由各种监测传感器、水泵、供电系统组成，如图1即为主从站系统结构。a从站系统b主站系统图1无线水泵控制系统总体结构从站在数据采集现场通过水压，液位等传感器实时采集各种信息，从站处理器对整形滤波后的采集结果进行处理，如果有指标超出设定的阈值条件，即触发声光报警器并做出出相应的反应，通过GPRS模块将现场故障类型及处理结果发送的主站，主站与PC上位机通信并存储从站传送回来的数据以便后续观察。2硬件设计2．1主站与从站中央处理器系统采用STM32F103作为主控制器，它的工作频率最高可达到72MHz，此款芯片内部集成了多种实用的资源，如512k闪存存储器、CAN接口、2个SPI接口、2个12位模数转换器、3个USART接IZl、112个IO口等等⋯，这些丰富的内部资源极大的简化了外围电路的设计，STM32还具备停机、待机及睡眠模式，通过相应的现场情况能将整个系统的能耗降到最低I2]。2．2放大电路通常从传感器得到的信号比较微弱，需要进一步进行滤波，放大处理才能传送给S丁M32的ADC内设，图2是一种斩波稳定放大器，它能有效消除因失调电压和偏置电流引起的误差，当电容C2充电完毕后，输入电阻将趋于无穷大，因而也能消除信号源内阻产生的误差，此电路稳定可靠成本低，可用于对传感器采集来的信号做初处理。图2放大电路水位计采用MIK—P260，它使用扩散硅压阻式压力传感器作为测量元件，传感器内部集成温度补偿与放大电路，能将作用于介质表面的压力转换成电压或电流信号输出，精度达到0．5％左右，输出5-20mA的电流信号，测量范围在0—200m，将传感器放置在水库或水池底部即可测量出传感器末端到液面高度。2．3从站传感器模块传感器从现场传送回来的数据需要经过光耦隔离电路，光耦隔离电路作为本系统内部处理器与外部信号的第一道关卡，这样输送给处理器的信号才更加稳定可靠，抗干扰能力也会提高很多。2．4GPRS通信模块本系统具备远程监控的功能，这是基于SlM900A设计的，它工作在900／1800MHz的双频段，GPRS无线通信网络覆盖面积广，信号稳定，采用的是流量计费，抗干扰能力也比较好，在远《工业控制计算机)2016年第29卷第3期141程通信中具备诸多优势，系统处理器通过RS232与GPRS通信模块相连，接口电路如图3所示SlM900RDUSARTTXD0UT1PC12／U5TX●I●—一S}M900TD—_■USARTRXD0UT2·—●PD2／us_RxCTS-—●SIM90