【正文】 式水位開關(guān)和搭配的水位控制器 (SY9411LD)來控制，電子式水位開關(guān)原理是通過電子探頭對水位進(jìn)行檢測，再由水位檢測專用芯片對檢測到的信號(hào)進(jìn)行處理 ,當(dāng)被測液體到 達(dá)動(dòng)作點(diǎn)時(shí)，芯片輸出高或低電平信號(hào)，再配合水位控制器，從而實(shí)現(xiàn) 液位 高度 控制。 這種控制器較注重水位探頭的功能，不只是拿普通的金屬棒作探頭，不需浮球和干簧管 ,外部無機(jī)械動(dòng)作 ,耐污耐用 ,不怕漂浮物影響，該種水位控制器有較強(qiáng)的耐污能力和較強(qiáng)的防波浪功能，適宜長時(shí)間浸在水中 ,工作電壓是直流524V，很安全。通過浮球開關(guān)來控制水位。基本上有兩種方式：一種是浮球開關(guān)帶著一個(gè)大的金屬球，浸在水中時(shí)浮力大，可以控制兩個(gè)水位，比如水滿了，浮球因?yàn)楦×Χ仙瑤?dòng)球閥運(yùn)動(dòng)，使閥門關(guān)閉，停止進(jìn)水，當(dāng)水少了，浮球下降，閥門打開，又再進(jìn)水，如此循環(huán)。這種方式較多應(yīng)用在煮開水器和衛(wèi)生間的沖水器上。第二種是電纜式浮球開關(guān)，該裝置通過一彈性電線與水泵連接，可用于水塔、水池水位高低的自動(dòng)控 制和缺水保護(hù)，允許接的用電器是 220V,10A左右，平衡錘或彈性電線的某一固定點(diǎn)到浮筒間的電線長度，決定水位的高低。這種水位開關(guān)價(jià)格便宜，對于一些要求不太嚴(yán)格的場合適用，有一定耐污能力。但存在這樣的問題：浮球易受外界雜物影響其穩(wěn)定性，特別是纖維狀的雜物纏繞而有失誤，同一小水箱里不宜使用多個(gè)，否則會(huì)相纏繞。使用壽命相對短些，而且多數(shù)直接接 到 220V,存在一定的安全隱患，終有一天因?yàn)殡娋€破損而漏電 傷 人。所以電纜式浮球開關(guān)一般有這樣的警告：電源線是本裝置的完整部分，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)電線受損，本裝置應(yīng)被替換 。 西華大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 控制方式選擇 液位的控制方式有很多，較多的主要有 2種，一種是簡單的機(jī)械式控制裝置，一種是復(fù)雜的控制器控制方式。兩種方案實(shí)現(xiàn)如下： （ 1） 簡單的機(jī)械式控制方式：器常用形式有浮標(biāo)式、電極式等，這種控制形式的有點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。存在問題是精度不高，不能進(jìn)行數(shù)值顯示，另外很容易引起誤動(dòng)作，且只能單獨(dú)控制，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信較難實(shí)現(xiàn)。 （ 2） 復(fù)雜控制器控制方式：這種控制方式是通過安裝在水泵出口管道上的壓力傳感器，把出口壓力標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電信號(hào)的模擬限號(hào)，經(jīng)過前置放大、多路切換、A/D 變換成數(shù)字信號(hào)傳送 到單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)運(yùn)算和給定參數(shù)的比較， 經(jīng)過 PID運(yùn)算，得出調(diào)節(jié)參量；經(jīng)由 D/A 變換給調(diào)壓 /變頻調(diào)速裝置輸入給定端，控制其輸出電壓變化，來調(diào)節(jié)電極轉(zhuǎn)速，已達(dá)到控制液位的目的。 方案論證與比較：方案 1 整體設(shè)計(jì)簡單，成本較低。但是控制方式單一，不具有遠(yuǎn)程控制的發(fā)展?jié)摿?。方?2 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，數(shù)字可視化顯示便于現(xiàn)場維護(hù)和檢測，但是系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，成本較高。綜合以上論述系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇方案 2。 微處理器型號(hào)選擇 系統(tǒng)微處理器的選擇，主要考慮微處理器內(nèi)存、外部資源是否能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求及是否能為系統(tǒng)后期改善提供足夠空間。 （ 1）方案 1：采用芯片 STC89C51 單片機(jī)作為硬件核心，顯示模塊采用 七位LED 屏，可以實(shí)時(shí)顯示 數(shù)字 ，顯示較穩(wěn)定和壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 （ 2）方案 2：采用芯片 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為硬件核心，顯示模塊采用七位 LED 液晶顯示屏，可以顯示大量 數(shù)字 。 方案論證與比較：方案 1，處理器使用的是 STC89C52 單片機(jī)，只有 8K 的 Fash和 128Kb 的 RAM，當(dāng)需要大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)有很大限制。而在驅(qū)動(dòng)只采用 74HC573由于受到 74HC573 輸入管腳灌電流的影響，當(dāng)在陰極單列全亮的情況下回影響到LED 的亮度。由此來看方案 1 不適合設(shè)計(jì)要求。 方案 2：采用處理器是 STC12C5A60S2，該芯片是在 51 單片機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的，功能更加強(qiáng)大。內(nèi)有 60K 的 Flash、 1280SRAM，還有 EEPPROM。其內(nèi)存能夠滿足大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的要求符合設(shè)計(jì)。其次， STC12C5A60S2 豐富而強(qiáng)大的第二功能如 AD 轉(zhuǎn)換。 西華大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 整體方案設(shè)計(jì) 圖 工作原理：基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的液位控制器是以 STC12C5A60S2 為 IC 核心，有鍵盤、數(shù)碼顯示， A/D 轉(zhuǎn)換、傳感器，電源和控制部分組成。工作過程為：水箱液位發(fā)生變化時(shí)，引起連接在水箱底部的軟管關(guān)內(nèi)的空氣氣壓變化，氣壓傳感器在接收到軟管內(nèi)的空氣氣壓信號(hào)后，即把變化量轉(zhuǎn)化成電壓限號(hào)；該信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大器放大后變成幅度為 0～ 5V 標(biāo)準(zhǔn)限號(hào)，送入 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)量，有單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并行處理，根據(jù)設(shè)定要求控制輸出，同時(shí)數(shù)碼管顯示液位高度數(shù)值。通過鍵盤設(shè)置液位高度、低和限定值以及強(qiáng)制報(bào)警值。該系統(tǒng)控制器特點(diǎn)是直觀地顯示水位高度，可任意控制水位高度。 液位控制器 控制水箱 數(shù)碼管顯示集 矩陣鍵盤 STC12C5A60S2 單片機(jī) 電源分配模塊 液位信號(hào)采集 A/D轉(zhuǎn)換 西華大學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 液位控制器的硬件主要包括有單片機(jī)、傳感器、鍵盤電路、數(shù)碼顯示電路、A/D 轉(zhuǎn)換器和輸出控制電路等。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)采用雙列 40 腳 STC12C5A60S2 芯片。其中， P2 口用于 A/D 轉(zhuǎn)換 ， P0用于 顯示 數(shù)據(jù)輸出 ； P1 口連接一個(gè) 4X4 的鍵盤； P3 口用于控制電磁和水泵動(dòng)作；P3 口用于上下限指示燈，報(bào)警指示燈以及用于讀寫控制和中斷等。圖 中是STC12C5A60S2 芯片的引腳功能說明。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC12C5A60S2 單片機(jī)，為 51 系列增強(qiáng)型單片機(jī)系列。 STC12C5A60S2 系列工作電壓： ， 工作頻率范圍： 0 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz，用戶應(yīng)用程序空間 60K ， 片上集成 1280 字節(jié) RAM， 通用 I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） ， 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉，推挽 / 強(qiáng)上拉，僅為輸入 / 高阻，開漏每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過 55mA， I S P（在系統(tǒng)可編程） /IAP （在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 ， 有 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM) ， 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地） ， 外部掉電檢測電路 : 在 口有一個(gè)低壓門檻比X1C9 22pfC12 22pfEA/VP31X119X218RESET91716121314151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/P301110IC3GNDS13C6 10uFR710kGNDRP1+5V91819+5VD0D1D2D3D4D5D6D7STOEEOCCLKALEDUWE