【正文】 是直通的，就是說，輸入端是什么電平，輸出端就是什么電平，可以把它當(dāng)作不存在。當(dāng)?shù)谏轿骶C合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 11角為低電平的時候，左右兩端就被斷開了，無論輸入端怎么變化，輸出端都不會變化，當(dāng)?shù)?11角由低電平變?yōu)楦唠娖降囊凰查g，輸入端的數(shù)據(jù)立刻被傳送到輸出端，并且在 11角保持為高電平期間，輸出端數(shù)據(jù) 始終的輸入端數(shù)據(jù)相同，如果此時我們再次把第 11角設(shè)置為低電平，那么以后當(dāng)輸入端無論再怎么變化，輸出端都不會變化而是保持剛才第 11 角在下降沿（由高電平到低電平跳變）之間時輸入端的值，這樣就達到了鎖存數(shù)據(jù)的目的，這也就是所謂的總線設(shè)計思路，一個 8位的數(shù)據(jù)線加一個鎖存器后就可以擴接多個元件，當(dāng)選通哪個元件的片選信號，就送數(shù)據(jù)給那個元件。 圖 3 74HC573 管腳圖 ADC0804 簡介 ADC0804是 8位全 MOS中速 A/D 轉(zhuǎn)換器， 它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機直接接口。單通道輸入 ,轉(zhuǎn)換時間大約為 100us。ADC0804 轉(zhuǎn)換時序是：當(dāng) CS＝ 0 許可進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 WR由低到高時， A/D開始轉(zhuǎn)換。CS與 WR同時有效時啟動 A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生 INTR 信號（低電平有效），可供查詢或者中斷信號。在 CS和 RD 的控制下可以讀取數(shù)據(jù)結(jié)果。 在使用時可選擇中斷、查詢和延時等待 3種方式編制 A／ D轉(zhuǎn)換程序。 本實驗沒 有使用 INTR 信號 ，而是采用了延時等待的方式，以便把中斷口留給 LCD1602 液晶顯示屏接線使用 。 A／ D轉(zhuǎn)換電路在控制器中起主導(dǎo)作用，用它 來 將 液壓 傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成單片機能處理的數(shù)字量。 下 圖是 A／ D轉(zhuǎn)換部分原理圖，在接線時先 要 經(jīng)過運算放大器和分壓電路把傳感器輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后輸入到 A／ D轉(zhuǎn)換器 。由于實際條件較為有限，在此暫時由電位器來代替模擬液壓傳感器傳回的電壓信號量。 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 圖 4 ADC0804與單片機接線圖 單片機與繼電器及蜂鳴器的接口 電路 簡介 采用光電耦合器的開關(guān)量輸出電路如 下 圖所示。 +5V電源為單片機電源， +24V電源為開關(guān)量輸出電源，兩個電源是隔離的。當(dāng)單片機 輸出 端 口 輸出高電平時，經(jīng)與非門電路， A點為低電平，經(jīng)光耦器件使驅(qū)動晶體管 V導(dǎo)通，出口繼電器 J得電吸合。當(dāng) 輸出 端輸出低電平時，經(jīng)與非門電路， A點輸出高電平，經(jīng)光耦器件使 V截止， J釋放。 以此來控制水泵執(zhí)行運行或停止工作。 圖 5 單片機與繼電器接口電路原理圖 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 說明： J，是為了判斷接觸器是否吸合， 從而判知水泵是否得電， 以此來檢測配合完成單片機內(nèi)部程序的運行。也就是說程序流程圖上的“判斷水泵的前一個工作狀態(tài)” 就是通過此處的接觸器常開觸點 J的通斷來判斷的。 圖 6 單片機 與蜂鳴器接口電路原理 圖 井中缺水信號檢測電路 圖 7 井 中缺水 信號 檢測電路 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 說明：通過井中的兩電極是否導(dǎo)通 來判斷井中是否缺水，當(dāng)井中水位過低、 不足以淹沒兩檢測電極，則 一個低電平輸入信號，單片機可判知井中缺水，并作出相應(yīng)的動作指令，如缺水報警、水泵停機等 緊急動作。 壓力傳感器 介紹 經(jīng)過 市場及網(wǎng)上實際調(diào) 查發(fā)現(xiàn) ， 目前的液壓傳感器價格普遍偏高，多為 高規(guī)格 工業(yè)用品。為實現(xiàn)低價位高功能，在此 我們 通過氣壓傳感器改制了一個液壓傳感器。 同樣可以滿足實際要求。 傳感器使用 SY一 9411L— D型變送器，它內(nèi)部含有 1個壓力傳感器和相應(yīng)的放大電路。 該 壓力傳感器是美國 SM公司生產(chǎn)的 555— 2型 OEM壓阻式壓力傳感器，其有全溫度補償及標(biāo)定 (O～ 70℃ )，傳感器經(jīng)過特殊加工處理，用堅固的耐高溫塑料外殼封裝。其引腳分布如圖 3所示。 1腳為信號輸出 (一 )； 2腳為信號輸出 (一 )；3腳為激勵電 壓； 4腳為地； 5腳為信號輸出 (+)； 6腳為信號輸出 (+)。 在水 塔 底部安裝 1根直徑為 5 mm的軟 管，一端安裝在水 塔 底部；另一端與傳感器連接。水 塔 水位高度發(fā)生變化時，引起軟管內(nèi)氣壓變化，然后傳感器把氣壓轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸送到 A／ D轉(zhuǎn)換器。 圖 8 SY9411LD型變送器引腳結(jié)構(gòu)圖 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 LCD1602液晶顯示屏接線圖及 其引腳功能圖 圖 9 LCD1602與單片機的接線圖 圖 10 LCD1602液晶屏的各引腳功能圖 開關(guān)電源部分 隨著全球?qū)δ茉磫栴}的重視，電子產(chǎn)品的耗能問題將愈來愈突出，如何降低其待機功耗，提高供電效率成為一個亟待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但它存在著效率低（只有 40% － 50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點。為了提高效率，人們研制出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達 85% 以上，穩(wěn)壓范圍寬，除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高、不使用電源變壓器等特點，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。正因為如此，開關(guān)式穩(wěn)壓電源已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備 中， 本著節(jié)能環(huán)保、電能高效利用的原則，本設(shè)計選用了開關(guān)電源為整個模塊供電。下面是對開關(guān)電源基本原理的簡單介紹。 1 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關(guān)式穩(wěn)壓電 源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實際的應(yīng)用中，調(diào)寬式山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 使用較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù) 為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源。調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見下圖。 圖 11 調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理 對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓 Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ?？捎晒接嬎?，即 Uo=UmT1/T ， 式中Um為矩形脈沖最大電壓值； T為矩形脈沖周期； T1為矩形脈沖寬度。從上式可以看出，當(dāng) Um 與 T 不變時，直流平均電壓 Uo 將與脈沖寬度 T1 成正比。這樣，只要我們設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達到穩(wěn)定電壓的目的。 2 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖二所示。交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸? 控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路?？刂齐娐酚脕碚{(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 圖 12 開關(guān)電源基本電路框圖 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 5. 軟件設(shè)計 程序流程圖 圖 13 程序流程圖 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 程序 流程圖解析 1 正常工作時： （ 1） 假設(shè)初始時 水塔中無水，經(jīng)過開始、初始化程序后首先判斷是否有按鍵鍵入，如果有的話執(zhí)行按鍵調(diào)試子程序，通過按鍵可以設(shè)定上限位，下限位值。設(shè)定完成后再執(zhí)行 AD轉(zhuǎn)換，接下來是判斷一下液晶屏上是否有報警指示輸出，如果有的話就不執(zhí)行顯示水塔液位這一子程序，直接 判斷是否首次啟動 AD轉(zhuǎn)換；否則在液晶屏上顯示通 過 AD轉(zhuǎn)換得來的水塔水位值。下一步再判斷 AD轉(zhuǎn)換是否是首次啟動，是首次啟動就直接判斷測量值是否小于預(yù)設(shè)的上限位 AD值，如果此時小于上限位，再判斷是否小于下限位 AD 值，如果判得小于下限位則再判斷井中是否有水，接著如果判得井中有水就執(zhí)行上水工作。經(jīng)過一個延時程序后再執(zhí)行下一次循環(huán)。 （ 2） 有所不同的是在執(zhí)行到判得檢測值大于下限 位時不執(zhí)行上述循環(huán)，而是再判斷之前水泵的工作狀態(tài)，如果之前水泵是 上水 狀態(tài) 則 轉(zhuǎn)到判斷井中是否有水，接著再執(zhí)行上水工作，否則繼續(xù)循環(huán)保持水泵停機 狀態(tài)。 （ 3） 當(dāng)水塔中的水高出上限位，此時執(zhí)行斷 開繼電 器這一指令 ， 讓水泵停機 。到此，上水工作完成。繼續(xù)循環(huán)檢測，用戶用水會使 水塔 水位低于上限值，這時 再執(zhí)行判斷之前水泵是否在上水 狀態(tài) ，如果判得之前水泵沒在上水 狀態(tài) 則繼續(xù) 執(zhí)行 循環(huán) 判斷 ，如此一來就保證了低于水位下限時 水泵開始上 水，并一直上 水達到上限位為止。再保持 水塔 水位 用到低于下限位時 開始打水。 2 出現(xiàn)故障時： （ 1） 當(dāng)井中水位傳感器檢測到井中缺水時會調(diào)用報警子程序， 在液晶屏上顯示“井中缺水”字樣，并響起蜂鳴器，同時斷開控制水泵的繼電器 。再執(zhí)行一個長 延時子程序，等待井中積攢下足夠的水后再執(zhí)行上 水工作。 （ 2） 當(dāng) 判斷 AD 值始終保持不變 次數(shù)達到十次時 ，則需要再判斷控制水泵的繼電器 是否一直吸合，如果滿足這兩個條件則 可判知水泵可能出現(xiàn)故 障，這時就需要液晶顯示“水泵故障”，同時蜂鳴報警，并立即斷開控制水泵的繼電器。 6 實驗仿真結(jié)果 根據(jù)所設(shè)計系統(tǒng)的軟件流程圖，編寫相應(yīng)的程序在 kill 軟件環(huán)境下實 現(xiàn) 仿真，并且還通過 51 單片機實驗開發(fā)板進行了模擬實驗 。 實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)能 夠 實現(xiàn)水位檢測、電機故障檢測、處理和報警等功能，具有良好的檢測控制功能，可移植性和擴展性強。 7 結(jié)束語 該系統(tǒng)設(shè)計是基于在單片 機嵌入式系統(tǒng) 基礎(chǔ)上 而設(shè)計的，充分利用單片機強大控制功 能 ，該檢測控制系統(tǒng) 經(jīng)過 軟件 仿真實驗和 單片機實驗 開發(fā)板模擬實驗 ， 基本 實現(xiàn)了 水位 模擬 檢測、電機故障 模擬 檢測、處理和報警等功能 。 進一步優(yōu)化 了 系統(tǒng) 軟硬件整體功能 ，可 實時實現(xiàn) 水塔自動 控制，因此，該系統(tǒng)在水塔 自動控制 領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 致 謝 經(jīng)過半個 多 月的匆忙準(zhǔn)備，我們組所選的“基于 51單片機控制的水塔自動供水系統(tǒng)”終于小有所成。在這期間非常感謝我的導(dǎo)師陳毅鵬老師和張慧明 老師，還有所有培育過 我的老師們！是他們悉心指導(dǎo)、耐心教誨下才讓我逐漸發(fā)現(xiàn)知識的“廬山 真面目”，并從中體驗到了學(xué)習(xí)研究過程中所帶來 的巨大樂趣。這些天 我還體悟到一個道理 ：任何 一件偉大的 事情都是由若干個細(xì)節(jié)堆砌而成的， 要想取 得最后的成功，那就必須把握好中間過程的每 一 個細(xì)節(jié)。 同時 在這里我 也要感謝我的隊友們，是大家的 共同 努力才贏得了這次小小的勝利，團隊的力量是偉大的，三人行必有我?guī)熝伞? 路漫漫 其修遠(yuǎn)兮，吾 將上下而求索！在今后的工作學(xué)習(xí)中我會深深的記住并運 用此次獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，相信 以后的日子里 在該行業(yè)領(lǐng)域我 會有更大的收獲。 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 附 錄 附錄 1 PCB 原理 圖 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 附錄 2 C 程序 include include define uchar unsigned cha