【正文】 2 R CA / D 0 8 0 4 轉(zhuǎn)換液壓傳感器 L C D 顯示井中缺水傳感檢測(cè)菜單按鍵輸入蜂鳴報(bào)警水泵電磁閥 圖 1 系統(tǒng) 原理框圖 3 工作原理 基于 51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 液位控制 的控制 器是以 STC89C52RC 芯片為核心，由鍵盤、LCD1602 液晶 顯示、 ADC0804 模數(shù) 轉(zhuǎn)換、 液壓 傳感器 、開 關(guān) 電源 、蜂鳴報(bào)警、電磁繼電器 等 部分 組成。根據(jù)監(jiān)控對(duì)象的特征，要求實(shí)時(shí)檢測(cè)水 塔 的液位高度，并與開始預(yù)設(shè)定 的上、下限 值做比較，由單片機(jī)控制固態(tài)繼電器的開斷進(jìn)行液位的調(diào)整，最終達(dá)到液位的預(yù)設(shè)定值 范圍內(nèi) 。 (2)復(fù)雜控制器控制方式。 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較 及論證 對(duì)于液位進(jìn)行控制的方式有很多，而應(yīng)用較多的主要有 2種，一種是 通過 簡(jiǎn)單的機(jī)械 控制裝置 來實(shí)現(xiàn) ， 而另 一種是 由 復(fù)雜的控制器 來 控制 。目前，控制水塔水位方法較多，其中較為常用的是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，使水塔內(nèi)水位保持恒定，以保證連續(xù)正 常地供水。 單片機(jī)開發(fā)出的各種產(chǎn)品遍布于我們?nèi)粘Ｉ?中的每個(gè)角落。這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。雖然單片機(jī)只有一個(gè)芯片，但無論從組成還是從功能上看，它已具備了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，是一個(gè)簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)。 為了加深對(duì)單片機(jī) 智能型控制器的了解，經(jīng)過 綜合分析 ，本次設(shè)計(jì) 最終選取了由51 單片 機(jī) 控制的智能型液位控制器作為研究項(xiàng)目， 本文對(duì)單片機(jī)水塔水位控制系統(tǒng)進(jìn)行 了整體 設(shè)計(jì)，完成 了 單片機(jī)水塔水位控制系統(tǒng)硬件接線圖和流程圖以及單片機(jī) 內(nèi)部 控制程序設(shè)計(jì)，并完成了開發(fā)板模擬仿真過程 。實(shí)際供水過程中要確保水位在允許的范圍內(nèi)浮動(dòng)，應(yīng)采用 水壓監(jiān)測(cè)來 控制水位。兩種方式的 實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)介 如下： (1)簡(jiǎn)單的機(jī)械式控制方式。這種控制方式是通過安裝在水 塔 出口管道上的壓力傳感器 來 把出口 水 壓 變成標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電信號(hào)的模擬信號(hào)， 再 經(jīng)過前置放大、 A／ D轉(zhuǎn)換模塊 變換成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī) 中 ， 而后 經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算和給定參量的比較，進(jìn)行 PID運(yùn)算，得出調(diào)節(jié)參量； 最后 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)電機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到控制水箱液位的目的。檢測(cè)值若高于上限設(shè)定值時(shí)，要求報(bào)警， 同時(shí) 斷開繼電器， 使 水泵停止上水；檢測(cè)值若低于 下限設(shè)定值，要求報(bào)警， 同時(shí) 開啟繼電器，控制水泵開始上水。工作過程如下： 水塔 液位發(fā)生變化時(shí)，引起 水塔中液壓傳感器的輸出電壓 值 變化， 即把 壓力 變化量轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)；該信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大電路放大后變成幅度為 0～ 5 V 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入 A／ D 轉(zhuǎn)換器， A／ D 轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào) 量 變成數(shù)字信號(hào)量， 再 由單片 機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)定要求控制輸出，同時(shí)由 液晶屏 顯示液位高度。 STC89C52 單片機(jī) 簡(jiǎn)介 單片機(jī)采用 的是由 STC公司生產(chǎn)的雙列 40腳 STC89C52RC芯片。 其中 在這里我們把 P0口連接 LCD1602液晶顯示屏 ； P1口用于 A／ D轉(zhuǎn)換； P2口用于控制電磁閥 、 蜂鳴報(bào)警和鍵盤輸入 ； P3口 用于讀寫控制和中斷等。 圖 3 74HC573 管腳圖 ADC0804 簡(jiǎn)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(jī)直接接口。CS與 WR同時(shí)有效時(shí)啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束產(chǎn)生 INTR 信號(hào)（低電平有效），可供查詢或者中斷信號(hào)。 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(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字量。 +5V電源為單片機(jī)電源， +24V電源為開關(guān)量輸出電源，兩個(gè)電源是隔離的。 圖 5 單片機(jī)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(cè)配合完成單片機(jī)內(nèi)部程序的運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)低價(jià)位高功能，在此 我們 通過氣壓傳感器改制了一個(gè)液壓傳感器。其引腳分布如圖 3所示。 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(jī)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(jī)功耗，提高供電效率成為一個(gè)亟待解決的問題。下面是對(duì)開關(guān)電源基本原理的簡(jiǎn)單介紹。 圖 11 調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理 對(duì)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。這樣，只要我們?cè)O(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(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。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。下一步再判斷 AD轉(zhuǎn)換是否是首次啟動(dòng)，是首次啟動(dòng)就直接判斷測(cè)量值是否小于預(yù)設(shè)的上限位 AD值，如果此時(shí)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。到此，上水工作完成。再執(zhí)行一個(gè)長(zhǎng) 延時(shí)子程序，等待井中積攢下足夠的水后再執(zhí)行上 水工作。 7 結(jié)束語 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于在單片 機(jī)嵌入式系統(tǒng) 基礎(chǔ)上 而設(shè)計(jì)的，充分利用單片機(jī)強(qiáng)大控制功 能 ，該檢測(cè)控制系統(tǒng) 經(jīng)過 軟件 仿真實(shí)驗(yàn)和 單片機(jī)實(shí)驗(yàn) 開發(fā)板模擬實(shí)驗(yàn) ， 基本 實(shí)現(xiàn)了 水位 模擬 檢測(cè)、電機(jī)故障 模擬 檢測(cè)、處理和報(bào)警等功能 。這些天 我還體悟到一個(gè)道理 ：任何 一件偉大的 事情都是由若干個(gè)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(gè)細(xì)節(jié)。 //IO 口定義 sbit diola=P2^5。 //蜂鳴器驅(qū)動(dòng)線 sbit LCD_RS = P3^5。 uchar code cdis1[ ] = { PLEASE CHECK }。 unsigned char data deep_alarm[2] = {0x0a,0xff}。 unsigned char code mytab2[8] = {0x01,0x1b,0x1d,0x19,0x1d,0x1b,0x01,0x00}。_nop_()。//數(shù)據(jù)存放位置 void Disp_deep_alarm(uchar addr,uchar num)。 void deep_pare()。 y _nop_()。 LCD_RW = 1。0x80)。 /***********************************************************/ void lcd_wcmd(uchar cmd) { delay1(10)。 _nop_()。 LCD_EN = 1。 /***********************************************************/ void lcd_wdat(uchar dat) { delay1(10)。 P0 = dat。 LCD_EN = 0。 //16*2 顯示， 5*7點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù) delay1(5)。 delay1(5)。 //移動(dòng)光標(biāo) delay1(5)。 //數(shù)據(jù)指針 =80+地址變量 } /***********************************************************/ /*us級(jí)延時(shí)函數(shù) /***********************************************************/ void Delay(unsigned int num) { while( num )。 P0=0。 //關(guān)閉 ADCS 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 Delay(10)。a) 。 //這里把顯示部分放這里的原 wela=1。 //AD 讀使能 sl=P1。 deep_data[0] = sl 。 display[0]=(display[4]*10/16)+0x30。 display[3]=display[4]/100+0x30。 if(display[3]==0x30) //高位為 0，不顯示 { display[3]=0x20。 lcd_pos(0x07)。 //個(gè)位數(shù)顯示 lcd_wdat(39。 //小數(shù)位數(shù)顯示 lcd_wdat(39。 for (y=0。 //BEEP 取反 }。 lcd_init()。m++)。m16。 Disp_deep_alarm(0x43,0)。 display1[0]=deep_alarm[num]%100。 lcd_wdat(display1[2])。 //50ms 定時(shí) TL0=0x00。 }。 lcd_wdat(0x20)。 if(deep_p deep_alarm[1]) //比較 TL 值 { pare_tl=1。 count=deep_alarm[0]。 //小喇叭閃動(dòng) beep()。 } } /*********************************************************/ // 深 度報(bào)警值閃動(dòng) /*********************************************************/ void Set_tempalarm_Flash(uchar addr,uchar num) { if(flag) { deep_alarm[num]=count。 lcd_wdat(0x20)。 TMOD=0x01。 ET0=1。=0x1F。 //讀取當(dāng)前溫度 Delay(50000)。 }//end of while(1) } //end of main() 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 參考文獻(xiàn) ： （ 1）胡壽松主編 .自動(dòng)控制原理 .第四版 .北京：科學(xué)出版社， 2022 年 （ 2）劉豹主編 .現(xiàn)代控制理論 .第二版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022年 （ 3）朱曉青主編 .過程檢測(cè)控制技術(shù)與應(yīng)用 .北京：冶金工業(yè)出版社， 2022年 （ 4）李朝青編著 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .簡(jiǎn)明修訂版 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