【正文】 定時(shí)器產(chǎn)生，由單片機(jī) I/O口輸出，考慮到外接存在的各種干擾信號(hào)，因此在信號(hào)輸出級(jí)采用光電隔離的方式，從而保證外界的干擾信號(hào)對(duì)傳感器內(nèi)部系統(tǒng)不會(huì)造成干擾。 在芯片的輸出端增加了瞬態(tài)電壓抑制器，能夠很好的抑制總線上的浪涌電壓，從而保證通訊芯片免受其害，造成不可恢復(fù)的后果。以免影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作或工作處于臨界點(diǎn)。 該傳感器可通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)地顯示被測(cè)容器內(nèi)當(dāng)前液位的高度，具有液位高于上限設(shè)定值報(bào)警和低于下限設(shè)定值報(bào)警功能，具有（ 200~1000） HZ 的頻率輸出功能，具有 RS485 總線通訊功能，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，具有紅外遙控功能等。這個(gè)功能主要是方便工程維護(hù)人員在不使用其他儀器的情況下方便地查看頻率輸出情況，以更快的速度解決現(xiàn)場(chǎng)問題而設(shè)。為節(jié)省單片機(jī)的 I/O口，所以顯示采用譯碼器控制的方式，若不采用譯碼器位選信號(hào)將需要 4個(gè) I/O口，采用譯碼器后位選信號(hào)僅需要 3個(gè) I/O口，這樣就可以節(jié)省出一個(gè) I/O 口做其他用途。能直接將傳感器測(cè)量到的多路微小信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 3 V 電壓時(shí) , 最大功耗為 1 mW , 等待模式下電源電流僅為 8uA。 頻率輸出由內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)，由 I/O口輸出。同時(shí)在輸出端增加發(fā)光二極管作為頻率輸出指示，能夠比較直觀的觀察到有無頻率輸出，便于現(xiàn)場(chǎng)查找原因和解決問題。 考慮到總線上有可能會(huì)出現(xiàn)不可知的干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)造成干擾，使單片機(jī)系統(tǒng)誤工作或無法正常工作，因此在單片機(jī)系統(tǒng)與總線芯片之間增加光耦以達(dá)到光電隔離的目的，避免干擾信號(hào)經(jīng)總線電路進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)中需要 5V和 6V 和 12V三個(gè)電壓等級(jí)的直流電壓，考慮到現(xiàn)場(chǎng)一般只有交流 220V和交流 380V 電壓，為方便使用這里需要對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換；首先需將 220V 交流電壓轉(zhuǎn)換為 9 12V 交流電壓，這里需要選擇變壓器，然后將交流 12V電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，這里需要用到整流橋，為了減小該直流電壓的脈動(dòng)，還需要增加濾波電容。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在 12V直流電壓的輸出端需要增加 12V 轉(zhuǎn) 12V的直流穩(wěn)壓隔離電源模塊，這樣既起到了穩(wěn)壓的目的同時(shí)也起到了與電網(wǎng)隔離的目的，就能 夠保證直流 12V 電壓的穩(wěn)定性，間接保證直流 5V和直流 6V 電壓的穩(wěn)定性，從而保證單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 ● 工作電壓 ； ● 全靜態(tài)時(shí)鐘 0到 33MHZ； ● 三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密； ● 32個(gè)可編程 I/O口線； 10 ● 3個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； ● 6個(gè)中斷源（ 2個(gè)外部中斷， 3個(gè)定時(shí)器中斷， 1個(gè)串行中斷）； ● 全雙工 UART串行口； ● 低功耗支持 Idle和 Powerdown方式； ● Powerdown方式支持中斷喚醒； ● 內(nèi)部集成看門狗，使用戶的應(yīng)用系統(tǒng)更堅(jiān)固； ● 雙數(shù)據(jù)指針； ● 上電復(fù)位標(biāo)志； ● 雙數(shù)據(jù)指針式數(shù)據(jù)操作更加快捷方便； ● 較高的處理速度，最高可使用 33MHZ的晶振頻率； ● 封裝形式為 DIP40。 電路介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源三個(gè)部分組成，滿足以上三個(gè)條件單片機(jī)系統(tǒng)才能夠正常工作。由于本設(shè)計(jì)中選擇的晶振頻率為 ,因此由 下面計(jì)算可得： 由 頻率 ： f=； 得 周期 ： t=1/f=1/(*106)=*108S； 得機(jī)器周期： T=12t=12**108=*106S； 所以復(fù)位時(shí)間必須滿足： 3τT； 即： τT/3=*107S； 計(jì)算時(shí)間常數(shù) τ： 選擇電阻為 10KΩ，電容為 ； τ=R*C=10*103**106=1*103S； 這里 3τT,所以單片機(jī)能夠正常復(fù)位。 為使 RS485 通訊時(shí)的誤碼率為 0，顧 本設(shè)計(jì)中所選的晶體振蕩器的 頻 率為： 。 當(dāng) S1為 0時(shí)，不論 /S2和 /S3以及 （ A0、 A A2） 為什么狀態(tài)，輸出端均為 1，當(dāng) /S2和 /S3為 1時(shí)，不論 S1以及 （ A0、 A A2） 為什么狀態(tài)，輸出端均為 1。設(shè)計(jì)中三極管的型號(hào)必須為 PNP 型，這里選擇 9012 三極管來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。 硬件介紹 設(shè)計(jì)中使用單片機(jī)的 ～ 口作為 74LS138 的控制端，為保證 74LS138 正常工作因此這里使能控制端 SA接 VCC， SB和 SC接地。 圖 25 數(shù)碼管內(nèi)部電路 模擬 原理圖 圖 26 數(shù)碼管顯示電路 RVCCDQR2Port1Port2A1B2C3SA6SB5SC4GND8Y77Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015VCC16U274LS1384K7R34K7R44K7R54K7R6Y0Y2Y3Y1GNDVCC_51KR13VCC_5138_A138_B138_Ca1b2c3d4e5f6g7dp8cp19cp210cp311cp412D6四位數(shù)碼管VD19012VD29012VD39012VD49012Y1 Y0Y2Y3VCC_51KR71KR81KR91KR101KR111KR12SMG_ASMG_BSMG_CSMG_DSMG_ESMG_FSMG_GSMG_DP1KR321KR33 15 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路 參數(shù)介紹 本設(shè)計(jì)中需要存儲(chǔ)一些設(shè)置參數(shù)，并且需要在斷電后重新上電數(shù)據(jù)仍然存在。 主要技術(shù)參數(shù)如下： ● 工作電壓： ～ ； ● 最大輸出電流： 5mA； ● 輸入 /輸出引腳兼容 5V； ● 應(yīng)用在內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 8kB； ● 通訊接口： 二線串行接口 ； ● 輸入引腳經(jīng)施密特觸發(fā)器濾波抑制噪聲 ； ● 通訊方式： 雙向數(shù)據(jù)傳輸 ； ● 兼容性： 兼容 400KHz（ , ） ； ● 支持硬件寫保護(hù) ； ● 高可靠性：讀寫次數(shù)： 1,000,000 次 – 數(shù)據(jù)保存： 100 年 ● 工作溫度： 55℃ ～ +125℃； 硬件介紹 表 22 AT24C08 引腳說明 引腳序號(hào) 引腳名稱 引腳功能 1 A0 器件地址輸入端 2 A1 3 A2 4 GND 電源地 5 SDA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 6 SCL 串行時(shí)鐘輸入 7 VP 寫保護(hù)使能端 8 VCC 電源 芯片是一款 IIC 接口的 EEPROM，引腳功能如上表 22 所示。本設(shè)計(jì)中僅需 16 要一片存儲(chǔ)芯片即可，因此這里選擇存儲(chǔ)器的地址為 0，即此時(shí) A0～ A2 引腳全部接地。 %F 12） Ω； ● 輸出阻抗：（ 120177。H 知，若要求體積首席需要計(jì)算出圓柱形液位管內(nèi)管的底面積； 由： S=πH ； 由： m=ρH ； 可以計(jì)算出不同高度對(duì)應(yīng)的液體質(zhì)量。這里就需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。該芯片還包括 2通道差分輸入（ AD7705）和 3 種偽差分通道輸入（ AD7706）。當(dāng)電源電壓為 5V、基準(zhǔn)電壓為 時(shí)，這二種器件都可將輸入信號(hào)范圍從 0～ +20mV 到 0～ + 的信號(hào)進(jìn)行處理。 10mV 到177。該器件還包括自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)選項(xiàng)，以消除器件本身或系統(tǒng)的增益和偏移誤差。 硬件介紹 本設(shè)計(jì)中使用的 AD7705 封裝形式為 TSSOP，為得到更高的采樣數(shù)據(jù)的精確度，這里采用兩線制差分信號(hào)輸入方式，使用 AIN1（ +）和 AIN()作為傳感器模擬信號(hào)輸入端，各管腳的具體功能如下表 23 所示。 主要參數(shù)介 紹如下： ●封裝形式： SO8， ●內(nèi)部頻率補(bǔ)償， ●直流電壓增益高 (約 100dB)， ●單位增益頻帶寬 (約 1MHz)， ●電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3— 30V)；雙電源 (177。模擬信號(hào)中閑置引腳不宜懸空處理，特別是在電磁干擾較強(qiáng)或有高頻電路的環(huán)境中，會(huì)對(duì)輸出信號(hào)造成很大的干擾 ，因此這里把運(yùn)放閑置的輸入和輸出腳做接地處理，給其一個(gè)穩(wěn)定的地信號(hào)，防止其對(duì)輸出造成干擾，使采樣信號(hào)不準(zhǔn)確。 TL431 是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源。 ％ ，典型值 25℃（ TL431B） ； ● 低動(dòng)態(tài)輸出阻抗，典型 ； ● 負(fù)載電流能力 to 100mA； ● 等效全范圍溫度系數(shù) 50 ppm/℃典型 ； ● 溫度補(bǔ)償操作全額定工作溫度范圍 ； ● 低輸出噪聲電壓 。為了減少干擾，采用的是價(jià)格SCLK1MCLK IN2MCLK OUT3CS4RESET5AIN2(+)6AIN1(+)7AIN1()8REF IN(+)9REF IN()10AIN2()11DRDY12DOUT13DIN14VDD15GND16U4AD770530pFC1030pFC1112Y2GNDGNDVCC_5GNDVCC_5GNDGNDGNDQ1GND1KR15VCC_5REFREFC12C13GNDGNDSCLKDINDOUTDRDYS+SVCC_5GNDC15C1612+3U11ALM35876+548U11BLM358C17C18GNDGNDGNDGNDVCC_51KR28 23 便宜性能可靠的一體化紅外接收頭 (HS0038， 它接收紅外信號(hào)頻率為 38kHz，周期約 26μ s) 接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形得到 TTL 電平的編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對(duì)象。為防止電源波動(dòng)對(duì)接收器造成干擾，在接收器的電源與電源地之間加 10uf 電容加以濾波，電路圖如圖 214 所示。本設(shè)計(jì)中頻率信號(hào)的范圍為（ 200～ 1000） HZ，該光耦完全能夠滿足設(shè)計(jì)需求。為便于觀察頻率信號(hào)的輸出情況，特在信號(hào)輸出級(jí)增加信號(hào)輸出指示燈。在頻率輸出電路中已經(jīng)對(duì) PC357 做過介紹，所以在本章節(jié)中將不再重復(fù)介紹該光耦，主要針對(duì)光耦 PC410 和通訊芯片 MAX3082 做具體介紹。下面就對(duì) PC410光耦的主要參數(shù)介紹如下： ● 正向電流：小于等于 20mA； ● 反向電壓：小于等于 5V； ● 輸入功率：小于等于 40mW； ● 電源電壓：不超過 7V； ● 輸出電流：小于等于 50mA； ● 輸出功率：小于等于 85mW； ● 輸入 /輸出隔離電壓： ； ● 響應(yīng)速度： 10Mb/S； ● 共模抑制比： 10kv/us。 RS485 信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，由于傳輸電纜和芯片的阻抗不同，即為不同的兩種介質(zhì)，因此當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入兩種不同的介質(zhì)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射現(xiàn)象，干擾數(shù)據(jù)的正常傳輸。 聲報(bào)警采用蜂鳴器，優(yōu)點(diǎn)在于體積較小，便于安裝；響度較高，足以傳遞較遠(yuǎn)的距離，便于做業(yè)人員發(fā)現(xiàn)故障液位傳感器所在位置，主要參數(shù)介紹如下： ● 工作電壓： 12V； ● 工作電流：小于 20mA； RO1RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8U5MAX308213456U6PC41013 456U7PC41012 34U8PC3571KR16GND21KR17VCC_485VCC_4851KR18VCC_485GND2GND1KR19VCC_5RXDTXD485_ENVCC_485GND210R2010R2112VD5TVS12VD6TVS12VD7TVSGND2GND2RS485_ARS485_B1KR22VCC_51KR23VCC_5D9LED01KR27VCC_485D10LED01KR28VCC_485120R35S1 28 ● 響度：距離 1m，響度大于 80dB； ● 直徑： 。 圖 218 聲光報(bào)警電路 電源電路 參數(shù)介紹 首先考慮交直流轉(zhuǎn)換，這里需要變壓器和整流橋。 整流橋 本設(shè)計(jì)中所使用的整流橋的型號(hào)為 KBP307，該整流橋 具有體積小的特點(diǎn)，適合電路板裝焊， 主要參數(shù)介紹如下： ● 最大可重復(fù)反向峰值電壓： 1000V； ● 最大均方根電壓： 700V； ● 最大直流阻斷電壓： 1000V； ● 最大正向平均整流電流： 3A； ● 正向峰值浪涌電流： 80A； ● 最大正向電壓降： ； ● 最大反向漏電流：