【正文】 imple, low cost, high sensitivity, significant energy is used in various kind of ideal equipment for highlevel liquid storage. Key words: SCM Automatic monitoring Circuit Contr 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） III 目 錄 第 1 章 緒 論 ....................................................... 1 研究背景 ...................................................... 1 研究的目的及意義 .............................................. 3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................ 4 第 2 章 總體方案論證 ................................................. 6 設(shè)計(jì)思路 ...................................................... 6 系統(tǒng)方案論證 .................................................. 6 方案論證 ...................................................... 8 第 3 章 各單元電路設(shè)計(jì) ............................................... 9 系統(tǒng)工作原理 .................................................. 9 單片機(jī)的選擇 .................................................. 9 單片機(jī)選擇 ................................................. 9 最小系統(tǒng)電路 .............................................. 14 傳感器的選擇 ................................................. 18 穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì) ............................................... 20 光報(bào)警顯示電路 ............................................... 21 繼電器控制水泵加水電路 ....................................... 23 功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離 .................................. 23 光電耦合器簡(jiǎn)介 ............................................ 24 繼電器簡(jiǎn)介 ................................................ 24 水泵的介紹 ................................................ 25 電源電路 ..................................................... 26 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） IV 看門(mén)狗電路 ................................................... 27 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) .................................................... 32 程序流程圖 ................................................... 32 源 程序 ....................................................... 33 總 結(jié) .............................................................. 35 致 謝 .............................................................. 36 參考文獻(xiàn) ............................................................ 37 附錄 1 系統(tǒng)原理圖 ................................................... 39 附錄 2 系統(tǒng)總程序 ................................................... 40 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 1 第 1章 緒 論 研究背景 傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)大多采用水塔 、高位水箱或者增壓設(shè)備，用水泵高出實(shí)際用水高度的揚(yáng)程來(lái)提升水位高度，以保證又足夠的用水量。 單片機(jī)誕生于 20世紀(jì) 70年代末 ， 是一種集成在 電路 芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器ROM、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 遠(yuǎn)古時(shí) 代，人們逐水而居。 ASMIC技術(shù)的啟動(dòng)與發(fā)展 。低水位時(shí)送給單片機(jī)一個(gè)高電平，驅(qū)動(dòng)水泵加水，紅燈亮；正常范圍的水位時(shí)，水泵加水，綠燈亮；高水位時(shí)，水泵不加水，黃燈亮。 2051 還增加了在零頻下工作的靜態(tài)邏輯方式及兩種軟件可選的省電 模式。引腳功能說(shuō)明如下： Vcc —— 供電電源。 表 31 P3口提供的第二功能 P3口線 第二功能 RXD(串口輸入 ) TXD(串口輸出 ) INT0(外部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0(外部定時(shí)輸入 0) T1(外部定時(shí)輸入 1) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 RST —— 復(fù)位輸入端。 P1 口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供 20mA 的灌電流驅(qū)動(dòng)能力 , 其鎖存器寫(xiě) 1 時(shí)可作為輸入口。 如圖 36所示。 2. 方案二： 傳感器使用 SY9411LD型變送器。其發(fā)光機(jī) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 22 理是當(dāng)在 PN結(jié)兩端注 入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子－空穴對(duì)）在擴(kuò)散過(guò)程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過(guò)程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過(guò)程。當(dāng) 水位在低水位時(shí)單片機(jī)給 電耦合器驅(qū)動(dòng) Q3導(dǎo)致繼電器閉合從而讓 220V的交流電接通使水泵加水 。 圖 315為常用繼電器實(shí)物圖。 防止 MCU 死機(jī) . 看門(mén)狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說(shuō)程序跑飛 。 如圖 316 所示 ， NE556 內(nèi)部的兩個(gè) 555 電路接成了間接反饋式無(wú)穩(wěn)態(tài)自激多諧振蕩器形式 。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 37 參 考 文 獻(xiàn) [1] 劉湘濤、 江世明編《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 [M]. 電子工業(yè)出版社， 2021 年 8月 [2] 何希才 . 傳感器及其應(yīng)用實(shí)例 [M]. 2021 年 9月 、 第 1版 、 機(jī)械工業(yè)出版社 。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺(jué)到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。 （ 3） 設(shè)計(jì) T0 溢出所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。 (3) 水泵劇烈震動(dòng)，可能是在電動(dòng)轉(zhuǎn)子不平衡，或者聯(lián)軸器結(jié)合不良，軸承磨損、彎曲；也可能是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件松馳、破裂和管路支架不牢等引起。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。 繼電器控制水泵加水電路 功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開(kāi)關(guān)量的控制，這些開(kāi)關(guān)量一般經(jīng)過(guò)微機(jī)的 I／ O輸出，而 I／ O的驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不足以驅(qū)動(dòng)一些點(diǎn)磁執(zhí)行器件，需加接驅(qū)動(dòng)介面電路，為避免微機(jī)受到干擾，須采取隔離措施。如果是低電平送給 R12 則 R1 Q D Q4 均不能導(dǎo)通 ,于 是 R13 導(dǎo)通將把高于 的高電平穩(wěn)定的送給單片機(jī)。 在制作的過(guò)程當(dāng)中我們用 PVC塑料管包扎起來(lái)，在外部不要露出銅線，而是采用插針的辦法接到 PCB版上去。 復(fù)位電路的連接方式有 三 種：一、上電復(fù)位 —— 單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)，確定單片機(jī)的起始工作狀態(tài)。片內(nèi)有 2 K字節(jié)的閃速程序存儲(chǔ)器 (采用電擦除編程 , 可重復(fù)編程 1000次 ,數(shù)據(jù)可保 10年 ),除沒(méi)有 P0口、 P2口外 ,具 有 8031所有功能結(jié)構(gòu) ,即一片 AT89C2051相當(dāng)于 803 373 、 2716 組成的最小系統(tǒng)。 P3口輸出緩沖器能吸收 20mA灌入電流，當(dāng)向端口 P3寫(xiě)入電平 “1” 時(shí)，可用作輸入端口。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 11 10) 可編程串行通道。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī) 選擇 1. 方案一：我們選用 AT89C2051 作為我們的控制芯片。近年來(lái)單片機(jī)在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且在各行各業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)過(guò)程中擔(dān)任著重要角色。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 5 ISP及基于 ISP的開(kāi)發(fā)環(huán)境 。引起了老百姓的抱怨 水用完只前，不知道水已經(jīng)很少，待用完后才知曉，如果是急需水的情況下，那就十分麻煩要等加水后才有水用；加水的過(guò)程當(dāng)中，還需要人時(shí)刻檢查水位情況，以防止水量超過(guò)最高水位線；所以這一切問(wèn)題的存在，都在呼喚一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的高塔 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 4 水位檢測(cè)報(bào) 警控制系統(tǒng)的誕生 。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 智能儀器 儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng) 用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的 傳感器 ，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、 功率 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。 它能自動(dòng)完成水位檢測(cè)、光報(bào)警、上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較 理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。 單片機(jī)又稱 單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。 可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他 音響 視頻器材、再到 電子秤 量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。水在人們正常生活和生產(chǎn)中始終如一的起著至關(guān)重要 、 無(wú)可取代的 作用 。 單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、光報(bào)警技術(shù)以及弱電控制強(qiáng)電的技術(shù) 。其中，在閑置模式下， CPU 停止工作，但 RAM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)仍然在工作。 GND —— 電路地。振蕩器工作時(shí)，該引腳上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平可復(fù)位 2051。 AT89C2051 的P3 口為七位雙向 I/ O 口 , 有內(nèi)部上拉電阻 , P3 口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供20mA 灌電流驅(qū)動(dòng)能力 , 其鎖存器寫(xiě) 1 時(shí)可作輸入口。三、復(fù)合復(fù)位電路 —— 將上電復(fù)位電路和