【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)展。但其位數(shù)不一定會繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有了 32 位單片機(jī)，但使用的并不多 。可以預(yù)言，今后的單片機(jī)將是功能更強(qiáng)、集成度更高而功耗更低，以及使用更方便。 最小系統(tǒng)的應(yīng)用 單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展是以基本的最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，故應(yīng)首先熟悉最小應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。實際上內(nèi)部帶有 4KB 程序存儲器的 8051 或 8751 單片機(jī)本身就是一個最簡單的最小系統(tǒng)，許多實際應(yīng)用系統(tǒng)就是這種成本和體積小的單片機(jī)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高性能的控制。對于目前國內(nèi)較多的內(nèi)部無程序存儲器的芯片 8031 來說，則要用外接程序存儲器的方法才能構(gòu)成一個最小應(yīng)用系片內(nèi)帶程序存儲器的 8031， 8751 本身即可構(gòu)成一片最小系統(tǒng)，只要將單片機(jī) 接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，同時 /EA 接高電平， ALE,/PSEN 信號不用，系統(tǒng)就可以工作。 該系統(tǒng)的特點如下： (1)系統(tǒng)有大量的 I/O 線可供用戶使用 P0,P1,P2,P3 都可以作為 I/O 口使用。 (2)內(nèi)部存儲器的容量有限，只有 128B 的 RAM 和 4KB 的程序存儲器。 (3)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)具有特殊性，由于應(yīng)用系統(tǒng)的 P0 口， P2 口在開發(fā)時需要作為數(shù)據(jù)，地址總線，故這兩個口上的硬件調(diào)式只能用模擬的方法進(jìn)行。 8051 的應(yīng)用軟件必須依靠廠家用掩膜技術(shù)置入，故一般只適用于可作大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)。 單 片機(jī) 的選用 由于該設(shè)計系統(tǒng)較為簡單，應(yīng)選 擇價格低廉，比較常見的單片機(jī)，因此綜上所述單片機(jī)型號可以選用 AT89C51。 電磁閥的分類 與選擇 電磁閥的分類 ： 直動式電磁閥： 原理：通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 特點：在真空、負(fù)壓、零壓時能正常工作，但通徑一般不超過 25mm。 分布直動式電磁閥： 原理：它是一種直動和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒有壓差時 ，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門打開。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動壓差時，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開；斷電時，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動，使閥門關(guān)閉。 特點： 在零壓差或真空、高壓時亦能可 *動作，但功率較大，要求必須水平安裝。 先導(dǎo)式電磁閥： 原理：通電時，電磁力把先導(dǎo)孔打開，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周圍形成上低下高的壓差，流體壓力推動關(guān)閉件向上移動，閥門打開；斷電時，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口 壓力通過旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周圍形成下低上高的壓差，流體壓力推動關(guān)閉件向下移動，關(guān)閉閥門。 特點： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件。 ，分為六個分支小類： 直動膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步直動活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。 電磁閥在選型時的注意事項 一：適用性 管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號中標(biāo)定的介質(zhì)一致。 流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。 電磁閥允許液體 粘度一般在 20CST 以下，大于 20CST 應(yīng)注明。 工作壓差，管路最高壓差在小于 時應(yīng)選用如 ZS,2W,ZQDF,ZCM 系列等直動式和分步直動式；最低工作壓差大于 時可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。 流體清潔度不高時應(yīng)在電磁閥前安裝過濾器，一般電磁閥對介質(zhì)要求清潔度要好。 注意流量孔徑和接管口徑；電磁閥一般只有開關(guān)兩位控制；條件允許請安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時要定制 電磁閥的開閉時間調(diào)節(jié)。 注意環(huán)境溫度對電磁閥的影響 電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許177。 10%左右，必須注意交流起動時 VA 值較高。 二、可靠性 電磁閥分為常閉和常開二種；一般選用常閉型，通電打開，斷電關(guān)閉；但在開啟時間很長關(guān)閉時很短時要選用常開型了。 壽命試驗，工廠一般屬于型式試驗項目，確切地說我國還沒有電磁閥的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時慎重。 動作時間很短頻率較高時一般選取直動式，大口徑選用快速系列。 三、安全性 一般電磁閥不防水，在條件不允許時請選 用防水型，工廠可以定做。 電磁閥的最高標(biāo)定公稱壓力一定要超過管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會 縮短或產(chǎn)生其它意外情況。 有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（ SLF）電磁閥。 爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。 四、經(jīng)濟(jì)性 有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。 電磁閥的選型 電磁閥選型首先應(yīng)該依次遵循安全性，可靠性，適用性，經(jīng)濟(jì)性四大原則，其次是根據(jù)六個方面的現(xiàn)場工況 (即管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動作方式、特殊要求進(jìn)行選 擇 )。 選型依據(jù)： 一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格 (即 DN)、接口方式 按照現(xiàn)場管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑 (DN)尺寸。 接口方式，一般 DN50 要選擇法蘭接口，≤ DN50 則可根據(jù)用戶需要自由選擇。 二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組 腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級不銹鋼材質(zhì)電磁閥。 高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。 流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液 態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于 DN25 訂貨時一定要區(qū)分開來。 流體粘度：通常在 50cSt 以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。 三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種 公稱壓力：這個參數(shù)與其它通用閥門的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來定。 工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動或分步直動式原理；最低工作壓差在 以上時直動式、分步直動式、先導(dǎo)式均可選用。 四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量優(yōu)先選用 AC220V、 DC24 較為方便。 五、根據(jù)持續(xù)工作時間 長短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 要是開啟的時間短或開和關(guān)的時間不多時，則選常閉型。 但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應(yīng)選可長期通電型。 六、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動、防水霧、水淋、潛水 爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級的電磁閥 (我公司現(xiàn)有： d II BT d II CTEx m I/II T4) 。 當(dāng)管內(nèi)流體有倒流現(xiàn)象時，可選擇我公司 OK71N、 OK72N 系列帶止回功能電磁閥。 當(dāng)需要對電磁閥進(jìn)行現(xiàn) 場人工操作時，可選擇我公司 OK71S、 OK72S 系列帶手動 功能電磁閥。 露天安裝或粉塵多場合應(yīng)選用防水，防塵品種 (防護(hù)等級在 IP54 以上 )。 用于噴泉必須采用潛水型電磁閥 (防護(hù)等級在 IP68 以上 )。 電磁閥的選擇 因此綜上所述電磁閥可以選用價格低廉的直動式電磁閥 。 時鐘電路 時鐘電路 :AT89C51 內(nèi)部有時鐘電路 ,但石英晶體和微調(diào)電容是需要外接的 .時鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列 .本次設(shè)計選用的晶振頻率為 6MHZ. 時鐘電路如下圖所示 : 特點 太陽能 熱水器自動上水閥的特點在于： 全方位克服了各種缺點，僅需人工開一次水閥就完成了上水的全部操作。 其結(jié)構(gòu)簡單，不易出故障，室內(nèi)室外均可安裝，維修方便，困擾自動上水閥推廣的水垢問題迎刃而解。 而且可以在不損壞裝修的情況下為老用戶進(jìn)行安裝。 其制造成本比其它自動上水閥低得多，但卻達(dá)到了最方便實用的效果 水滿自動關(guān)水?？傊@種自動上水閥能達(dá)到低成本節(jié)水而且使用方便的目的。 第 四 章 主電路的設(shè)計與工作原理 課題主電路設(shè)計 引言 在當(dāng)今的企業(yè)中，太陽能 自動加水裝置的設(shè)計與制作 給企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟(jì) 效益。因為全面的自動化的確給廣大用戶帶來了極大的方便。但隨著科技的日益發(fā)達(dá)自動化已不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求，智能化已成為人們追逐的目標(biāo)。企業(yè)應(yīng)在不影響效益的前提下提高產(chǎn)品的工藝性能，滿足用戶的需求。 輸入 根據(jù)實驗要求本課題的電子電路可大致設(shè)計如下 圖 41 是一種單片機(jī)控制水位傳感器控制原理圖 .途中虛線表示允許水位變化上限 ’ 下限位置 .在正常情況下 ,應(yīng)保持水位在虛線范圍內(nèi) .為此 ,在水內(nèi)的不同高度處安裝不變的三根金屬棒 A、 B、 C 來感知水位變化情況 .其中 A 棒處于下限水位處 ,C 棒處于上限水位處 ,而 B 棒在上下水位之間 .A 棒接 +5V 的電源 B、 C 均通過一個電阻與地相連 ,這種裝置就是水位傳感器 ： 圖 41 水位傳感器控制原理圖 從而根據(jù)水位的變化產(chǎn)生相應(yīng)的電位信號，由 b、 c 兩端輸入到單片機(jī)中從中實現(xiàn)水位信號的輸入 。 控制 單片機(jī)、水位傳感器構(gòu)成數(shù)字量輸入的單片機(jī)前向通道接口，單片機(jī)控制與水位 傳感器信號關(guān)系如表 1 所示。由電磁閥供水，而單片機(jī)控制電磁閥通電，以達(dá)到水位的控制目的。供水時，單片機(jī)控制電磁閥通電供水，水位不斷上升，滑竿在浮球帶動下沿套管上升，當(dāng)滑竿上升到頂位時，則使接觸開關(guān)失電， 讓電磁閥關(guān)閉水源，停止供水。當(dāng)水位處于上下限時，單片機(jī)控制電磁閥保持原有的通斷狀態(tài)，此時無論電磁閥通電供水，水位上升，或者電磁閥斷電沒有工作，使水位不斷下降，都應(yīng)繼續(xù)維持原狀態(tài)。當(dāng)水位下限位置時，單片機(jī)應(yīng)控制電磁閥通電，供水。 上下限水位信號由 和 輸入，這 2 個信號共有 4 種組合狀態(tài)： 具體情況如下表 41 所示。 表 31 單片機(jī)控制與水位傳感器信號關(guān)系圖 (b) (c) 進(jìn)行的操作 0 0 0 1 電磁閥開 1 0 不變 1 維持原狀態(tài) 0 1 1 0 故障報警 1 1 1 1 電磁閥關(guān) 注：在本電路中，檢測器為三個不同位置的電極，控制器是負(fù)責(zé)對從電極輸入的電信號進(jìn)行處理的整個電路，執(zhí)行器是電磁閥。 0：電機(jī)工作 1：電機(jī)停止 控制信號由 端輸出，去控制電磁閥。 由 輸出報警信號，驅(qū)動一支發(fā)光二極管進(jìn)行光報警。 輸出 根據(jù)理想的實驗依據(jù)將電位信號由單片機(jī)輸出來控制繼電器的常開、常閉從而實現(xiàn)信號的輸出。 結(jié)構(gòu)框圖 根據(jù)實際情況與自我總結(jié)本課題的結(jié)構(gòu)框圖如下圖 42 所示：