【文章內(nèi)容簡介】 加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當(dāng)水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當(dāng)水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器A/D是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,把由傳感器傳來的液位控制的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后再通過8051單片機(jī)的分析處理進(jìn)行LED顯示和液位、壓力和溫度的報警。 D／A轉(zhuǎn)換基本原理D／A轉(zhuǎn)換器的功能是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。使每一個二進(jìn)制信號產(chǎn)生一個相應(yīng)的電流，電流的大小則正比于相應(yīng)的二進(jìn)制位的權(quán)。輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)D7～DO控制電子開關(guān)組，當(dāng)某 一位為“1”時，則電子開關(guān)閉合，基準(zhǔn)電壓Vin接電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，使某一支路電阻上有電流流過。當(dāng)某一位為“0”時，則電子開關(guān)斷開，該支路電阻上無電流流過。加權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)各支路的電阻值與二進(jìn)制數(shù)據(jù)D7～DO的“權(quán)”相對應(yīng)，“權(quán)”大的電阻值小，“權(quán)”小的電阻值大。因此各支路的電流不僅決定于輸入數(shù)字量的值(0或1)，還決定于“權(quán)”，各支路的電流如下：式（）因此，總電流為Iou式（） 該總電流經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器后有: 式（）其中式（） 由式（）看出，盡管使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，但對于D／A轉(zhuǎn)換器的輸入輸出來說是等效的。就8位D／A轉(zhuǎn)換器而言，每一數(shù)字輸入位所代表的輸出模擬量是其相鄰的2倍，這樣就組成二進(jìn)制數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換器。D／A轉(zhuǎn)換芯片的主要性能指標(biāo)如下:①分辨率。信號的敏感程度數(shù)字量的數(shù)位表示，分辨率為n位的D／A轉(zhuǎn)換器，可以對滿量程的1／2n的增量做出反饋。②相對精度。在校準(zhǔn)前提下有效刻度內(nèi)模擬量的輸出與理論值之差，用ISB來表示和該偏差相對滿刻度的百分比。③轉(zhuǎn)換時間。數(shù)字變化量是滿刻度時，達(dá)到終值177。LSB／2所需要的時間，通常為幾十納秒至幾微秒。④非線性誤差。通常給出在一定溫度下的最大非線性度，％～％。其工作步驟是：比較開始時，首先對二進(jìn)制計數(shù)器的最高位置“1”，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換和比較判斷。如果模擬輸入Uin大于Ui，比較器輸出為1，輸出鎖存器的最高位保持為1。依照此方法從低到高依次進(jìn)行比較。將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號來完成A/D轉(zhuǎn)換?？偣残枰貜?fù)這種過程n次。 ADC0809轉(zhuǎn)換芯片本次設(shè)計的A／D轉(zhuǎn)換實(shí)驗硬件是由ADC0809轉(zhuǎn)換芯片和四個可變電位器組成的。ADC0809是8位8通路逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，輸入電壓在(O～5)V，最大不可調(diào)誤差小177。1LSB。ADC0809芯片的引腳圖如圖26所示。8路模擬通道要能正常工作，首先通過地址譯碼鎖存器選通所要開通的8路模擬通道中的一路開關(guān)，將模擬信號進(jìn)行A/D的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)放到三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器中，由CPU讀取后由CPU啟動新一次的地址譯碼，重復(fù)以上完成新一次的A/D轉(zhuǎn)換。下圖為ADC0809芯片的引腳圖。 ADC0809 芯片的引腳圖 鍵盤及顯示接口采用三位7段LED顯示器，LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用中最常用的輸出部件，它是由若干發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點(diǎn)或一個筆畫發(fā)光，不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。用LED是因為它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長的特點(diǎn)。LED（發(fā)光二極管）最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管作為指示燈來用。在微型機(jī)系統(tǒng)中，LED常用的顯示方法有兩種。一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)顯示。所謂的靜態(tài)顯示是由單片機(jī)一次輸出后就能顯示后就能保持，直到下次送新的顯示模式為止。這種顯示占用機(jī)少，顯示可靠；缺點(diǎn)是使用元件多，且線路比較復(fù)雜，因而成本比較高。這種顯示器顯示方式的每一個七位顯示器需要一個八位輸出控制，我的設(shè)計就是采用的就是靜態(tài)顯示。所謂動態(tài)顯示就是單片機(jī)定時的對顯示器進(jìn)行掃描。這種方法中，顯示器件分時工作，每次只能有一個器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到所有的器件都“同時”顯示。這種顯示方法的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，因而價格低，但占用機(jī)時多，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。動態(tài)顯示的亮度與導(dǎo)電電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時間比例有關(guān)。鍵盤是有若干按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，來實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)對話。鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種。非編碼鍵盤有并行接口掃描和串聯(lián)接口掃描，我采用的是串行接口，它的組成是由移位寄存器74LS164和六個鍵組成，74LS164是一個14位腳的寄存器，集成電路芯片，由8051串行接口的TXD端輸出列掃描信號到74LS164的2引腳，、由8051單片機(jī)的TXD引腳輸出移位時鐘脈沖到74LS164的時針輸入端（CLK）。還有非前者用軟件來識別和產(chǎn)生代碼，后者則用鍵盤來識別，鍵盤處理程序?qū)崿F(xiàn)對鍵盤的管理，顯示具體見下圖。 LED顯示電路 自動報警電路下列四種情況發(fā)生系統(tǒng)報警： ①當(dāng)鍋爐達(dá)到上限極限水位時報警，爐內(nèi)的水位到達(dá)上限極限水位時系統(tǒng)發(fā)出報警；②鍋爐內(nèi)壓力過高報警，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過高與設(shè)定值時發(fā)出報警；③鍋爐內(nèi)壓力過低報警，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過低與設(shè)定值時發(fā)出報警；④循環(huán)泵故障報警，當(dāng)循環(huán)泵開啟后，出水與回水溫度的差值很大，認(rèn)為循環(huán)泵故障，報警系統(tǒng)報警。 自動報警電路的接線圖攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 傳感器的選擇設(shè)計 3 傳感器的選擇設(shè)計在本設(shè)計中，傳感器的選擇是非常重要的，傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，它的性能直接影響到整個檢測系統(tǒng)，對檢測精確度起著重要的作用。傳感器的種類很多，有溫度傳感器、加速度傳感器、光學(xué)傳感器、壓力傳感器等。本設(shè)計主要采用的是電容式傳感器、光電式傳感器和壓電式傳感器來對液位、溫度和壓力進(jìn)行檢測，在把檢測的電信號通過ADC0809入到單片機(jī)進(jìn)行分析,在由LED進(jìn)行顯示和鍵盤控制、實(shí)行對液位、溫度和壓力的報警。 液位傳感器的設(shè)計液位傳感器主要是由高亮二極管和光敏三極管所組成的設(shè)備。水位檢測是通過四對高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個不同的位置，、實(shí)時對鍋爐里的水位進(jìn)行檢測。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當(dāng)水位高于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當(dāng)水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個位置是水位下限報警線，即當(dāng)水位低于此位置時，開水房控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。高亮二極管和光敏三極管都屬于光電傳感器，下面介紹光電式傳感器。光電傳感器是一種小型電子設(shè)備。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。液位傳感器的主要組成光敏三級管就是屬于模擬式光電傳感器。通過吸收高亮二極管的光來測量液位的高度,在轉(zhuǎn)化成光電流傳到模擬傳感器ADC0809中。光電傳感器中的工作原理都基于不同形式的光電效應(yīng),通常把光電效應(yīng)分為三類：① 外光電效應(yīng)指在光的照射下材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。 ② 內(nèi)光電效應(yīng)指在光的照射下材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。 ③ 光生伏特效應(yīng)利用光勢壘效應(yīng)光勢壘效應(yīng)指在光的照射下物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的是自發(fā)電式有源器件。PN結(jié)加反向電壓時，反向電流的大小由P區(qū)和N區(qū)中少數(shù)載流子的濃度決定，在無光照的情況下P區(qū)中電子及N區(qū)中的空穴都很少，所以反向電流很小。在有光照的情況下，光子能量h大于材料的禁帶寬度，在PN結(jié)及附近就會產(chǎn)生光生電子空穴對，在P區(qū)和N區(qū)的載流子增大到一定程度時，就會在外加反向電壓和PN結(jié)內(nèi)電場作用下定向運(yùn)動。當(dāng)入射光的照度發(fā)生變化時，光生電子空穴對的濃度也會產(chǎn)生改變，外電路的光電流強(qiáng)度也會隨入射光照強(qiáng)度及光生電子空穴對的濃度產(chǎn)生變化，然后把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，光敏三極管比光敏二極管具有更高的靈敏度。其工作原理與二極管相似。 光敏三極管的結(jié)構(gòu)示意圖 基本電路光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成,如下圖光電傳感器框圖: 光電傳感器框圖光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。圖中，Ф1是光源發(fā)出的光信號，Ф2是光電器件接受的光信號，被測量可以是x1或者x2，它們能夠分別造成光源本身或光學(xué)通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號I。光電傳感器設(shè)計靈活，形式多樣，在越來越多的