【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水塔內(nèi)不同高度如圖 35 所示。 圖 35 傳感器連接示意圖 吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 15 此原理的電路設(shè)計(jì)比脈沖調(diào)制 式紅外發(fā)射接收器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便。此電路的靈敏度可以達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求，能夠準(zhǔn)確地分辨出有水信號(hào)和無(wú)水信號(hào)不用調(diào)試便可很方便的使用。 由此可知，這種設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單實(shí)用，元器件選用方便，費(fèi)用低。此電路無(wú)需調(diào)試，解決了第一種方案中調(diào)試繁瑣，信號(hào)干擾的問(wèn)題，信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率高達(dá) 95%以上。本電路選擇第二種方案，作為水位傳感器。 水位 傳感器工作原理 其工作原理很簡(jiǎn)單，如圖 35，當(dāng)水體內(nèi)無(wú)水時(shí)，四個(gè) 傳感器都輸出高電平，表示無(wú)水需要水泵蓄水，單片機(jī)通知水泵開(kāi)始蓄水，水位隨時(shí)間上升，當(dāng)水位到達(dá)水位最極限時(shí)，水泵繼續(xù)工作且蓄水指示燈工作。水繼續(xù)上升，到達(dá)低水位時(shí)，水將低水位傳感器的探頭和電源接通，傳感器發(fā)出低電平信號(hào)送給單片機(jī)，表明已到達(dá)了低水位線，單片機(jī)控制低水位指示燈工作；水上升到中水位線時(shí)，水將中水位傳感器的探頭和電源接通，傳感器發(fā)出低電平信號(hào)送給單片機(jī)處理，表明已到達(dá)了中水位線，以控制中 水位指示燈工作； 水上升到高水位線時(shí)，水將高水位傳感器的探頭和電源接通，傳感器發(fā)出低電平信號(hào)送給單片機(jī)處理，表明已到 達(dá)了高水位線，以控制高 水位指示燈工作 此時(shí)水泵停止工作。 反之，水位開(kāi)始從高水位下降，水位離開(kāi)高水位線時(shí)，水將高水位傳感器探頭與電源斷開(kāi)，傳感器輸出高電平送給單片機(jī)，以控制高水位指示燈停止工作，表明水位下降到了高水位線以下；當(dāng)水位下降到中 水位 以下時(shí)， 傳感器探頭與電源斷開(kāi)，傳感器輸出高電平送給單片機(jī)，以控制 中水位 指示燈吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 16 停止工作，表明水位下 降 到了 中水位 水位線以下； 以此類推，當(dāng)水位下降到蓄水警告線以下時(shí)，單片機(jī)控制水泵開(kāi)始蓄水，又開(kāi)始從無(wú)水狀態(tài)循環(huán)工作。 顯示電路設(shè)計(jì) 用于顯示的電路有很多種類，可以運(yùn)用 LCD 液晶顯示、 LED 數(shù)碼管顯示或 LED 發(fā)光二極管顯示。但是由于 LCD 價(jià)錢比較昂貴，不利于本電路的設(shè)計(jì)。 LED 數(shù)碼管顯示的符號(hào)有限， 不能形象的將水位顯示出，而發(fā)光二極管，排列有序時(shí)可以形象地顯示出水位的基本位置如圖 36 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R ev i s io nS iz eBD at e: 7 J un 2 0 0 6 S he e t o f F ile : D :\金中華 \程序 \M y D es ig n \M y D es ig n .d db D ra w n B y:D2D3D4D5P0.4P0.5P0.6P0.7高水位中水位低水位蓄水 圖 36 水位指示 水位指示燈的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單，用的是發(fā)光二極管，和電阻串聯(lián)后一端接到5V電源上，另一端接到單片機(jī)的 P0 口上（在這里我們用的是 引 腳），單片機(jī)只要通過(guò)對(duì) P0 口的控制便可讓二極管發(fā)光和熄滅。 以便形象的表達(dá)出水位的位置。蜂鳴器接于單片機(jī)的 ，用于聲 音提示和報(bào)警。為了顯示 電源 是否有電也可以用發(fā)光二極管和電阻串聯(lián) 接于電源的正負(fù)極作為電源指示燈。這類電路很簡(jiǎn)單，這里就不再贅述了，具體連接如下圖 37吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 17 所示 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 6 S he e t o f F i l e : D : \金中華 \程序 \ M y D e s i g n \ M y D e s i g n . d db D r a w n B y:D1 D2 D3 D4 D5R11KR21KR31KR41KR51K+ 5VGND P 0. 4 P 0. 5 P 0. 6 P 0. 7電源指示 高水位 中水位 低水位 蓄水F M Q P 1. 4 圖 37 指示燈及蜂鳴器 水泵電機(jī) 控制電路 設(shè)計(jì) 水泵電極控制電路是以微信號(hào)控制大信號(hào)，同樣也利用了三極管的開(kāi)關(guān)特性，具體內(nèi)容請(qǐng)看傳感器部分 。通過(guò)單片機(jī)的 口發(fā)出高低電平來(lái)控制三極管導(dǎo)通截止，使繼電器去控制接觸器的線圈得電或失電，讓水泵工作。其原理也比較簡(jiǎn)單，這里也不詳述了如圖 38。 V59 01 3D14 00 7R 1 31kk MM1U V WP 2. 0+5K12 20 ∽ V 圖 38 水泵電 機(jī)控制電路圖 這里應(yīng)用電子水閥去控制水塔向其 它用戶點(diǎn)供應(yīng)水的大小，以便節(jié)約用吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 18 水量。電路設(shè)計(jì)方法與水泵電機(jī)電 路的設(shè)計(jì)和原理 是相同的 如圖 39 所示 ，三個(gè)開(kāi)關(guān)接于單片機(jī)的 P1 口上，是分別來(lái)設(shè)置電子水閥的大小的。 SS S3分別是小、中、大三種大小。這里不再贅述了。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 7 J un 2 0 0 6 S he e t o f F i l e : D : \金中華 \程序 \ M y D e s i g n \ M y D e s i g n . d db D ra w n B y:D34 00 7R 1 01kK32 20 ∽ VM G 1V6P N PP2.1+ 5V 圖 39 電磁閥控制電路 電源 電路 設(shè)計(jì) 采用市面上的干電池為系統(tǒng)供電，省掉了笨重的變壓器，減少了成本，使系統(tǒng)輕便。由于干電池的穩(wěn)壓性能很差，會(huì)給系統(tǒng)的工作帶來(lái)不便。因此為了解決穩(wěn)壓的問(wèn)題在電路中加入了 幾個(gè)電容和 集成穩(wěn)壓塊如圖 310 所 示 V i n1GND2V o u t 31 1 1 7C21 0 3C31 0 3+ C14 7 0 u f+ C41 0 u f+ C54 7 u fI N 8 VGND+ 5 V 圖 310 A1117 供電電路 吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 19 ，但是，干電池不適用于長(zhǎng)久使用。會(huì)增加更換電池的煩惱，不利于電路長(zhǎng)久工作。 采用 市電 220 伏交流 供電。 220 交流電源通過(guò)變壓器變成適當(dāng)范圍內(nèi)的電壓值，經(jīng)橋式整流、電容濾波、穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓形成了穩(wěn)定的直流電壓。如圖311 所示。雖然加入了笨重的變壓器，體積很大，但是可以長(zhǎng)久穩(wěn)定的工作。 V i n1GND2V o u t 3U11 1 1 7C14 7 0 u F C24 7 u FC31 0 3 C41 0 3T?2 2 0 ～ V12 ～ V + 5 V D14 0 0 7 圖 311 電源 電路 因此，根據(jù)上述特點(diǎn)我們選擇了市電 220 伏交流 供電 方案，作為電路設(shè)計(jì)的供電電路。 其中， 電源 電路 使用的 集成穩(wěn)壓電路 有很多種，最常用的 有 7805 和1117，穩(wěn)壓值為 +5 伏，都可以為單片機(jī)供電使用， 他們的封裝 如圖 312a和 b 所示。 其中， 7805 的功耗比較大，易于發(fā)熱，使用時(shí)需要在集成電路上安裝散熱器，以便散去內(nèi)部電路產(chǎn)生的熱量，否則，長(zhǎng)期使用會(huì)燒毀集成電路，而且它的體積要比 1117 大。 1117 是低功耗的集成穩(wěn)壓電路，不需要安裝散熱器，穩(wěn)壓性能穩(wěn)定，體積小而輕盈適用于本電路。 吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 20 a 7805 的 封裝 b 1117 的 封裝 圖 312 集成穩(wěn)壓電路的封裝 本章小結(jié) 經(jīng)過(guò)以上的分析，以經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用 的原則，選擇了以單片機(jī)STC89C51 位核心處理器，使用簡(jiǎn)易的水阻開(kāi)關(guān)傳感器采集信號(hào)，以 +5V 穩(wěn)壓集成電 1117 組成的整流穩(wěn)壓電源。構(gòu)成電路的核心部分。 吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 21 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件 總體 設(shè)計(jì) 隨著當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，繁瑣的硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)被軟件所取代。我們運(yùn)用的單片機(jī)設(shè)計(jì)電路便是一個(gè)鮮明的實(shí)例。本設(shè)計(jì)是利用軟件和硬件相互結(jié)合的方法，這樣減少了繁瑣的硬件設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了電路的集成化，并且簡(jiǎn)化了電路。 電路能夠正常地工作，不僅取決于硬件電路， 而且，更取決于軟件和硬件的結(jié)合。因此，我根據(jù)外圍硬件電路連接方案，編寫(xiě)具體軟件。本電路的軟件程序很簡(jiǎn)單，運(yùn)用循環(huán)、判斷語(yǔ)句就可以完成軟件的編寫(xiě)。 開(kāi) 始頭 文 件 定 義 及 自定 義 文 件程 序 初 始 化水 位 控 制 子 程 序EN D 圖 41 程序 總 流程圖 根據(jù)具體硬件連接以及設(shè)計(jì)思路，首先將流程圖繪制出來(lái)作為變成的依吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 22 據(jù)如圖 41 所示。 主程序通過(guò)調(diào)用水位控制子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件控制的。這樣設(shè)計(jì)是為了讓程序井然有序方便模塊化編程。 水位測(cè)量部分 軟件 設(shè)計(jì) 水位測(cè)量部分軟件設(shè)計(jì) 說(shuō)明 電路中有四個(gè)輸入端口，分別為高水位 、中水位、低水位、蓄水輸入接口，向單片機(jī)傳輸信號(hào)，本電路中規(guī)定輸入信號(hào)為低電平即 0 時(shí)表示有水，輸入信號(hào)為高電平即 1 時(shí)表示無(wú)水。 因?yàn)橛兴膫€(gè)輸入端口，它形成了 16 種不同的組合如下圖 412 表格 1 表 1 四路輸入狀態(tài)組合 高水位 中水位 低水位 蓄水 水塔狀態(tài) 水泵工作狀態(tài) 0 0 0 0 水滿 停止 0 0 0 1 無(wú)效 無(wú)效 0 0 1 0 無(wú)效 無(wú)效 0 0 1 1 無(wú)效 無(wú)效 0 1 0 0 無(wú)效 無(wú)效 0 1 0 1 無(wú)效 無(wú)效 0 1 1 0 無(wú)效 無(wú)效 0 1 1 1 無(wú)效 無(wú)效 1 0 0 0 在高水位以下 有程序流程決定 1 0 0 1 無(wú)效 無(wú)效 1 0 1 0 無(wú)效 無(wú)效 1 0 1 1 無(wú)效 無(wú)效 1 1 0 0 在中水位以下 有程序流程決定 1 1 0 1 無(wú)效 無(wú)效 1 1 1 0 在低水位以下 有程序流程決定 1 1 1 1 無(wú)水 運(yùn)行 所示。我們仔細(xì)觀察此真值表，可知對(duì)于本電路的有效狀態(tài)只有 5 種狀態(tài)，將其歸納為表格 2。表格 3 是輸入狀態(tài)與指示燈的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在這里指示燈的亮滅，在程序中只要控制相應(yīng)端口的高低電平即可（輸出為 0 時(shí)表示亮，吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 23 輸出為 1 時(shí)表示滅 ）。因此，我們根據(jù)表格 2 和表格 3 對(duì)其進(jìn)行編程操作。 表 2 與本設(shè)計(jì)相關(guān)的五種狀態(tài) 高水位 中水位 低水位 蓄水 水塔狀態(tài) 水泵工作狀態(tài) 0 0 0 0 水滿 停止 1 0 0 0 在高水位以下 有程序流程決定 1 1 0 0 在中水位以下 有程序流程決定 1 1 1 0 在低水位以下 有程序流程決定 1 1 1 1 無(wú)水 運(yùn)行 表 3 指示燈與輸入對(duì)應(yīng)關(guān)系 高水位 中水位 低水位 蓄水 高水位指示燈 中水位指示燈 低水位指示燈 蓄水指示燈 0 0 0 0 亮 亮 亮 亮 1 0 0 0 滅 滅 亮 亮 1 1 0 0 滅 滅 亮 亮 1 1 1 0 滅 滅 滅 亮 1 1 1 1 滅 滅 滅 滅 水位測(cè)量部分 軟件 設(shè)計(jì) 水位控制子程序流程圖 如下圖 44 所示。 其流程圖包含的編程思想是在循環(huán)當(dāng)中套用判斷，它的順序是從高水位開(kāi)始判斷的。 首先，程序先判斷高水位，如果水塔是滿的，它就做出相應(yīng)的處理（關(guān)閉水泵，水位指示燈全亮），然后再返回去判斷高水位，如果始終處于高水位在此循環(huán)等待。如果不處于高水位，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，判斷是否為中水位，如果是，程序?qū)H關(guān)閉高水位指示燈，此時(shí)說(shuō)明水位下降到 中水位， 然后再返回去判斷高水位，如果始終處于 中 水位在此循環(huán) 。如果不處于中水位，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，判斷是否為低水位，如果是，程序?qū)H關(guān)閉高水位、和中水位指示燈，此時(shí)說(shuō)明水位下降到低水位 然后再返回去判斷高水位，如果始終處于 低 水位在此循環(huán) 。如果不處于低水位 程序繼續(xù)向下執(zhí)行，