【正文】 負(fù)載后，通過采樣點(diǎn)路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后 送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓，則通過調(diào)節(jié)器使輸出減小。 30 圖 穩(wěn)壓電源工作原理框圖 LM7805 LM7805 三端穩(wěn)壓電源所需外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜，在電子制作中經(jīng)常采用。 圖 LM7805 引腳圖 如上圖圖 所示， LM7805 集成芯片有三個引腳： （ 1） 引腳 1 接輸入 （ 2） 引腳 2 接地 （ 3） 引腳 3 接 輸出 如表 所示為 LM7805 的相關(guān)參數(shù)表 工頻變壓器整流濾波電路基礎(chǔ)電壓放大器 取樣交流的輸入+ 31 表 LM7805 參數(shù)表 參數(shù) 符號 典型值 單位 輸出電壓 V0 V 靜態(tài)電流 IQ 8 mA 輸出電壓溫漂 △ V0/△ T mV/℃ 輸出阻抗 R0 15 mΩ 短路電流 1SC 230 mA LM7805 的特點(diǎn)： （ 1）最大輸出電流 （ 2）輸出電壓 5V （ 3）熱過載保護(hù) （ 4）短路保護(hù) 時鐘電路 本次設(shè)計(jì)中的時鐘電路我選用的是晶振電路。在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生 單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振， 32 便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率 的方法保持同步。 圖 時鐘電路與單片機(jī)的連接圖 單 XTAL 1片 XTAL 2機(jī)12 MHZ30 pF30 pFGND 33 第 4 章 軟件方案設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)的任務(wù)是制定微機(jī)化測控系統(tǒng)程序的綱要，而微機(jī)化測控系統(tǒng)的程序?qū)?zhí)行系統(tǒng)定義所規(guī)定的任務(wù)。程序設(shè)計(jì)的通常方法是繪制流程圖。這種方法以非常直觀的方式對任務(wù)作出描述，因此，很容易從流程圖轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦颉? 在設(shè)計(jì)中，可以把測控系統(tǒng)整個軟件分解為若干部分。這些軟件部分各自代表了不同的分立操作，把這些不同的分立操作用方框表示，并按一定順序用連線連接起來，表示它們的操作順序。這種互相聯(lián)系的表示圖，稱為 流程圖。 功能流程圖中的模塊，只表示所要完成的功能或操作，并不表示具體的程序。在實(shí)際工作中，我們總是要先畫出一張非常簡單的流程圖，然后隨著對系統(tǒng)各細(xì)節(jié)認(rèn)識的加深，逐步對流程圖進(jìn)行補(bǔ)充和修改，使其逐漸趨于完善。 程序流程圖是功能流程圖的擴(kuò)充和具體化。例如，功能流程圖中所列的“初始化”模塊，如果寫成程序流程圖，就應(yīng)寫明清除哪些累加器、寄存器和內(nèi)存單元等。程序流程圖所列舉的說明，都針對著微機(jī)化測控系統(tǒng)的機(jī)器結(jié)構(gòu)，很接近機(jī)器指令的語句格式。因此，有了程序流程圖，就可以比較方便的寫出程序。在大多數(shù)情況下，程序流程圖的 一行說明，只用一條匯編指令并不能完成，而往往需要一條以上的指令。 水塔水位控制主程 序 主流程圖的內(nèi)容是本次設(shè)計(jì)軟件部分的主要內(nèi)容，首先將單片機(jī)及各個期間進(jìn)行初始化，然后軟件設(shè)定水位的基本上下限值和超限報(bào)警的上下限，之后啟動壓力傳感器，將傳感器獲得的模擬信號經(jīng)過 A/D 裝換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，送入單片機(jī)中。首先，與報(bào)警的上下限值進(jìn)行比較如果相等的話，就進(jìn)行報(bào)警；如果不等的話，在將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的基本上下限值進(jìn)行比較，首先與上限值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到上 34 限值時，就將水泵關(guān)閉，然后繼續(xù)將采集的水位值與下限值比較，當(dāng) 等于下限值時，就開啟水泵，進(jìn)行供水，如此循環(huán)往復(fù)的檢測水塔中的水位值，根據(jù)與設(shè)定值的比較進(jìn)行對塔內(nèi)水位浮動范圍的基本控制。 如圖 所示為主程序流程圖。 圖 主流程圖 開始初始化設(shè)定報(bào)警上 、 下限設(shè)定正常上 、 下限值A(chǔ) / D 數(shù)據(jù)采集是否超報(bào)警上限 是否超報(bào)警下限N 是否在正常值范圍N上限報(bào)警 下限報(bào)警YY繼電器控制水泵 N延時顯示采集數(shù)據(jù)Y 35 中斷報(bào)警程序 當(dāng)水塔內(nèi)的水位與設(shè)定的報(bào)警上下限值相等的時候，說明系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，這時就申請了中斷，在中斷中進(jìn)行報(bào)警，這時就告訴工作人員根據(jù)相應(yīng)的報(bào)警，進(jìn)行人工增大進(jìn)水量或者將排水閥加大快速排水。 如圖 所示為中斷報(bào)警程序流程圖。 圖 中斷程序流程圖 保護(hù)現(xiàn)場取采樣值超上限否 上限報(bào)警并處理超下限否 下限報(bào)警并處理恢復(fù)現(xiàn)場返回NNYY 36 看門狗程序 在 51單片機(jī)中有兩個定時器，我們就可以用這兩個定時器來對主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。我們可以對 T0 設(shè)定一定的定時時間，當(dāng)產(chǎn)生定時中斷的時候?qū)σ粋€變量進(jìn)行賦值，而這個變量在主程序運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個初值，在這里我們要設(shè)定的定時值要小于主程序的運(yùn)行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明 T0 中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位 。 如圖 所示為看門狗 程序流程圖。 圖 看門狗程序流程圖 開始清零有上電標(biāo)志 ？初始化 出錯處理建立上電標(biāo)志 建立模塊入口正常測量YN 37 第 5 章 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)是通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，所以查找了大量有關(guān)單片機(jī)的資料，最終選用了 AT89C51 單片機(jī)，通過設(shè)計(jì)軟件程序確定水位的上下限值，根據(jù)到達(dá)上下限值用單片機(jī)來通過繼電器的吸合與斷開來控制水泵電機(jī)的啟停，來實(shí)現(xiàn)水塔內(nèi)水位的控制，設(shè)計(jì)中選用的是壓阻式壓力傳感器來測量水塔內(nèi)水位，將液位高度與塔底產(chǎn)生的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過相應(yīng)的調(diào)理電路將信號放大，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC0834 將采集來的模擬信號轉(zhuǎn)換成可供單片機(jī)識別控制的數(shù)字信號 ，經(jīng)單片機(jī)分析處理后送給液晶顯示器 LCD1602 作為實(shí)時顯示，當(dāng)測量到的水塔水位高度超過我們設(shè)定的報(bào)警上限值時，進(jìn)行上限報(bào)警，進(jìn)行超上限處理；當(dāng)測量到的水塔水位高度低于我們設(shè)定的報(bào)警下限值時，進(jìn)行下限報(bào)警，進(jìn)行超下限處理。當(dāng)水塔智能水位控制系統(tǒng)啟動后，水塔內(nèi)水位處于循環(huán)狀態(tài)，而當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)自動進(jìn)入看門狗保護(hù)電路 X25045，使系統(tǒng)可以恢復(fù)正常工作。在硬件設(shè)計(jì)中，還加入了時鐘電路和復(fù)位電路，時鐘電路是保證單片機(jī)正常工作的最基本的晶振電路；而復(fù)位電路可以在系統(tǒng)出錯時，將系統(tǒng)復(fù)位，一切恢復(fù)初始狀態(tài)，從而 使系統(tǒng)恢復(fù)正常，這點(diǎn)在選用的看門狗器件 X25045 上可以實(shí)現(xiàn)。 在軟件的設(shè)計(jì)中，當(dāng)水塔水位正常運(yùn)行的時候，系統(tǒng)按照主流程圖所示的流程平穩(wěn)的運(yùn)行。如果一但檢測的水位達(dá)到報(bào)警的條件，則系統(tǒng)將申請中斷，并進(jìn)入中斷服務(wù)程序，進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警后的處理。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，程序跑飛進(jìn)入死循環(huán)，這時看門狗軟件程序，將強(qiáng)制是系統(tǒng)的軟件程序，回到最初的正常運(yùn)行狀態(tài)。 綜上所述，將軟件和硬件的設(shè)計(jì)結(jié)合起來，構(gòu)成了本次的水塔智能水位控制。 38 參考文獻(xiàn) [1] 張少強(qiáng) .PLC水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 [J].可編程控制器與工廠自動化 ,2021年 08期 [2] 布挺 ,王帆 .基于西門子 PLC的水塔水位自動控制系統(tǒng) [J].機(jī)械與電子 ,2021年 15期 [3] 袁新娣 .基于單片機(jī)的智能水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].贛南師范學(xué)院學(xué)報(bào) ,2021年 6期 [4] 文定都 .單片機(jī)用于高樓供水系統(tǒng) [J].電氣時代 ,2021,(10):7880. 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[13] , and Design of Analog Integrated circuits 3rd Edition[J].John Wiley and Sons,New York,1993 39 致 謝 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我首先要感謝學(xué)校的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 ,趙宇老師對我的指導(dǎo)，在幫助我完成這次設(shè)計(jì)的同時教會了我很多的東西，同時感謝在我遇到困難時幫助我的同學(xué)們，使我能更加順利，更加完善的完成本次的設(shè)計(jì)題目。 通過這段時間不懈的努力，終于完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 智能水塔水位控制系統(tǒng)。 在做本次設(shè)計(jì)的短 短的幾個月中，我不僅對之前學(xué)到的專業(yè)知識加強(qiáng)了鞏固，更重要的是我學(xué)到了更多新的知識，掌握了設(shè)計(jì)一個系統(tǒng)的步驟、方法、設(shè)計(jì)思想。 在本次設(shè)計(jì)之初，我拿到了現(xiàn)在所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目《水塔智能水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，并且了解了所做設(shè)計(jì)的目的、要求以及要完成的工作。開題之后我進(jìn)入了資料搜尋階段，不僅經(jīng)常到圖書館查找資料，而且在網(wǎng)上也搜到很多有用的資料，了解了水塔智能水位控制系統(tǒng)發(fā)展的狀況以及研究現(xiàn)狀，從中得到了許多對設(shè)計(jì)有用的東西，并最終確定一套設(shè)計(jì)方案。 在設(shè)計(jì)中我盡量做到完善，但始終還存在很多不能令人滿意的地方，這 些地方也暴露了我以前學(xué)習(xí)過程中的不足之處。我一定在以后的工作中逐漸改善。 40 附 錄 主程序： CLK BIT CS1 BIT AD BIT SCK BIT CS2 BIT ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP T0INTO SETB ET0 SETB EA MAIN： MOV R0， 60H MOV DPTR， DZSJ08 CLR DCCZ08： MOV A， 00H MOVC A， @A+DPTR CLR C SUBB A， 0C8H JNC D1 ALMP D2 D1： SETB CLR LCALL DELAY AJMP DCCZ08 D2： CLR C CJNE A， 32H， NEXT AJMP D3 NEXT： SUBB A， 32H JC D3 AJMP D4 D3： SETB SETB LCALL DELAY AJMP DCCZ08 D4: CLR C SUBB A， 9EH JNC GO