【正文】 負載后，通過采樣點路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準電壓進行比較。如果輸出電壓小于基準電壓，則將誤差值經過放大電路放大后 送入調節(jié)器的輸入端，通過調節(jié)器調節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準值相等；如果輸出電壓大于基準電壓，則通過調節(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，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜，在電子制作中經常采用。 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 的相關參數表 工頻變壓器整流濾波電路基礎電壓放大器 取樣交流的輸入+ 31 表 LM7805 參數表 參數 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： （ 1）最大輸出電流 （ 2）輸出電壓 5V （ 3）熱過載保護 （ 4）短路保護 時鐘電路 本次設計中的時鐘電路我選用的是晶振電路。在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結合單片機內部電路產生 單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，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調整頻率，稱為壓控振蕩器。晶振用一種能把電能和機械能相互轉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，而通過電子調整頻率 的方法保持同步。 圖 時鐘電路與單片機的連接圖 單 XTAL 1片 XTAL 2機12 MHZ30 pF30 pFGND 33 第 4 章 軟件方案設計 程序設計的任務是制定微機化測控系統(tǒng)程序的綱要，而微機化測控系統(tǒng)的程序將執(zhí)行系統(tǒng)定義所規(guī)定的任務。程序設計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作出描述，因此，很容易從流程圖轉變?yōu)槌绦颉? 在設計中，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)各細節(jié)認識的加深，逐步對流程圖進行補充和修改，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，就應寫明清除哪些累加器、寄存器和內存單元等。程序流程圖所列舉的說明，都針對著微機化測控系統(tǒng)的機器結構，很接近機器指令的語句格式。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 主流程圖的內容是本次設計軟件部分的主要內容，首先將單片機及各個期間進行初始化，然后軟件設定水位的基本上下限值和超限報警的上下限，之后啟動壓力傳感器，將傳感器獲得的模擬信號經過 A/D 裝換器進行數據采集，送入單片機中。首先，與報警的上下限值進行比較如果相等的話，就進行報警；如果不等的話，在將采集的數據與設定的基本上下限值進行比較，首先與上限值進行比較，當達到上 34 限值時，就將水泵關閉，然后繼續(xù)將采集的水位值與下限值比較，當 等于下限值時，就開啟水泵，進行供水，如此循環(huán)往復的檢測水塔中的水位值，根據與設定值的比較進行對塔內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 開始初始化設定報警上 、 下限設定正常上 、 下限值A / D 數據采集是否超報警上限 是否超報警下限N 是否在正常值范圍N上限報警 下限報警YY繼電器控制水泵 N延時顯示采集數據Y 35 中斷報警程序 當水塔內的水位與設定的報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，在中斷中進行報警，這時就告訴工作人員根據相應的報警，進行人工增大進水量或者將排水閥加大快速排水。 如圖 所示為中斷報警程序流程圖。 圖 中斷程序流程圖 保護現(xiàn)場取采樣值超上限否 上限報警并處理超下限否 下限報警并處理恢復現(xiàn)場返回NNYY 36 看門狗程序 在 51單片機中有兩個定時器，我們就可以用這兩個定時器來對主程序的運行進行監(jiān)控。我們可以對 T0 設定一定的定時時間，當產生定時中斷的時候對一個變量進行賦值，而這個變量在主程序運行的開始已經有了一個初值，在這里我們要設定的定時值要小于主程序的運行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進行判斷，如果值發(fā)生了預期的變化，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 開始清零有上電標志 ？初始化 出錯處理建立上電標志 建立模塊入口正常測量YN 37 第 5 章 總結 本次設計是通過單片機來實現(xiàn)的，所以查找了大量有關單片機的資料，最終選用了 AT89C51 單片機，通過設計軟件程序確定水位的上下限值，根據到達上下限值用單片機來通過繼電器的吸合與斷開來控制水泵電機的啟停，來實現(xiàn)水塔內水位的控制，設計中選用的是壓阻式壓力傳感器來測量水塔內水位，將液位高度與塔底產生的壓力信號轉換成電信號，經過相應的調理電路將信號放大，再通過模數轉換器TLC0834 將采集來的模擬信號轉換成可供單片機識別控制的數字信號 ，經單片機分析處理后送給液晶顯示器 LCD1602 作為實時顯示，當測量到的水塔水位高度超過我們設定的報警上限值時，進行上限報警，進行超上限處理；當測量到的水塔水位高度低于我們設定的報警下限值時，進行下限報警，進行超下限處理。當水塔智能水位控制系統(tǒng)啟動后，水塔內水位處于循環(huán)狀態(tài)，而當程序出現(xiàn)錯誤時，系統(tǒng)自動進入看門狗保護電路 X25045，使系統(tǒng)可以恢復正常工作。在硬件設計中，還加入了時鐘電路和復位電路，時鐘電路是保證單片機正常工作的最基本的晶振電路；而復位電路可以在系統(tǒng)出錯時，將系統(tǒng)復位，一切恢復初始狀態(tài)，從而 使系統(tǒng)恢復正常，這點在選用的看門狗器件 X25045 上可以實現(xiàn)。 在軟件的設計中，當水塔水位正常運行的時候，系統(tǒng)按照主流程圖所示的流程平穩(wěn)的運行。如果一但檢測的水位達到報警的條件，則系統(tǒng)將申請中斷，并進入中斷服務程序，進行相應的報警后的處理。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，程序跑飛進入死循環(huán)，這時看門狗軟件程序，將強制是系統(tǒng)的軟件程序，回到最初的正常運行狀態(tài)。 綜上所述，將軟件和硬件的設計結合起來，構成了本次的水塔智能水位控制。 38 參考文獻 [1] 張少強 .PLC水塔水位控制系統(tǒng)設計與仿真 [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].機械與電子 ,2021年 15期 [3] 袁新娣 .基于單片機的智能水塔水位控制系統(tǒng)設計 [J].贛南師范學院學報 ,2021年 6期 [4] 文定都 .單片機用于高樓供水系統(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)設計中，我首先要感謝學校的畢業(yè)設計指導教師 ,趙宇老師對我的指導，在幫助我完成這次設計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們，使我能更加順利，更加完善的完成本次的設計題目。 通過這段時間不懈的努力，終于完成了我的畢業(yè)設計 智能水塔水位控制系統(tǒng)。 在做本次設計的短 短的幾個月中，我不僅對之前學到的專業(yè)知識加強了鞏固，更重要的是我學到了更多新的知識，掌握了設計一個系統(tǒng)的步驟、方法、設計思想。 在本次設計之初，我拿到了現(xiàn)在所做的畢業(yè)設計的題目《水塔智能水位控制系統(tǒng)設計》，并且了解了所做設計的目的、要求以及要完成的工作。開題之后我進入了資料搜尋階段，不僅經常到圖書館查找資料，而且在網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計有用的東西，并最終確定一套設計方案。 在設計中我盡量做到完善，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習過程中的不足之處。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