【正文】 系統(tǒng)故障（達(dá)到高水位，卻沒(méi)達(dá)到低水位）紅，黃，綠燈均閃爍 CLR CLR CLR LCALL DELAY SETB SETB SETB LJMP RESTARTLOOP3: CJNE A,03H,RESTART 。參 考 文 獻(xiàn)[1] 劉湘濤、 江世明編 《單片機(jī)原理與應(yīng)用》[M]. 電子工業(yè)出版社，2022 年8 月[2] 何希才. 傳感器及其應(yīng)用實(shí)例[M]. 2022 年 9 月、第 1 版、機(jī)械工業(yè)出版社。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺(jué)到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)加水。當(dāng)超過(guò)低水位，并且未達(dá)到高水位時(shí)，保持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，亮綠燈 SETB SETB CLR LJMP RESTARTLOOP2: CJNE A,02H,LOOP3 。如圖 316 所示，NE556 內(nèi)部的兩個(gè) 555 電路接成了間接反饋式無(wú)穩(wěn)態(tài)自激多諧振蕩器形式。（3）設(shè)計(jì) T0 溢出所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。考慮系統(tǒng)各功能模塊及其循環(huán)次數(shù)，本系統(tǒng)主控制程序的運(yùn)行時(shí)間約為 16．6 ms。在初始化程序塊中設(shè)置 T0 的工作方式，并開(kāi)啟中斷和計(jì)數(shù)功能。防止 MCU 死機(jī). 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說(shuō)程序跑飛。(3) 水泵劇烈震動(dòng)，可能是在電動(dòng)轉(zhuǎn)子不平衡，或者聯(lián)軸器結(jié)合不良，軸承磨損、彎曲；也可能是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件松馳、破裂和管路支架不牢等引起。2. 選擇水泵的主要參數(shù)水泵參數(shù)是指泵工作性能的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，包括流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、效率和比轉(zhuǎn)數(shù)等。(1) 按使用部門分 有農(nóng)業(yè)用泵（農(nóng)用泵） 、工作用泵（工業(yè)泵）和特殊用泵等。圖315為常用繼電器實(shí)物圖。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，在本設(shè)計(jì)當(dāng)中發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏三極管。隔離技術(shù)是破壞“地”干擾途徑的抗干擾方法，硬件上常用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)電→光→電的隔離，它能有效地破壞干擾信號(hào)的進(jìn)入，可靠地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離，并容易構(gòu)成各種功能狀態(tài)。后光電耦合器驅(qū)動(dòng)Q3導(dǎo)致繼電器閉合從而讓220V的交流電接通使水泵加水。 繼電器控制水泵加水電路 功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開(kāi)關(guān)量的控制，這些開(kāi)關(guān)量一般經(jīng)過(guò)微機(jī)的 I／O 輸出，而 I／O 的驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不足以驅(qū)動(dòng)一些點(diǎn)磁執(zhí)行器件，需加接驅(qū)動(dòng)介面電路，為避免微機(jī)受到干擾，須采取隔離措施。如圖312 所示是本設(shè)計(jì)采用的光電報(bào)警電路：D 1 0Y ELLO WD 9G R EEDD 8R EDR 1 61 KR 1 41 KR 1 51 K+ 5VP 1. 4P 1. 3P 1. 2圖312 光報(bào)警電路的原理圖本電路采用不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)表示不同的水位情況。由于PN結(jié)阻擋層的限制，在常態(tài)下，二者不能發(fā)生自然復(fù)合。其發(fā)光機(jī)理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子－空穴對(duì)）在擴(kuò)散過(guò)程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過(guò)程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過(guò)程。如果是低電平送給 R12 則 R1QDQ4 均不能導(dǎo)通,于是 R13 導(dǎo)通將把高于 的高電平穩(wěn)定的送給單片機(jī)。方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，反應(yīng)靈敏，系統(tǒng)也簡(jiǎn)單易行，易于推廣，適合本設(shè)計(jì)的要求。1腳為信號(hào)輸出（） ；2腳為信號(hào)輸出（） ；3腳為激勵(lì)電壓；4腳為地；5腳為信號(hào)輸出（+） ；6腳為信號(hào)輸出（+） 。2. 方案二：傳感器使用SY9411LD型變送器。在制作的過(guò)程當(dāng)中我們用PVC塑料管包扎起來(lái)，在外部不要露出銅線，而是采用插針的辦法接到PCB版上去。C線為高水位控制線，當(dāng)它導(dǎo)通時(shí)，表示水已經(jīng)為高水位。 圖 35 上電復(fù)位電路 圖 36 手動(dòng)復(fù)位 圖 37 復(fù)合復(fù)位3. 最小系統(tǒng)電路要使單片機(jī)工作起來(lái)最基本的電路構(gòu)成為(1) 電源電路：向單片機(jī)供電；(2) 時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的工作速度；(3) 復(fù)位電路：確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。如圖 36 所示。復(fù)位電路的連接方式有三種：一、上電復(fù)位——單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)，確定單片機(jī)的起始工作狀態(tài)。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激震蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。綜上所述, P1 和P3 口中的各口線可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管, 不用再配置發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路, 不用再配置比較器, 從而簡(jiǎn)化了控制電路的結(jié)構(gòu)。P1 口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供20mA 的灌電流驅(qū)動(dòng)能力, 其鎖存器寫(xiě)1 時(shí)可作為輸入口。片內(nèi)有2 K字節(jié)的閃速程序存儲(chǔ)器(采用電擦除編程, 可重復(fù)編程1000次,數(shù)據(jù)可保10年),除沒(méi)有P0口、P2口外,具有8031所有功能結(jié)構(gòu),即一片AT89C2051相當(dāng)于803373 、2716 組成的最小系統(tǒng)。8031內(nèi)置中央處理器單元、128字節(jié)內(nèi)部存數(shù)據(jù)儲(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出（I/O）口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷機(jī)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路，是一個(gè)集成度很高的微型計(jì)算機(jī)芯片，但8031片內(nèi)并無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外接ROM。XTAL2 —— 振蕩器反相放大器的輸出端。表31 P3口提供的第二功能P3 口線 第二功能 RXD(串口輸入) TXD(串口輸出) INT0(外部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0(外部定時(shí)輸入 0) T1(外部定時(shí)輸入 1) RST —— 復(fù)位輸入端。P3口輸出緩沖器能吸收20mA灌入電流，當(dāng)向端口P3寫(xiě)入電平“1”時(shí)，可用作輸入端口。P1口在快閃編程與校驗(yàn)功能中還承擔(dān)數(shù)據(jù)代碼接收任務(wù)。輸入端和負(fù)輸入端，與片內(nèi)精密模擬比較器相連。引腳功能說(shuō)明如下： Vcc —— 供電電源。10) 可編程串行通道。6) 1288位SRAM。2) 2KB的在線可重復(fù)編程快閃存儲(chǔ)器，壽命可達(dá)1000次寫(xiě)／擦除周期。2051 還增加了在零頻下工作的靜態(tài)邏輯方式及兩種軟件可選的省電模式。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)選擇1. 方案一：我們選用 AT89C2051 作為我們的控制芯片。綜上,我們已經(jīng)清楚地看到了兩種方案的優(yōu)劣,要能夠很好地完成本次設(shè)計(jì)的各個(gè)指標(biāo)和達(dá)到設(shè)計(jì)的目的,我們選擇第二種方案作為我們的設(shè)計(jì)方案。如圖21所示：圖21 方案一方框圖方 案 二 ： 本 方 案 采 用 單 片 機(jī) AT89C2051作 為 我 們 的 控 制 芯 片 ,主 要 工 作 過(guò)程 是 當(dāng) 高 塔 中 的 水 在 低 水 位 時(shí) ,水 位 探 測(cè) 傳 感 器 送 給 單 片 機(jī) 一 個(gè) 高 電 平 ,然 后單 片 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 水 泵 加 水 和 顯 示 系 統(tǒng) 使 紅 燈 變 亮 ； 當(dāng) 水 位 在 正 常 范 圍 內(nèi) 時(shí) ,水 泵 加水 ,綠 燈 亮 ； 當(dāng) 水 位 在 高 水 位 時(shí) ,單 片 機(jī) 不 能 驅(qū) 動(dòng) 水 泵 加 水 ,黃 燈 亮 。低水位時(shí)送給單片機(jī)一個(gè)高電平，驅(qū)動(dòng)水泵加水，紅燈亮；正常范圍的水位時(shí)，水泵加水，綠燈亮；高水位時(shí)，水泵不加水，黃燈亮。近年來(lái)單片機(jī)在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且在各行各業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)過(guò)程中擔(dān)任著重要角色。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能用指令。它能方便地組裝成各種智能式測(cè)、控設(shè)備及各種智能儀器儀表。ASMIC技術(shù)的啟動(dòng)與發(fā)展。ISP及基于ISP的開(kāi)發(fā)環(huán)境。全盤CMOS化趨勢(shì)。如若依舊采用傳統(tǒng)的方式，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低下，而且安全性難以保障。遠(yuǎn)古時(shí)代，人們逐水而居。引起了老百姓的抱怨水用完只前，不知道水已經(jīng)很少，待用完后才知曉，如果是急需水的情況下，那就十分麻煩要等加水后才有水用；加水的過(guò)程當(dāng)中，還需要人時(shí)刻檢查水位情況，以防止水量超過(guò)最高水位線；所以這一切問(wèn)題的存在，都在呼喚一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的高塔水位檢測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)的誕生 。在 大 型 電 路 中 ， 這 種 模 塊 化 應(yīng) 用 極 大 地 縮 小 了 體 積 ， 簡(jiǎn) 化 了 電 路 ， 降 低 了損 壞 、 錯(cuò) 誤 率 ， 也 方 便 于 更 換 片 機(jī) 在 汽 車 設(shè) 備 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 單 片 機(jī) 在 汽 車 電 子 中 的 應(yīng) 用 非 常 廣 泛 ， 例 如 汽 車 中 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 控 制 器 ， 基 于CAN總 線 的 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 智 能 電子控制器， GPS導(dǎo) 航 系 統(tǒng) ， ABS防抱死系統(tǒng)， 制 動(dòng)系 統(tǒng) 等 等此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 各 種 大 型 電 器 中 的 模 塊 化 應(yīng) 用某 些 專 用 單 片 機(jī) 設(shè) 計(jì) 用 于 實(shí) 現(xiàn) 特 定 功 能 ， 從 而 在 各 種 電 路 中 進(jìn) 行 模 塊 化 應(yīng)用 ， 而 不 要 求 使 用 人 員 了 解 其 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。目前單 片 機(jī) 滲透 到 我 們 生 活 的 各 個(gè) 領(lǐng) 域 ， 幾 乎 很 難 找 到 哪 個(gè) 領(lǐng) 域 沒(méi) 有 單 片 機(jī) 的蹤跡。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它能自動(dòng)完成水位檢測(cè)、光報(bào)警、上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。該系統(tǒng)具有水位檢測(cè)、低水位高水位報(bào)警以及自動(dòng)加