【正文】 處 理 子 程 序 中斷流程圖 圖 31 主 程序流程圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 27 頁 在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場(chǎng)的各種參數(shù)、信息的變化是隨機(jī)的。 主程序流程圖 主程序的功能是檢測(cè)水塔的水位，提示、顯示水塔的水位，以防水溢出來了，造成不必要的浪費(fèi)。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。同時(shí)控制電機(jī)的運(yùn)行達(dá)到升水的目的。系統(tǒng)上電后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。當(dāng)水位低于 L 時(shí)報(bào)警器停止報(bào)警，指示燈滅；當(dāng)水位低于 A 時(shí)指示 燈 D11 滅，電動(dòng)機(jī)開始工作為水塔供水；當(dāng)水位低于 B 時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作為水塔供水 。 整機(jī)電路 工作原理 為了節(jié)約水資源我們?cè)O(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的水塔自動(dòng)供水系統(tǒng)，更加快速的來控制水位的升降，在生活中起到了非常重要的作用。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力消失，動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離，使主觸 頭斷開，切斷電源。 交流接觸器工作原理 交流接觸器 主要有四部分組成：電磁系統(tǒng) ,包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯；觸頭系統(tǒng) ,包括三組主觸頭和一至兩組常開、常閉輔助觸頭 ,它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的；滅弧裝置，一般容量較大的 交流接觸器 都設(shè)有滅弧裝置，以便迅速切斷電弧，免于燒壞主觸頭；絕緣外殼及附件 ,各種 彈簧 、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。當(dāng)用戶按下斷開 D 時(shí)，此時(shí)二極管 D5 變滅并且揚(yáng)聲器停止工作。如圖 27所示 圖 25 超聲波測(cè)水位 工作原理圖 圖 26 指示電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 共 27 頁 報(bào)警電路 報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)水塔即將溢滿時(shí)，指示燈亮揚(yáng)聲器開始發(fā)聲報(bào)警，提示人們不能再加水了，防止水資源白白浪費(fèi)。從上面一排左邊第一引腳開始，按順時(shí)針順序依次往下遍歷所有引腳。 顯示電路 本系統(tǒng)使用數(shù)碼顯示管顯示水位的實(shí)際高度。當(dāng) 輸出為高電平時(shí)，此時(shí)二極管 D11亮，指示水塔水位處于 A；當(dāng) 為高電平時(shí)，二極管D10 亮，指示水塔水位處于 B；當(dāng) 和 都為高電平時(shí)，二極管 D11 和 D10 同時(shí)亮，預(yù)示水塔水位處于 L已將溢滿不能再加水。同時(shí)通過顯示器，可對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行控制。根據(jù)檢測(cè)水位的要求進(jìn)行升降調(diào)節(jié)，實(shí)際是一個(gè)測(cè)距的檢測(cè)電路。單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)經(jīng)過整形后，傳到超聲波換能器 (中心頻率為 40 kHz)，通過超聲波發(fā)射頭將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能發(fā)射出去。如圖 24 所示。 超聲波測(cè)水位 電路 超聲波測(cè)水位的作用：一種是為了液體儲(chǔ)藏量的管理，一種是為了液位的安全或自動(dòng)化控制。 特殊功能寄存器復(fù)位后狀態(tài)使確定的。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC=0000H 所以程序從 0000H地址單元開始執(zhí)行。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為 12MHz 時(shí)， C1為 10uF， R1為 ，晶振為 6MHz 時(shí)， C1為 22uF， R1為 1kΩ。按下按鍵瞬間 圖 22 時(shí)鐘電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 27 頁 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C1的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。按鍵復(fù)位要求按下按鍵后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本的形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。 單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位是使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容 的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。這個(gè)放大器 與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。 AT89C52 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。電容取 30pF 左右。 內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。如圖 22 所示。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。電容器 C1 和C2 主要起頻率微調(diào)作用，電容值可選取為 30pF左右或 40pF 左右。 89C52 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路，是在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，就能構(gòu)成自激振蕩電路。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)的工作的 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 27 頁 所修要的時(shí)鐘信號(hào)。 除此之外 P3 端口還用于一些專門功能，具體請(qǐng)看下表 21。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。對(duì)內(nèi)部 Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收 高 8 位地址和控制信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。 對(duì)內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8 位地址信息。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL。 5． XTAL 和 1XTAL2：外接晶振引線端。 3． EA:當(dāng) EA 信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作限制在外部程序存儲(chǔ)器；而擋 EA 為高電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始的，并可延至外部單片機(jī) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 共 27 頁 程序存儲(chǔ)器。 圖 21 單片機(jī)引腳圖 控制引腳介紹： 1． ALE:系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， P0 口是八位數(shù)據(jù)線和低八位地址 先復(fù)用引腳， ALE 用于把 P0 口輸出的低八位地址鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低八位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 單片機(jī)的引腳說明： 單片機(jī)采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，下圖是它們的引腳配置， 40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 中斷系統(tǒng)： 單片機(jī) 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷， 可滿足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 并行輸入輸出 (I/O)口 共有 4 組 8 位 I/O 口 （ P0、 P P2 或 P3） ，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 （ ROM） ： 單片機(jī) 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。它是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器 ， 能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 中央處理器： 中央處理器 （ CPU） 是整個(gè)單片機(jī)的控制核心部件 ，完成運(yùn)算和控制功能。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電路最小系統(tǒng)由 AT89C51 單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，它是電路工作的最基本的單元電路，任何單片機(jī)基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)都離不開它。 一直是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)，也是單片機(jī)占領(lǐng)市場(chǎng)、賴以生存的必要條件，所以本次設(shè)計(jì)我們選用了以單片機(jī)為中心的設(shè)計(jì)，此方案的靈活性明顯要高于數(shù)字電路構(gòu)成的系統(tǒng)，即本次設(shè)計(jì)選擇基于單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)的電路方案。 電路具有高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、超強(qiáng)抗干擾、低功耗、便于操作等優(yōu)點(diǎn)，高可靠性、功能強(qiáng)、高速度 。 穩(wěn)壓濾波電源電路：主要是為給系統(tǒng)提供安全、穩(wěn)定的電源電路。 交流接觸器 電路： 控制大功率水泵進(jìn)行抽水工作 。 復(fù)位電路：用于 系統(tǒng)的正常初始化，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要復(fù)位以使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 2． 基于單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)的電路方案 本設(shè)計(jì)方案采 用內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器的單片機(jī)作為核心部件，并配以時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、顯示電路、報(bào)警電路、 超聲波測(cè)距模塊， 通過擴(kuò)展外圍設(shè)備及接口電路完成整個(gè)控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的控制．電機(jī)的控制有串行和并行兩種方式，本系統(tǒng)采用串行控制，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中通過單片機(jī)輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)不同的控制。當(dāng)水位進(jìn)一步上升使電極 AC 連通后，電源電壓通過 555 定時(shí)器 水位指示 水塔水位控制 水塔供水驅(qū)動(dòng) 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 共 27 頁 水電阻與 R1 加至 6 腳，是 RS 觸發(fā)器的 R 端出現(xiàn)高電平。 圖 11 數(shù)電 設(shè)計(jì) 電路原理圖 在上水過程中，當(dāng)水位上升使電極 A、 B 接觸后，通過水電阻與 R2 將電源電壓加至定時(shí)器的 2 腳，使 RS 觸發(fā)器的 S 端出現(xiàn)高電平，但這一高電平對(duì)電路不起觸發(fā)作用。 RR3 與 R4 組成輸入端分壓偏置電路，它將 RS 觸發(fā)器的 R 端與 S 端分別偏置在既不大于 2V/3，也不小于 V/3 的中間狀態(tài)。這是由于555 電路輸出功率較小 ，不能驅(qū)動(dòng)大功率的交流接觸器它。當(dāng)水位低于最低水位時(shí)，自動(dòng)將供水泵啟動(dòng)上水；當(dāng)水位到達(dá)最高水位是，自動(dòng)停住上水，不用人工控制。成功實(shí)現(xiàn)水塔水位顯示功能，自動(dòng)控制電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)水功能，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。廣泛性 ： 現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)以及農(nóng)戶為了節(jié)約成本都應(yīng)用此種水塔控制，它的優(yōu)越性被越來越多的人們所接受、使用。 實(shí)用性 ： 注重采用經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的技術(shù) ， 使系統(tǒng)建設(shè)的投入產(chǎn)出比最高 ， 能產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 。 系統(tǒng)中的硬軟件及信息資源應(yīng)滿足可靠性設(shè)計(jì)要求 。 該設(shè)計(jì)的基 本原理為以 51 單片機(jī)作為控制元 ， 由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分組成 。其中運(yùn)用比較多的主要在大眾生活方面 ， 以單片機(jī)為控制中心的智能小系統(tǒng) 。啟動(dòng)和鄉(xiāng)村集鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展 ， 深井取水成為解決飲用水的主要方法 如果采用人工