【正文】 位的設(shè)備 。 蓄水指示燈閃亮指示，警告蓄水 SETB XSKG 。 關(guān)閉中水位指示燈 SETB DSZS 。 蓄水指示燈指示 蓄水時(shí)軟件設(shè)計(jì)如下： SETB GSZS 。 關(guān)閉 中水位指示燈 CLR DSZS 。 蓄水指示燈指示 低水位時(shí)軟件設(shè)計(jì)如下： SETB GSZS 。 中水位指示燈指示 CLR DSZS 。 蓄水指示燈指示 中水位時(shí)軟件設(shè)計(jì)如下： SETB GSZS 。 中水位指示燈指示 CLR DSZS 。 關(guān)閉蓄水開關(guān) CLR GSZS 。 打開蓄水開關(guān) LJMP GAA02 。 關(guān)閉地水位 指示燈 LCALL YS1 。 關(guān)閉高水位指示燈 SETB ZSZS 。 GAA05: JB XUS , GAA02 。 低水位指示燈指示 CLR XSZS 。 關(guān)閉高水位指示燈 SETB ZSZS 。 GAA04: JB DSW , GAA05 。 低水位指示燈指示 CLR XSZS 。 關(guān)閉高水位指示燈 CLR ZSZS 。 GAA03: JB ZSW , GAA04 。 低水位指示燈指示 CLR XSZS 。 高水位指示燈指示 CLR ZSZS 。 判斷是否是高水位，不是轉(zhuǎn)向中水位 CLR XSKG 。 其 好處是防止程序 進(jìn)入死循環(huán) ，提高 系統(tǒng) 控制的 可靠性 。 然后再返回去判斷高水位，如果始終處于 蓄水狀態(tài) 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) 。 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。 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。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?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。這樣設(shè)計(jì)是為了讓程序井然有序方便模塊化編程。 開 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。因此，我根據(jù)外圍硬件電路連接方案，編寫具體軟件。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。 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。 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。 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。 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。如圖311 所示。 采用 市電 220 伏交流 供電。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。 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。 SS S3分別是小、中、大三種大小。 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。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。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 。蜂鳴器接于單片機(jī)的 ，用于聲 音提示和報(bào)警。 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。但是由于 LCD 價(jià)錢比較昂貴，不利于本電路的設(shè)計(jì)。 反之，水位開始從高水位下降，水位離開高水位線時(shí)，水將高水位傳感器探頭與電源斷開，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，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)控制水泵開始蓄水，又開始從無(wú)水狀態(tài)循環(huán)工作。 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。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。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。 +5 伏導(dǎo)線放在水塔的最底端，另四條分別放置 在水塔內(nèi)不同高度如圖 35 所示。我們利用的是三極管的開關(guān)特性（即飽和導(dǎo)通，截止斷開）。 C50 .0 1 u FV49 0 1 3R 1 15 6 0R 1 21KP 1 . XI N X+5金屬棒+ 5 V水位點(diǎn) 圖 34 傳感器工作電路 為此，在水塔的不同高度安裝了 5 根金屬棒，以感知水位變化情況。 其傳感器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是由三極管 901兩個(gè)電阻、和一個(gè)無(wú)極性電容組成， 可以簡(jiǎn)單的自制出水位傳感器如圖 34 所示。 任何物質(zhì)在電學(xué)里都有一定的阻值， 實(shí)驗(yàn)證明，純凈水幾乎是不導(dǎo)電的，但自然界存在的 ， 以及人們?nèi)粘Ｊ褂玫乃紩?huì)含有一定的 Mg2+、 Ca2+等離子，它們的存在使水 可以具有 導(dǎo)電 的性能 ， 水的阻值大約為 10KΩ左右 。但是 ，問(wèn)題在于電路調(diào)試比較困難，因?yàn)楣庠谒袀鞑サ牧炼扰c光在空氣中傳播的亮度信號(hào)，單片機(jī)難于區(qū)分出，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。 脈沖調(diào)制式紅外發(fā)射接收器工作原理 ： 接收管與發(fā)射管放在水塔對(duì)立的兩側(cè)且在一條直線上，在空氣中接收管吉林 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院論文 13 完全接收到發(fā)光管發(fā)送來(lái)的信號(hào)，運(yùn)算放大器同向端電平高于反向端，輸出高電平送給單片機(jī)處理；當(dāng)發(fā)射接收兩管之間有水時(shí)，水對(duì)光有反射和折射特性減弱了光信號(hào)，在此適當(dāng)?shù)恼{(diào)整好圖 32 中電阻 R2，使接收管在有 水 4 4321231發(fā)光發(fā)光接收發(fā)光接收接收光 源 圖 33 光電水位檢測(cè)示意圖 時(shí) 接受的信號(hào)是弱信號(hào)，此時(shí) 運(yùn)放的 同向端低于反向端，這樣輸出為低電平?？梢愿鶕?jù)此原理采集水塔中是否有水，如圖 33所示。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了外界光線的干擾提高了靈敏度 ，制作比較簡(jiǎn)單。 該器件 由于采用 的是 交流分量的調(diào)制信號(hào)，側(cè)可大幅度減 少外界干擾 ，以便提高信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 ；另外紅 外發(fā)射接收管的最大工作電流取決于 調(diào)制信號(hào)的 平均電流， 如果采用占空比小的調(diào)制信號(hào)， 在平均電流不變的情況下，瞬時(shí)電流很大（ 50~100mA），則大大提高了信噪比。從中也體現(xiàn)了電路的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)總共包含五大部分：中央處理器（ CPU）、電源模塊、水位限位傳感器（含四個(gè)單元）、水位指示部分、水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)。以 STC89C51 為電路的中央處理器， 用 來(lái)處理傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)， 進(jìn)而 控制 水泵 電機(jī) 工作