【正文】 根據(jù)監(jiān)控對(duì)象的特征，要求實(shí)時(shí)檢測(cè)水 塔 的液位高度，并與開始預(yù)設(shè)定 的上、下限 值做比較，由單片機(jī)控制固態(tài)繼電器的開斷進(jìn)行液位的調(diào)整，最終達(dá)到液位的預(yù)設(shè)定值 范圍內(nèi) ?，F(xiàn)場(chǎng) 在 LCD1602液晶屏上 實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的 自動(dòng) 監(jiān)控。 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 4 2 系統(tǒng) 原理框圖 S T C 8 9 C 5 2 R CA / D 0 8 0 4 轉(zhuǎn)換液壓傳感器 L C D 顯示井中缺水傳感檢測(cè)菜單按鍵輸入蜂鳴報(bào)警水泵電磁閥 圖 1 系統(tǒng) 原理框圖 3 工作原理 基于 51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 液位控制 的控制 器是以 STC89C52RC 芯片為核心，由鍵盤、LCD1602 液晶 顯示、 ADC0804 模數(shù) 轉(zhuǎn)換、 液壓 傳感器 、開 關(guān) 電源 、蜂鳴報(bào)警、電磁繼電器 等 部分 組成。通過鍵盤 能夠自由 設(shè)置 水 位 上下 限值 。 4 硬件設(shè)計(jì) 液位控制器的硬件主要包括 由單片機(jī)、 液壓 傳感器 (帶變送器 )、鍵盤電路、 液晶顯示電路、 A／ D轉(zhuǎn)換器和輸出控制電路等。 STC公司生產(chǎn)的STC89C52RC單片機(jī) ,是一款性價(jià)比非常高的單片機(jī)，普通用戶可完全將其當(dāng)作一般的51單片機(jī) 來 使用，高級(jí)用戶可使用其擴(kuò)展功能 。山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 目前 STC公司的單片機(jī)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的占有率與日俱增。 下圖是 STC89C52RC單片機(jī)管腳圖。當(dāng)?shù)谏轿骶C合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 11角為低電平的時(shí)候，左右兩端就被斷開了，無論輸入端怎么變化，輸出端都不會(huì)變化，當(dāng)?shù)?11角由低電平變?yōu)楦唠娖降囊凰查g，輸入端的數(shù)據(jù)立刻被傳送到輸出端，并且在 11角保持為高電平期間，輸出端數(shù)據(jù) 始終的輸入端數(shù)據(jù)相同，如果此時(shí)我們?cè)俅伟训?11角設(shè)置為低電平，那么以后當(dāng)輸入端無論再怎么變化，輸出端都不會(huì)變化而是保持剛才第 11 角在下降沿（由高電平到低電平跳變）之間時(shí)輸入端的值，這樣就達(dá)到了鎖存數(shù)據(jù)的目的，這也就是所謂的總線設(shè)計(jì)思路，一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)線加一個(gè)鎖存器后就可以擴(kuò)接多個(gè)元件，當(dāng)選通哪個(gè)元件的片選信號(hào)，就送數(shù)據(jù)給那個(gè)元件。單通道輸入 ,轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為 100us。 WR由低到高時(shí)， A/D開始轉(zhuǎn)換。在 CS和 RD 的控制下可以讀取數(shù)據(jù)結(jié)果。 本實(shí)驗(yàn)沒 有使用 INTR 信號(hào) ，而是采用了延時(shí)等待的方式，以便把中斷口留給 LCD1602 液晶顯示屏接線使用 。 下 圖是 A／ D轉(zhuǎn)換部分原理圖，在接線時(shí)先 要 經(jīng)過運(yùn)算放大器和分壓電路把傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后輸入到 A／ D轉(zhuǎn)換器 。 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 圖 4 ADC0804與單片機(jī)接線圖 單片機(jī)與繼電器及蜂鳴器的接口 電路 簡(jiǎn)介 采用光電耦合器的開關(guān)量輸出電路如 下 圖所示。當(dāng)單片機(jī) 輸出 端 口 輸出高電平時(shí)，經(jīng)與非門電路， A點(diǎn)為低電平，經(jīng)光耦器件使驅(qū)動(dòng)晶體管 V導(dǎo)通，出口繼電器 J得電吸合。 以此來控制水泵執(zhí)行運(yùn)行或停止工作。也就是說程序流程圖上的“判斷水泵的前一個(gè)工作狀態(tài)” 就是通過此處的接觸器常開觸點(diǎn) J的通斷來判斷的。 壓力傳感器 介紹 經(jīng)過 市場(chǎng)及網(wǎng)上實(shí)際調(diào) 查發(fā)現(xiàn) ， 目前的液壓傳感器價(jià)格普遍偏高，多為 高規(guī)格 工業(yè)用品。 同樣可以滿足實(shí)際要求。 該 壓力傳感器是美國(guó) SM公司生產(chǎn)的 555— 2型 OEM壓阻式壓力傳感器，其有全溫度補(bǔ)償及標(biāo)定 (O～ 70℃ )，傳感器經(jīng)過特殊加工處理，用堅(jiān)固的耐高溫塑料外殼封裝。 1腳為信號(hào)輸出 (一 )； 2腳為信號(hào)輸出 (一 )；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 (+)。水 塔 水位高度發(fā)生變化時(shí)，引起軟管內(nèi)氣壓變化，然后傳感器把氣壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸送到 A／ D轉(zhuǎn)換器。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，但它存在著效率低（只有 40% － 50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)。正因?yàn)槿绱?，開關(guān)式穩(wěn)壓電源已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備 中， 本著節(jié)能環(huán)保、電能高效利用的原則，本設(shè)計(jì)選用了開關(guān)電源為整個(gè)模塊供電。 1 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關(guān)式穩(wěn)壓電 源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實(shí)際的應(yīng)用中，調(diào)寬式山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 使用較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù) 為脈寬調(diào)制型。調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見下圖。直流平均電壓Ｕ。從上式可以看出，當(dāng) Um 與 T 不變時(shí)，直流平均電壓 Uo 將與脈沖寬度 T1 成正比。 2 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖二所示。 控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。設(shè)定完成后再執(zhí)行 AD轉(zhuǎn)換，接下來是判斷一下液晶屏上是否有報(bào)警指示輸出，如果有的話就不執(zhí)行顯示水塔液位這一子程序，直接 判斷是否首次啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換；否則在液晶屏上顯示通 過 AD轉(zhuǎn)換得來的水塔水位值。經(jīng)過一個(gè)延時(shí)程序后再執(zhí)行下一次循環(huán)。 （ 3） 當(dāng)水塔中的水高出上限位，此時(shí)執(zhí)行斷 開繼電 器這一指令 ， 讓水泵停機(jī) 。繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)，用戶用水會(huì)使 水塔 水位低于上限值，這時(shí) 再執(zhí)行判斷之前水泵是否在上水 狀態(tài) ，如果判得之前水泵沒在上水 狀態(tài) 則繼續(xù) 執(zhí)行 循環(huán) 判斷 ，如此一來就保證了低于水位下限時(shí) 水泵開始上 水，并一直上 水達(dá)到上限位為止。 2 出現(xiàn)故障時(shí)： （ 1） 當(dāng)井中水位傳感器檢測(cè)到井中缺水時(shí)會(huì)調(diào)用報(bào)警子程序， 在液晶屏上顯示“井中缺水”字樣，并響起蜂鳴器，同時(shí)斷開控制水泵的繼電器 。 （ 2） 當(dāng) 判斷 AD 值始終保持不變 次數(shù)達(dá)到十次時(shí) ，則需要再判斷控制水泵的繼電器 是否一直吸合，如果滿足這兩個(gè)條件則 可判知水泵可能出現(xiàn)故 障，這時(shí)就需要液晶顯示“水泵故障”，同時(shí)蜂鳴報(bào)警，并立即斷開控制水泵的繼電器。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能 夠 實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、電機(jī)故障檢測(cè)、處理和報(bào)警等功能，具有良好的檢測(cè)控制功能，可移植性和擴(kuò)展性強(qiáng)。 進(jìn)一步優(yōu)化 了 系統(tǒng) 軟硬件整體功能 ，可 實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn) 水塔自動(dòng) 控制，因此，該系統(tǒng)在水塔 自動(dòng)控制 領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。在這期間非常感謝我的導(dǎo)師陳毅鵬老師和張慧明 老師，還有所有培育過 我的老師們！是他們悉心指導(dǎo)、耐心教誨下才讓我逐漸發(fā)現(xiàn)知識(shí)的“廬山 真面目”，并從中體驗(yàn)到了學(xué)習(xí)研究過程中所帶來 的巨大樂趣。 同時(shí) 在這里我 也要感謝我的隊(duì)友們，是大家的 共同 努力才贏得了這次小小的勝利，團(tuán)隊(duì)的力量是偉大的，三人行必有我?guī)熝伞? 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 附 錄 附錄 1 PCB 原理 圖 山西綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 附錄 2 C 程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit adrd=P3^7。 sbit dula=P2^6。 sbit BEEP=P2^3 。 sbit LCD_RW = P3^6。 bit presence,flag。 uchar code cdis2[ ] = { DEEP: }。 unsigned char data deep_data[2] = {0x00,0x00}。 unsigned char data display[5] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 unsigned char code mytab1[8] = {0x0C,0x12,0x12,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00}。 //小喇叭 define delayNOP()。_nop_()。_nop_()。 unsigned char deep,deep_p,timecount,count,pare_th,pare_tl。 void Natural_Menu ()。 void set_deep_alarm()。 void beep()。 while(ms) { for(y = 0。 y++) { _nop_()。 _nop_()。 } } } //檢查 LCD忙狀態(tài) /*lcd_busy為 1 時(shí)，忙，等待。 LCD_RS = 0。 LCD_EN = 1。 result = (bit)(P0amp。 LCD_EN = 0。 } /***********************************************************/ /*寫指令數(shù)據(jù)到 LCD */ /*RS=L， RW=L， E=高脈沖， D0D7=指令碼。 LCD_RS = 0。 LCD_EN = 0。 _nop_()。 delayNOP()。 delayNOP()。 } /***********************************************************/ /*寫顯示數(shù)據(jù)到 LCD /*RS=H， RW=L， E=高脈沖， D0D7=數(shù)據(jù)。 LCD_RS = 1。 LCD_EN = 0。 delayNOP()。 delayNOP()。 } /**********************************************************/ /* LCD初始化設(shè)定 /***********************************************************/ void lcd_init() { delay1(15)。 //清除 LCD 的顯示內(nèi)容 lcd_wcmd(0x38)。 lcd_wcmd(0x38)。 lcd_wcmd(0x38)。 lcd_wcmd(0x0c)。 lcd_wcmd(0x06)。 lcd_wcmd(0x01)。 } /***********************************************************/ /* 設(shè)定顯示位置 /***********************************************************/ void lcd_pos(uchar pos) { lcd_wcmd(pos | 0x80)。 } /***********************************************************/ /* 讀取深 度 /*********************************************************/ Read_deep(void) { uchar a,sl。 //關(guān)中斷 ,防止讀數(shù)錯(cuò)誤 wela=1。 //選通 ADCS LCD_RW=0。 P0=0xff。 wela=