【正文】 現(xiàn)水位自動(dòng)控制、具有自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)聲光報(bào)警功能的控制系統(tǒng)。本控制系統(tǒng)由A/D 轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)控制部分、數(shù)碼顯示部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、電機(jī)控制部分等構(gòu)成。這是個(gè)簡(jiǎn)單而靈敏的監(jiān)測(cè)報(bào)警電路，操作簡(jiǎn)單，接通電源即可工作。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎、簡(jiǎn)易，靈敏度高，工作穩(wěn)定，能夠顯示當(dāng)前水位、高低水位報(bào)警等功能。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來(lái)極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。任何時(shí)候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對(duì)給水系統(tǒng)提出的基本要求。因此，如何建立一個(gè)可靠安全、又易于維護(hù)的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。從計(jì)算機(jī)到 3G 數(shù)字通信，從娛樂(lè)使用的聲像設(shè)備MPMP數(shù)字電視到軍用雷達(dá)，數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用比比皆是。因此，如何進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)也便成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。而某些場(chǎng)合如溝槽式小便池安裝紅外控制并不適用，而且由于頻繁動(dòng)作還會(huì)導(dǎo)致電磁閥壽命縮短，故障率增高，從而影響使用效果。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，避免引入多種集成復(fù)雜電路模塊，使人一看就不會(huì)覺(jué)得復(fù)雜難懂而感到頭痛。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案比較 傳感器選擇方案?jìng)鹘y(tǒng)的水位檢測(cè)通過(guò)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)來(lái)完成對(duì)水位的檢測(cè)。本設(shè)計(jì)，采用新型水位傳感器，可以達(dá)到對(duì)水位高度的精確檢測(cè)，以利于提高后續(xù)電路控制的精度。在設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)采樣、保持電路對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào)。因此，本設(shè)計(jì)中采用集成芯片ADC0809 對(duì)0～10V 的直流電壓進(jìn)行處理。（2）高轉(zhuǎn)換精度。 單片機(jī)復(fù)位方案RST/VPD:復(fù)位/備用電源線，可以使單片機(jī)處于復(fù)位（即初始化）工作狀態(tài)?？紤]到，水塔與居民生活密切相關(guān)，當(dāng)因特殊原因?qū)е聠纹瑱C(jī)掉電，需單片機(jī)立即自動(dòng)復(fù)位（如：夜間短時(shí)間停電，導(dǎo)致本系統(tǒng)停止工作），故本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位方式。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用?？紤]到設(shè)計(jì)、使用的方便，本設(shè)計(jì)中采用片內(nèi)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)顯示方案本設(shè)計(jì)中需將水塔水位高度在數(shù)碼管中進(jìn)行顯示，有兩種方案選擇：（1）利用 MAX7219 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)：MAX7219 是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極 LED 顯示驅(qū)動(dòng)器。MAX7219 內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，極大地節(jié)省了MCU 有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源。且在與數(shù)碼管連接時(shí)需附加上拉電阻，用以完成數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，隨著MAX7219 的使用（對(duì) MAX7219 的編程）將提高源程序的復(fù)雜度，對(duì)編譯、調(diào)試和單片機(jī)運(yùn)行效率都將造成影響。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)交流接觸器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。該驅(qū)動(dòng)模塊，可以由分離元件組成放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流接觸器的驅(qū)動(dòng)，也可以單使用一塊芯片實(shí)現(xiàn)。以達(dá)到使電路簡(jiǎn)潔，調(diào)試方便，易于維修的目的。異步電動(dòng)機(jī)屬于交流電機(jī)的一種；另一種交流電機(jī)是同步電機(jī)。本設(shè)計(jì)中，采用交流電機(jī)，為了克服沿程阻力損失和高度差所產(chǎn)生的靜壓力，供水水泵的揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況有所變化。（2）傳感器輸出信號(hào)處理：傳感器輸出信號(hào)，有直流電壓和直流電流之分。（3）單片機(jī)控制：?jiǎn)纹瑱C(jī)將由前級(jí)輸入的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析和處理，從而產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。（5）電機(jī)控制電路根據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的狀態(tài)作出相應(yīng)的動(dòng)作。通過(guò)對(duì)電壓和水位的轉(zhuǎn)換關(guān)系，最終利用單片機(jī)進(jìn)行精確的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)水位高度的顯示、主/備電機(jī)和報(bào)警裝置的控制。2 硬件部分 51LPC單片機(jī)簡(jiǎn)介51LPC是飛利浦公司新推出的單片機(jī)，是一種改造型80C51單片機(jī)。它是20引腳的單片機(jī)，適合于許多高要求集成度低成本的場(chǎng)合?？删幊踢x擇，具有較寬的操作電壓。具有兩個(gè)模擬電壓比較器、IO接口、UART串行接口，允許在線編程，2位安全碼可防止程序被讀出。 單元模塊設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)AT89C51 與ADC 接口時(shí)必須弄清并處理好三個(gè)問(wèn)題： （1）要給START 線送一個(gè)100ns 寬的啟動(dòng)脈沖。 （3）要給“三態(tài)輸出鎖存器”分配一個(gè)端口地址，也就是給 OE 線上送一個(gè) 地址譯碼器輸出信號(hào)。采用查詢法傳送數(shù)據(jù)時(shí)AT89C51 應(yīng)對(duì) EOC 線查詢它的狀態(tài)：若查詢到 EOC 變?yōu)楦唠娖剑瑒t給 OE 線送一個(gè)高電平，以便從 D0—D7 線上提取 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。CPU 響應(yīng)中斷后，應(yīng)在中斷服務(wù)程序中使OE 線變?yōu)楦唠娖?，以提取A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。通常，OSC 的輸出時(shí)鐘頻率FOSC ～ 16MHz，典型值為12MHz 。本設(shè)計(jì)中，晶振采用12MHz，C1 和C2 取30pf。 數(shù)碼顯示設(shè)計(jì)用7448 可以直接驅(qū)動(dòng)共陰極的半導(dǎo)體數(shù)碼管，—7448 輸出端可以看到，當(dāng)輸出管截止、輸出為高電平時(shí)，流過(guò)發(fā)光二極管的電流是由 Vcc 經(jīng) 2k 歐上拉電阻提供的。如果數(shù)碼管需要的電流大于這個(gè)數(shù)值時(shí)，則應(yīng)在2k 歐的上拉電阻上在并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮琛?電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)電感線圈是一種感性負(fù)載，當(dāng)流過(guò)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)線圈會(huì)發(fā)生很大的反電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)有可能損壞驅(qū)動(dòng)器中的輸出晶體管。當(dāng)AT89C51 上輸出低電平時(shí)，SN75467 相應(yīng)的輸出晶體管導(dǎo)通，繼電器線圈中有電流流過(guò)，繼電器吸合；當(dāng) AT89C51 在 上輸出高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器相應(yīng)輸出晶體管截止，繼電器線圈中無(wú)電流流過(guò)，繼電器不吸合，觸電常開(kāi)。圖中左側(cè)是主電路圖，右側(cè)是輔助電路圖。控制電路的構(gòu)成：停止按SB1啟動(dòng)按鈕SB2接觸器線圈KM熱繼電器動(dòng)斷觸頭FR 構(gòu)成回路。1）啟動(dòng)、停止按鈕控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或停止。3）熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)。過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)造成電網(wǎng)電壓的變化過(guò)大；對(duì)于啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的電機(jī)，過(guò)大的啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)會(huì)造成損害。常見(jiàn)的降壓?jiǎn)?dòng)方式有Y/△降壓?jiǎn)?dòng)、沿邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)等。（工作原理） 報(bào)警電路報(bào)警電路，如圖 所示。 系統(tǒng)整機(jī)分析整機(jī)電路圖見(jiàn)附錄二 。再經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路將這一直流模擬量轉(zhuǎn)換為8 位的并行數(shù)字量，并送入單片機(jī)進(jìn)行處理。根據(jù)這一對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)置四個(gè)水位控制點(diǎn)，分別為：60、80 。（2）當(dāng)狀態(tài)在10～20 時(shí)：主、備電機(jī)工作，報(bào)警電路停止工作。（4）當(dāng)狀態(tài)在60～80 時(shí)：主電機(jī)工作、備電機(jī)停止工作，報(bào)警電路停止工作。（6）根據(jù)狀態(tài)00～99 的不同，分別將00～99 輸出到數(shù)碼顯示部分。3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的原則是充分利用51LPC的功能與特點(diǎn)。中斷程序只完成有關(guān)狀態(tài)的設(shè)置，要完成的任務(wù)有主程序來(lái)完成。再將INT0 的端口地址寫入F8H（ADC0809 的端口地址）， 即可啟動(dòng)ADC0809。 中斷子程序中斷子程序如圖 —中斷所示：在中斷到來(lái)后，程序轉(zhuǎn)到中斷子程序。并通過(guò)GAODU 子程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)接收所得的并行數(shù)據(jù)的量化，其量化數(shù)為100。 GAODU子程序—GAODU 子程序所示。 —GAODU子程序 查表子程序—查表子程序所示，本設(shè)計(jì)通過(guò)查表指令對(duì)0～99 種狀態(tài)進(jìn)行處理。在GAODU 子程序中，將輸入數(shù)據(jù)處理為以0 開(kāi)始的100 種狀態(tài)，正是出于這一考慮。通過(guò)這些控制子程序（ROUT00～ROUT 99），可以對(duì)輸入數(shù)據(jù)作出不同處理。在這五種狀態(tài)中包括了電機(jī)控制、報(bào)警控制。⑴當(dāng)水位低于1m 時(shí)：SPEAKER 發(fā)出間斷的蜂鳴聲（報(bào)警控制0）。有電機(jī)的狀態(tài)三種：1）主、備電機(jī)同時(shí)工作。3）主、備電機(jī)停止工作。實(shí)際應(yīng)用表明該控制器控制準(zhǔn)確、可靠性高、功耗低、停電不停時(shí)鐘，有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。它的自動(dòng)控制功能也保證了設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，減輕了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度。const uchar tab[]={ 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,//0~3 0x99,0x92,0x82,0xf8,//4~7 0x80,0x90,0xff,0x86 //mie }。uchar T[4]={1,0,4,5}。uchar T_num=20,sam_n=0。 //延時(shí)函數(shù)void init_T0(void)。 //顯示函數(shù)uchar AD_dat(void)。 //中值濾波函數(shù)float account_res(void)。 //計(jì)算溫度函數(shù)void adj_t(void)。 //溫度顯示程序void renovate(void)。 //初始化T0 while(1) { disp()。 //更新顯示數(shù)據(jù) }。 for(i=0。i++) { disp_seg(i,T[i])。 //清零采樣計(jì)數(shù)器 adj_t()。 for (i=0。i++)