【正文】 日 江西理工大學(xué) 20xx 屆?？飘厴I(yè)論文（?？疲? 摘 要 現(xiàn)代傳感技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和新工藝、新材料的發(fā) 展為智能檢測系統(tǒng)的發(fā)展帶來了前所未有的奇跡。 隨著社會的進(jìn)步、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們對液位的檢測 與控制 提出了更高的要求。本設(shè)計 用液位檢測集成芯片 LM104 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 A/D574A、繼電器、水泵， 以及 AT89C51 單片機(jī)作為主控元件的液位檢測 與控制 的原理、電路及監(jiān)控程序。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51； AD574A； 液位檢測 ； LM1402； 超限報警 ；繼電器；水泵 . 江西理工大學(xué) 20xx 屆?？飘厴I(yè)論文（專科） ABSTRACT Modern sensing technology, electronic technology, puter technology, automatic control technology, information processing technology and new technology, new material for the development of the intelligent detection system development has brought an unprecedented miracle. In industry, national defense, scientific research and many other fields of application, intelligent detection system is playing the more and more major role. Along with the progress of the society, the production technology and production technology development, the people to the level of test and control put forward higher request. And the new electronic technology of microelectronics technology and microputer39。 AD574A。 LM1402。 Relay?，F(xiàn)代電子技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)了水位監(jiān)測技術(shù)自動化的發(fā)展。從傳統(tǒng)的水位檢測 與控制 方式即人工監(jiān)測技術(shù)分析來看，主要存在以下問題：首先記錄方式以模擬方式為主，就是數(shù)學(xué)方式記錄的也很難方便的輸入計算機(jī)處理，其次數(shù)據(jù)處理基本靠人工處理判斷，費(fèi)時易錯，最后水位信息的采集、傳輸、處理的實(shí)時性和準(zhǔn)確性較差， 控制也是全人工操作， 無法適應(yīng)現(xiàn)代水文的需求。 水位檢測系統(tǒng)設(shè)計的意義 水位檢測系統(tǒng)是自然界和一般工業(yè)界不可缺少的一種檢測系統(tǒng)。供水系統(tǒng)中有許多設(shè)備由于所處地勢高，上下極為不便，有時水即將用完或者已經(jīng)用完也不知道，造成需用水時卻 水量不足或者無水可用的情況。為此需要對水位監(jiān)測情況實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)測、數(shù)據(jù)化、智能化顯示、視覺或聽覺沖擊化報警，實(shí)現(xiàn)水位檢測一個完整的系統(tǒng)，那么工作人員便可以在操作室獲知整個設(shè)備的水位狀況，如此不但大 大減低工作人員的危險性，同時更提高了工作效率及簡便性。 方法：本設(shè)計經(jīng)過調(diào)研，收集且分析相關(guān)技術(shù)資料，綜合考慮液位檢測技術(shù)發(fā)展和液位檢測系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出把液位檢測顯示同超限報警綜合的解決方案。 2． 傳感器 LM104 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 AD574A 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計。 4． 繼電器控制 水泵加水 電路 的設(shè)計 。 江西理工大學(xué) 20xx 屆?？飘厴I(yè)論文（?？疲? 3 第 二 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系 統(tǒng)總體功能概述 該系統(tǒng) 可看做兩個方面：檢測裝置與控制執(zhí)行。檢測裝置 由 傳感器、 一片 A/D 轉(zhuǎn)換芯片和一片數(shù)碼管驅(qū)動芯片來完成 液位的檢測、顯示和超限報警。 控制 執(zhí)行 方面， 通過單片機(jī)的輸出電信號控制繼電器的閉合，實(shí)現(xiàn)對水泵的控制。 2. 傳感器 LM1042 實(shí)現(xiàn)液位信息到電壓信號的轉(zhuǎn)換。 4. AT89C51 為處理器，實(shí)現(xiàn)液位信息的接收、數(shù)據(jù)處理、和輸出到 ICM7218. 5. 蜂鳴器部分在單片機(jī)檢測到液位超限是由單片機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)聲音報警。 7. 水泵加水電路 由 繼電器 進(jìn)行 控制 。 單片機(jī) AT89C51 由 CPU、存儲器（包括 RAM 和 ROM）、 I/O 接口、定時 /計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLISH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出源碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉位高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口位一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉 高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉江西理工大學(xué) 20xx 屆?？飘厴I(yè)論文（?？疲? 6 的緣故。在給地址“ 1”時，他利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出器特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3口： P3 口管腳是八個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接受輸出 4 個 TTL門電流。作為輸入，由于外部下 拉為低電平， P3 口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保 持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。在 FLISH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定是目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高，如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在有外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP:當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部存儲器（ 0000HFFFFH），不管內(nèi)部是否有程序存儲器。當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 ： a:P0 口，雙向 8 位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用； b:P1 口， 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 c:p2 口， 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，與地址總線（高 8位）復(fù)用； d:P3 口， 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，雙功能復(fù)用。 LM1042 使用熱阻探針技術(shù)來測量非可燃性液體的液面高度，它能提供一正比于液位高度的輸出，可進(jìn)行單次或重復(fù)測量，所有控制熱 阻探針、檢測熱阻探針的短路和開路所需的監(jiān)控電路都集成在 LM1042 芯片內(nèi)部。 該器件采用 16腳 DIP 封裝。 江西理工大學(xué) 20xx 屆?？飘厴I(yè)論文（?？疲? 8 （ 3） A/D 轉(zhuǎn)換芯片 AD574A AD574A 是美國模擬數(shù)字公司推出的單片高速 12 位逐次比 較型 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動較零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容元件即可構(gòu)成完整的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下 : ●分辨率： 12 位 ●非線性誤差：小于177。 1LBS ●轉(zhuǎn)換速率： 25us ●模擬電壓輸入范圍： 010v 和 020v， 0177。 10v 兩擋四種 ●電源電壓：177。 ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動 LED 顯示器，不需外接驅(qū)動電路，其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。 圖 23 ICM7218 引腳圖 江西理工大學(xué) 20xx 屆?？飘厴I(yè)論文（?？疲? 9 圖 24 ICM7218 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 5）蜂鳴器 在單片機(jī)檢測到 液位超限時，將由單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器實(shí)現(xiàn)聲音報警。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。對于繼電器的 “ 常開、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常開觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常閉觸點(diǎn) ” 。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。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)計當(dāng)中 發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器 為 光敏三極管。 （ 7）水泵： 定義：通常把提升液體、輸送液體或使液體增加壓力 , 即把原動機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐后w能量從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器統(tǒng)稱為泵。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量；葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。 2 、 葉片泵 : 利用葉片和液體相互作用來輸送液體 。 硬件原理圖 V C C+ 1 5 V 1 5 VV12 2 0T R 1T RA N 2 P 2 SB R 12 W 0 0 5 GC12 2 0 0 uC31 0 0 uVI1VO3GND2U17 8 0 5VI1VO3GND2U27 8 1 5VI2VO3GND1U37 9 1 5C40 .1 uC60 .1 uC 1 00 .1 uC20 .1 uC80 .1 uC70 .1 uC51 0 0 uC 2 22 2 0 0 uC 2 12 2 0 0 uC91 0 0 uS1 圖 25 電源電路 江西理工大學(xué) 20xx 屆專科畢業(yè)論文（?？疲? 11 （ 1）電源部分 本系統(tǒng)供電為市電 AC220v，經(jīng)變壓器 T1 降為交流 18v，經(jīng)整流橋堆整流后得到脈動直流電壓 18v，再分別經(jīng)三端穩(wěn)壓器 LM780 LM781 LM7915 分別得到 VCC(+5v)、 +15v 和 15v ,其中電解電容 C C C2 C C C9 起濾波作用， C C C2 C C C10 是旁路電容，起抑制干擾的作用。 （ 2）傳感器電路 +15VINSTRT7MEAS1PROBE5SUP6PRBREF3VREF16OSC C10RAMPR13RAMPC12AUXOUT14LAMP9MEM C15PNPBS4U4L M 1 0 4 2C 1 30 .1 u fC 1 42 2 u fR 1 31 0 0 kQ1R11 0 0C 1 10 .1 u fC 1 2T A NZ HE NR31 0 KR26 .8 KC 1 22 2 u f 圖 26 傳感器電路 傳感器電路如圖 26 所示 。 （ 3） A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 27所示 ?；鶞?zhǔn)電壓輸入端； 1619腳接單片機(jī) 用于輸出低 4位， 2027 腳接單片機(jī) 用于輸出高 8 位； 28腳輸出轉(zhuǎn)換完成信號， 6,3,4,5 腳用 于控制芯片的工作方式， 2腳接地代表芯片用于 12位轉(zhuǎn)換。 （ 4）單片機(jī)外圍電路及蜂鳴器電路 單片機(jī)外接 12MHZ 晶振，在 9腳外接手動復(fù)位電路； 接蜂鳴器用于報警。 本系統(tǒng)顯示用的 4位七段數(shù)據(jù)管由數(shù)據(jù)管專 用 驅(qū) 動 芯 ICM7218A 驅(qū) 動 ， 27,3,1,25,2,24,26 腳 分 別 接 數(shù) 據(jù) 管 的a~g,15,16,23,20 腳為位選，分別控制 4位數(shù)碼管的亮滅， ID0~7 為數(shù)據(jù)線，接單片機(jī) P2 口， WRITE,MODE 是寫控制位和模式控制位，分別接單片機(jī) ,。當(dāng) 水位在低水位時單片機(jī)給 送 出 一個高電平導(dǎo)通光電