【正文】 （ 18）反向保護：加反壓 45VDC 安全 （ 19）外殼材料： 302 不銹鋼 （ 20）隔離膜片材料： 316 不銹鋼 特點 （ 1）量程寬： 0～ 10kPa 0～ 40MPa （ 2）堅固可靠的不銹鋼外殼 （ 3）高精度、高穩(wěn)定性 （ 4）體積小、重量輕、安裝方便 （ 5）電路經特殊工藝處理， 100%防水防潮 20 （ 6）完備的電路功能 工作原理與電路圖 將壓力傳感器安裝在水塔底部，水塔內水位液面與底部形成一定壓力，水位液面越高，壓力越大；水位液面低，壓力越小。 TLC0834 主要特點 TLC0834 是 TI 公司生產的 8 位逐次逼近模數轉 換器，具有輸入可配置的多通道多路器和串行輸入輸出方式。另外，其輸入基準電壓大小可以調整。由于 TLC0834 采用的是串行輸入結構，因此封裝體 21 積小，可節(jié)省 51 系列單片機 I／ O 資源，價格也較適中。 1LSB 工作特點 TLC0834 可通過和控制處理器相連的串行數據鏈路來傳送控制命令，因而，可用軟件對通道進行選擇和輸入端進行配置，其控制邏輯表如表 所列。多路器地址可通過 DI 端移入轉換器。當輸入是差分時，應分配輸入通道的極性，并應將差分輸入分配到相鄰的輸入通道對中。另外 ，在選擇差分輸入方式時，極性也可以選擇。 通常 TLC0834 在輸出以最高位（ MSB）開頭的數據流后，會以最低位（ LSB）開頭重輸出一遍（前面的數據流）。 圖 TLC0834 引腳圖 引腳功能： （ 1） CH0～ CH3 為模擬輸入端 ； 23 （ 2） CS 為片選端； （ 3） DI 為串行數據輸入，該端僅在多路器尋址時才被檢測； （ 4） DO 為 A／ D 轉換結果的三態(tài)串行輸出端； （ 5） CLK 為時鐘； （ 6） SARS 為轉換狀態(tài)輸出端，該端為高電平時，表示轉換正在進行，為低電平則表示轉換完成； （ 7） REF 為參考電壓輸入端； （ 8） VCC 為電源； （ 9） DGTLGND 為數字地， （ 10） ANGLGND 為模擬地。 圖 LCD 1602 引腳圖 VSS VCC VO RS R / W E DB 0 DB 1 DB 2 DB 3 DB 4 DB 5 DB 6 DB 7 BLA BLK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 24 1602 顯示器主要技術參 數 顯示容量： 16 2 個字符 芯片工作電壓： 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： （ W H） mm 1602LCD 特性 （ 1） +5V 電壓， 對比度可調 （ 2）內含復位電路 （ 3）提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能 （ 4）有 80 字節(jié)顯示數據存儲器 DDRAM （ 5）內建有 160 個 5 7 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM （ 6） 8 個可由用戶自定義的 5 7 的字符發(fā)生器 CGRAM 引腳功能 表 1602 LCD 引腳功能表 引腳 符號 功能 引腳 符號 功能 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數 據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 25 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 繼電器輸出 在水塔水位控制系統中，水塔內的水位及液位面與水塔底部的壓力必須依靠電機水泵的啟停來維持，而電機水泵的啟停又由繼電器控制，其控制電路如下圖圖 所示。在繼電器吸合到斷開的瞬間，由于線圈中的電流不能突變，將在線圈產生下正上負的感應電壓，使晶體管集電極承受很高電壓，有可能損壞驅動三極管 VT1，為此在繼電器線圈兩端并接一個續(xù)流二極管 VD1，使線圈兩端的感應電壓被嵌位在 左右。由于繼電器由吸合到斷開的瞬間會產生一定的干擾，當吸合電流比較大時，在單片機與繼電器之間需要增加隔離電路，如光耦等，在圖 中， 7407 是邏輯門驅動芯片，因為單片機的口線無法 26 直接驅 動光電耦合器，所以 7407 的作用就是加強驅動能力。本電路采用兩種不同顏色的發(fā)光二極管（紅、綠）表示不同的水位情況，即紅燈亮的時候表示水位超上限，綠燈亮的時候表示水位低于下限。 圖 上、下限報警電路圖 報警裝置的設計思路是首先把上 、下限報警值分別存在 XMAX 和 XMIN單元中，然后取本次采樣值 Xi 先與上限值 MAX 進行比較，如果大于上限報警值，單片機發(fā)出高電平信號，使繼電器斷開，水泵電機停止向水塔內注水，同時，單片機 輸出低電平，使 LED1 亮，進行上限報警；如果采樣值 Xi 小于上限報警值，則繼續(xù)講采樣值 Xi 與下限報警值想比較，若小于下限報警值，單片機送出低電平信號，這時繼電器吸合，水泵電機開始向水塔內注水，同時，單片機 輸出低電平，使 LED2亮，進行下限報警；如果采樣值既不大于上限值也不小于下限值，則直接送采樣值到顯示模塊進行 實時液位顯示。 在系統運行以后也就啟動了看門狗的計數器 ， 看門狗就開始自動計數，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統復位 。 X25045 引腳圖 如圖 所示為 X25045 看門狗集成芯片引腳圖。在時鐘的下降沿時數據改變。 第 4 腳：電源地 第 5 腳：串行數據輸入腳 第 6 腳：串行時鐘，控制總線上數據輸入和輸出的時序 第 7 腳：復位信號端 第 8 腳：電源正極 復位電路 為確保微機系統中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。 5%，即～ 。 單片機復位電路主要有四種類型：微分型復位電路、積分型復位電路、比較器型復位電路以及看門狗型復位電路。 29 圖 單片機與電子狗、復位電路連接圖 穩(wěn)壓電源 不 穩(wěn)定的電壓會給設備造成誤動作或者致命傷害，影響生產，同時加速設備的老化，影響使用壽命甚至燒毀配件，會使用戶面臨需要維修的困擾或短期內就要更新設備，浪費資源，嚴重者甚至發(fā)生安全事故，造成不可估量的損失。圖中其余部分是起電壓調節(jié)，實現穩(wěn)壓作用的控制部分。如果輸出電壓小于基準電壓，則將誤差值經過放大電路放大后 送入調節(jié)器的輸入端，通過調節(jié)器調節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準值相等；如果輸出電壓大于基準電壓，則通過調節(jié)器使輸出減小。 圖 LM7805 引腳圖 如上圖圖 所示， LM7805 集成芯片有三個引腳： （ 1） 引腳 1 接輸入 （ 2） 引腳 2 接地 （ 3） 引腳 3 接 輸出 如表 所示為 LM7805 的相關參數表 工頻變壓器整流濾波電路基礎電壓放大器 取樣交流的輸入+ 31 表 LM7805 參數表 參數 符號 典型值 單位 輸出電壓 V0 V 靜態(tài)電流 IQ 8 mA 輸出電壓溫漂 △ V0/△ T mV/℃ 輸出阻抗 R0 15 mΩ 短路電流 1SC 230 mA LM7805 的特點： （ 1）最大輸出電流 （ 2）輸出電壓 5V （ 3）熱過載保護 （ 4）短路保護 時鐘電路 本次設計中的時鐘電路我選用的是晶振電路。 在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓控振蕩器。 單片機晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率 的方法保持同步。程序設計的通常方法是繪制流程圖。 在設計中，可以把測控系統整個軟件分解為若干部分。這種互相聯系的表示圖，稱為 流程圖。在實際工作中，我們總是要先畫出一張非常簡單的流程圖，然后隨著對系統各細節(jié)認識的加深，逐步對流程圖進行補充和修改，使其逐漸趨于完善。例如，功能流程圖中所列的“初始化”模塊，如果寫成程序流程圖，就應寫明清除哪些累加器、寄存器和內存單元等。因此，有了程序流程圖，就可以比較方便的寫出程序。 水塔水位控制主程 序 主流程圖的內容是本次設計軟件部分的主要內容，首先將單片機及各個期間進行初始化，然后軟件設定水位的基本上下限值和超限報警的上下限，之后啟動壓力傳感器，將傳感器獲得的模擬信號經過 A/D 裝換器進行數據采集，送入單片機中。 如圖 所示為主程序流程圖。 如圖 所示為中斷報警程序流程圖。我們可以對 T0 設定一定的定時時間，當產生定時中斷的時候對一個變量進行賦值，而這個變量在主程序運行的開始已經有了一個初值，在這里我們要設定的定時值要小于主程序的運行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進行判斷，如果值發(fā)生了預期的變化，就說明 T0 中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復位 。 圖 看門狗程序流程圖 開始清零有上電標志 ？初始化 出錯處理建立上電標志 建立模塊入口正常測量YN 37 第 5 章 總結 本次設計是通過單片機來實現的，所以查找了大量有關單片機的資料，最終選用了 AT89C51 單片機，通過設計軟件程序確定水位的上下限值，根據到達上下限值用單片機來通過繼電器的吸合與斷開來控制水泵電機的啟停，來實現水塔內水位的控制，設計中選用的是壓阻式壓力傳感器來測量水塔內水位，將液位高度與塔底產生的壓力信號轉換成電信號，經過相應的調理電路將信號放大，再通過模數轉換器TLC0834 將采集來的模擬信號轉換成可供單片機識別控制的數字信號 ，經單片機分析處理后送給液晶顯示器 LCD1602 作為實時顯示，當測量到的水塔水位高度超過我們設定的報警上限值時，進行上限報警，進行超上限處理；當測量到的水塔水位高度低于我們設定的報警下限值時，進行下限報警，進行超下限處理。在硬件設計中，還加入了時鐘電路和復位電路，時鐘電路是保證單片機正常工作的最基本的晶振電路；而復位電路可以在系統出錯時，將系統復位，一切恢復初始狀態(tài)，從而 使系統恢復正常，這點在選用的看門狗器件 X25045 上可以實現。如果一但檢測的水位達到報警的條件，則系統將申請中斷，并進入中斷服務程序，進行相應的報警后的處理。 綜上所述，將軟件和硬件的設計結合起來，構成了本次的水塔智能水位控制。 通過這段時間不懈的努力，終于完成了我的畢業(yè)設計 智能水塔水位控制系統。 在本次設計之初，我拿到了現在所做的畢業(yè)設計的題目《水塔智能水位控制系統設計》，并且了解了所做設計的目的、要求以及要完成的工作。 在設計中我盡量做到完善，但始終還存在很多不能令人滿意的地方，這 些地方也暴露了我以前學習過程中的不足之處。 40 附 錄 主程序： CLK BIT CS1 BIT AD BIT SCK BIT CS2 BIT ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP T0INTO SETB ET0 SETB EA MAIN： MOV R0， 60H MOV DPTR， DZSJ08 CLR DCCZ08： MOV A， 00H MOVC A， A+DPTR CLR C SUBB A， 0C8H JNC D1 ALMP D2 D1： SETB CLR LCALL DELAY AJMP DCCZ08 D2： CLR C CJNE A， 32H， NEXT AJMP D3 NEXT： SUBB A， 32H JC D3 AJMP D4 D3： SETB SETB LCALL DELAY AJMP DCCZ08 D4: CLR C SUBB A， 9EH JNC GO 4