畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）高塔水位控制系統(tǒng)

摘要采用AT89C2051單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水塔水位的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)出一種低成本、高實(shí)用價(jià)值的水塔水位控制器。該系統(tǒng)具有水位檢測(cè)、低水位高水位報(bào)警以及自動(dòng)加水等功能。本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、光報(bào)警技術(shù)以及弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)。檢測(cè)系統(tǒng)采用銅針探測(cè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制、造成本低、靈敏度高。并采用AT89C2051單片機(jī)系統(tǒng)控制整個(gè)電路的信號(hào)處理以及采用光電耦合和繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電來(lái)實(shí)現(xiàn)加水系統(tǒng)的自動(dòng)控制。它能自動(dòng)完成水位檢測(cè)、光報(bào)警、上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。關(guān)鍵詞單片機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)自動(dòng)控制ABSTRACTAT89C2051MICROCONTROLLERSYSTEMUSINGCOOLINGTOWERSTOACHIEVETHELEVELOFAUTOMATION,DESIGNALOWCOSTANDHIGHPRACTICALVALUEOFTHEWATERTOWERWATERLEVELCONTROLLERTHESYSTEMHASTHEWATERLEVELDETECTION,LOWWATERHIGHWATERLEVELALARMANDAUTOMATICFUNCTIONSSUCHASADDINGWATERTHEDESIGNPROCESSMAINLYUSESTHESENSORTECHNOLOGY,SINGLECHIPTECHNOLOGY,OPTICALTECHNOLOGYANDTHEWEAKCONTROLTHESTRONGPOLICEPOWERTECHNOLOGYDETECTIONSYSTEMUSINGSIMPLESYSTEMFORDETECTIONOFCOPPERNEEDLES,RESULTINGINTHELOWANDHIGHSENSITIVITYAT89C2051SCMSYSTEMCONTROLBYUSINGTHECIRCUITOFSIGNALPROCESSINGANDTHEUSEOFOPTICALCOUPLINGANDWEAKCONTROLRELAYSTOACHIEVESTRONGPOWERTOREALIZEAUTOMATICCONTROLOFWATERSYSTEMSITCANAUTOMATICALLYDETECTTHEWATERLEVEL,LIGHTALARM,SHEUNGSHUI,ALLTHEWORKWITHOUTWATERCYCLE,TOENSUREBETTERSURFACEHEIGHTISALWAYSWITHINTHECONTEXTOFITSSTRUCTURESIMPLE,LOWCOST,HIGHSENSITIVITY,SIGNIFICANTENERGYISUSEDINVARIOUSKINDOFIDEALEQUIPMENTFORHIGHLEVELLIQUIDSTORAGEKEYWORDSSCMAUTOMATICMONITORINGCIRCUITCONTR目錄第1章緒論111研究背景112研究的目的及意義313國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀4第2章總體方案論證621設(shè)計(jì)思路622系統(tǒng)方案論證623方案論證8第3章各單元電路設(shè)計(jì)931系統(tǒng)工作原理932單片機(jī)的選擇9321單片機(jī)選擇9322最小系統(tǒng)電路1433傳感器的選擇1834穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)2035光報(bào)警顯示電路2136繼電器控制水泵加水電路23361功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離23362光電耦合器簡(jiǎn)介24363繼電器簡(jiǎn)介24364水泵的介紹2537電源電路2638看門狗電路27第4章軟件設(shè)計(jì)3241程序流程圖3242源程序33總結(jié)35致謝36參考文獻(xiàn)37附錄1系統(tǒng)原理圖39附錄2系統(tǒng)總程序40第1章緒論11研究背景傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)大多采用水塔、高位水箱或者增壓設(shè)備，用水泵高出實(shí)際用水高度的揚(yáng)程來(lái)提升水位高度，以保證又足夠的用水量。但是控制精度低、能耗大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)在我國(guó)的日新月異，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的要求，這就需要一種新型的控制方式取而代之。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無(wú)線電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)，而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇1在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。2在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。3在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。4在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。5單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。6在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(hào)（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換7單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，ABS防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。12研究的目的及意義目前，我國(guó)住宅小區(qū)樓房自來(lái)水供水系統(tǒng)主要采用高塔供水，既在樓頂或者另外建設(shè)的高塔上面建個(gè)蓄水池以保證用戶水壓的恒定。在我們的指導(dǎo)老師的啟發(fā)之下，我們對(duì)住宅供水情況進(jìn)行了調(diào)查，根據(jù)調(diào)查在城市興建的許多的房子現(xiàn)在都要實(shí)現(xiàn)自來(lái)水供水，所以在許多的家庭的樓頂都砌了一個(gè)高塔用來(lái)存儲(chǔ)用水，然后對(duì)整個(gè)房子的用水進(jìn)行供給。調(diào)查的過(guò)程當(dāng)中我們發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)的住宅小區(qū)都是采用人工加水的辦法，即當(dāng)水用完的時(shí)候，就人工開啟水泵進(jìn)行加水，十分不便。引起了老百姓的抱怨水用完只前，不知道水已經(jīng)很少，待用完后才知曉，如果是急需水的情況下，那就十分麻煩要等加水后才有水用；加水的過(guò)程當(dāng)中，還需要人時(shí)刻檢查水位情況，以防止水量超過(guò)最高水位線；所以這一切問題的存在，都在呼喚一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的高塔水位檢測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)的誕生。另外，現(xiàn)在許多的鍋爐系統(tǒng)、防洪系統(tǒng)也需要對(duì)水位進(jìn)行控制，以能夠方便地控制水位，對(duì)不同的水位進(jìn)行報(bào)警，所以如果研制了一種很好的水位控制裝置便能夠很好地造福人民。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn),而運(yùn)用單片機(jī)的自動(dòng)控制原理,利用水的導(dǎo)電性連續(xù)地全天候地測(cè)量水位的變化，依據(jù)用水位的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù),保持水壓恒定以滿足用水要求,從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想的自動(dòng)化裝置。遠(yuǎn)古時(shí)代，人們逐水而居。水在人們正常生活和生產(chǎn)中始終如一的起著至關(guān)重要、無(wú)可取代的作用。如若沒有了水，輕則給人們的生活帶來(lái)極大地不變，重則可能造成重大的生產(chǎn)事故及損失。因此滿足及時(shí)、準(zhǔn)確、安全、充足的供水成為人們對(duì)供水系統(tǒng)提出了新的要求。如若依舊采用傳統(tǒng)的方式，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低下，而且安全性難以保障。由此運(yùn)用單片機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)安全、充足、自動(dòng)化的供水，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)人們的日常生產(chǎn)生活具有重大意義。13國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀從半導(dǎo)體集成技術(shù)及微電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見到未來(lái)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。1、主流機(jī)型發(fā)展趨勢(shì)在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，8位單片機(jī)仍是主流機(jī)型，許多廠家還會(huì)不斷改進(jìn)與完善8位機(jī)，使8位機(jī)不斷保持其活力；在滿足高速數(shù)字處理方面，32位機(jī)會(huì)發(fā)揮重要作用；16位機(jī)空間有可能被8位機(jī)、32位機(jī)擠占。2、全盤CMOS化趨勢(shì)。3、RISC體系結(jié)構(gòu)的大發(fā)展。4、大力發(fā)展專用型單片機(jī)。5、OTPROM、FLASHROM成為主流供應(yīng)狀態(tài)。6、ISP及基于ISP的開發(fā)環(huán)境。7、單片機(jī)中的軟件嵌入。8、實(shí)現(xiàn)全面功耗管理。9、推行串行擴(kuò)展總線。10、ASMIC技術(shù)的啟動(dòng)與發(fā)展。單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中，具有如下特點(diǎn)。1、小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。它能方便地組裝成各種智能式測(cè)、控設(shè)備及各種智能儀器儀表。2、可靠性好，適應(yīng)溫度范圍寬。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它機(jī)種無(wú)法比擬的。3、易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能用指令。4、可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。我國(guó)開始使用單片機(jī)是在1982年，目前國(guó)內(nèi)外主要使用的單片機(jī)主要有8051內(nèi)核的單片機(jī)，如INTER公司的8051系列、ATMEL公司的89系列、PHILIPS公司、TI公司、ST公司及華邦公司的單片機(jī)系列等。還有一些其他內(nèi)核的單片機(jī)。近年來(lái)單片機(jī)在我國(guó)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且在各行各業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)過(guò)程中擔(dān)任著重要角色。通過(guò)單片機(jī)對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高液位系統(tǒng)的控制水平，具有很高的應(yīng)用價(jià)值，并且已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外企業(yè)及居民生活中得到廣泛應(yīng)用。第2章總體方案論證21設(shè)計(jì)思路隨著時(shí)代的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人類物質(zhì)生活水平的不斷提高，現(xiàn)在許多家庭都要求能夠進(jìn)行家庭用水自動(dòng)供水，基于調(diào)查我們決定設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單實(shí)用，經(jīng)濟(jì)的高塔水位控制系統(tǒng)。在高塔的內(nèi)部我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的水位探測(cè)傳感器用來(lái)探測(cè)三個(gè)水位，即低水位，正常水位，高水位。低水位時(shí)送給單片機(jī)一個(gè)高電平，驅(qū)動(dòng)水泵加水，紅燈亮；正常范圍的水位時(shí)，水泵加水，綠燈亮；高水位時(shí)，水泵不加水，黃燈亮。本設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、光報(bào)警技術(shù)以及弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)。22系統(tǒng)方案論證方案一本方案采用555電路進(jìn)行控制，即當(dāng)水位探測(cè)傳感器探測(cè)到低水位時(shí)送一個(gè)低于1/3VCC的低電平給NE555芯片,555的輸出即為高電平驅(qū)動(dòng)水泵加水當(dāng)在正常的水位時(shí)候,送給NE555為1/3VCC2/3VCC的電平,即保持前一個(gè)水泵不加水的狀態(tài)；當(dāng)水位居于高水位時(shí),給NE555電路一個(gè)高電平,這時(shí)NE555輸出電平翻轉(zhuǎn)為低電平,不能驅(qū)動(dòng)水泵,水泵停止加水。如圖21所示圖21方案一方框圖方案二本方案采用單片機(jī)AT89C2051作為我們的控制芯片,主要工作過(guò)程是當(dāng)高塔中的水在低水位時(shí),水位探測(cè)傳感器送給單片機(jī)一個(gè)高電平,然后單片機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵加水和顯示系統(tǒng)使紅燈變亮；當(dāng)水位在正常范圍內(nèi)時(shí),水泵加水,綠燈亮；當(dāng)水位在高水位時(shí),單片機(jī)不能驅(qū)動(dòng)水泵加水,黃燈亮。如圖22所示圖22方案二方框圖23方案論證第一種方案設(shè)計(jì)使用起來(lái)比較方便也簡(jiǎn)單,不用編程等軟件方面的設(shè)計(jì)，但是沒有穩(wěn)壓電路,使輸入NE555芯片的電平十分不穩(wěn)定,容易發(fā)生誤判水位引起混亂的情況,且NE555電路只有一個(gè)輸出端,不能接顯示系統(tǒng),所以不能完成顯示功能。第二種方案中使用了單片機(jī)處理，單片機(jī)技術(shù)是信息時(shí)代用于精密測(cè)量的一種新技術(shù)。此系統(tǒng)使用過(guò)程中采用穩(wěn)壓電路能夠準(zhǔn)確地把輸入的電平送給單片機(jī)不會(huì)產(chǎn)生誤判的情況,并且單片機(jī)引腳較多能夠非常方便地設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。綜上,我們已經(jīng)清楚地看到了兩種方案的優(yōu)劣,要能夠很好地完成本次設(shè)計(jì)的各個(gè)指標(biāo)和達(dá)到設(shè)計(jì)的目的,我們選擇第二種方案作為我們的設(shè)計(jì)方案。第3章各單元電路設(shè)計(jì)31系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、水位探測(cè)傳感電路、電源電路、穩(wěn)壓電路、光報(bào)警顯示電路、繼電器控制水泵加水電路、以及高塔模型組成。系統(tǒng)框圖22所示。當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，傳感器的低水位探測(cè)線沒被5V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過(guò)處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P10口，另一個(gè)穩(wěn)壓電路輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P11口單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P12口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈亮，P15出來(lái)一個(gè)信號(hào)使光電耦合器GDOUHE導(dǎo)通，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時(shí)，水泵加水，在P13引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器的兩根探測(cè)線均被導(dǎo)通，均被5V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P14引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使黃燈亮，在P15端出來(lái)一個(gè)低電平不能使光電耦合器導(dǎo)通，這樣繼電器不能閉合，水泵不能加水；當(dāng)三燈閃爍表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。32單片機(jī)的選擇321單片機(jī)選擇1方案一我們選用AT89C2051作為我們的控制芯片。1AT89C2051（以下簡(jiǎn)稱2051）是一種低功耗、高性能的8位CMOS微控制器芯片，片內(nèi)帶2KB的快閃可編程及可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM）。它與MCS51指令系統(tǒng)兼容，片內(nèi)FPEROM允許對(duì)程序存儲(chǔ)器在線重新編程，也可用常規(guī)的EPROM編程器編程。ATMEL的205L將具有多種功能的8位CPU與FPEROM結(jié)合在同一芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了高度靈活且價(jià)格適宜的方案。2051還增加了在零頻下工作的靜態(tài)邏輯方式及兩種軟件可選的省電模式。其中，在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)仍然在工作。在掉電模式下，只保存RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，關(guān)閉芯片的所有其他功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。AT89C205的引腳圖和封裝圖分別入31和32所示圖31AT89C2051引腳圖圖32AT89C2051封裝圖2AT89C2051主要性能1與MCS5L產(chǎn)品兼容。22KB的在線可重復(fù)編程快閃存儲(chǔ)器，壽命可達(dá)1000次寫擦除周期。3寬工作電壓范圍27V6V。4全靜態(tài)工作方式0HZ24MHZ。5兩級(jí)程序存儲(chǔ)器加密。61288位SRAM。715條可編程IO線。82個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器。95個(gè)中斷源。10可編程串行通道。11可直接驅(qū)動(dòng)LED。12有片內(nèi)精密模擬比較器，具備低功耗的閑置與掉電模式。3內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳2051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖33所示，引腳分布如圖31所示。引腳功能說(shuō)明如下VCC供電電源。GND電路地。P1口為雙向8位IO端口。P12P17引腳有內(nèi)部上拉電阻，P10和P11需要外部上拉電阻。P10和P1L還作為模擬比較的正輸入端和負(fù)輸入端，與片內(nèi)精密模擬比較器相連。P1口輸出緩沖器能吸收20MA灌入電流并可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。當(dāng)向端口P1寫入電平“1”時(shí)，可作為輸入引腳。因?yàn)镻12P17有內(nèi)部上拉的作用，此時(shí)若有外電路作為輸入，引腳會(huì)向外灌電流（IIL）。P1口在快閃編程與校驗(yàn)功能中還承擔(dān)數(shù)據(jù)代碼接收任務(wù)。P3口P3口只有7位P30P35和P37（其中P37引腳具有內(nèi)部上拉電路）。P36為內(nèi)部比較器輸出，無(wú)外部引腳。2051無(wú)RD和WR控制信號(hào)，P37為一般IO線。P3口輸出緩沖器能吸收20MA灌入電流，當(dāng)向端口P3寫入電平“1”時(shí)，可用作輸入端口。因?yàn)閮?nèi)部上拉作用當(dāng)P3口有外部低電平做輸入時(shí)，引腳向外產(chǎn)生灌電流（IIL）。P3口也提供2051的第二功能，如表22所示。P3在快閃編程與校驗(yàn)功能中還可接收某些控制信號(hào)。表31P3口提供的第二功能P3口線第二功能P30RXD串口輸入P31TXD串口輸出P32INT0外部中斷0P33INT1外部中斷1P34T0外部定時(shí)輸入0P35T1外部定時(shí)輸入1RST復(fù)位輸入端。振蕩器工作時(shí)，該引腳上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平可復(fù)位2051。每個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)振蕩周期（或稱時(shí)鐘周期）。XTAL1振蕩器反相放大器內(nèi)部工作時(shí)鐘電路輸入端。XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C2051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖33所示圖33AT89C2051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2方案二選用8031作為我們的控制芯片。18031是INTER公司MCS51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用INTER公司可靠地CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)MCS51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，標(biāo)準(zhǔn)MCS51單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。8031內(nèi)置中央處理器單元、128字節(jié)內(nèi)部存數(shù)據(jù)儲(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出（I/O）口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷機(jī)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路，是一個(gè)集成度很高的微型計(jì)算機(jī)芯片，但8031片內(nèi)并無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外接ROM。8031單片機(jī)的引腳圖如圖34所示圖348031引腳圖3比較以上兩種方案，均可以滿足設(shè)計(jì)要求，并且都是以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)。方案一采用AT89C2051，它是一種高性能低價(jià)格單片機(jī)。引腳20個(gè)和指令系統(tǒng)與8031單片機(jī)完全兼容。片內(nèi)有2K字節(jié)的閃速程序存儲(chǔ)器采用電擦除編程,可重復(fù)編程1000次,數(shù)據(jù)可保10年,除沒有P0口、P2口外,具有8031所有功能結(jié)構(gòu),即一片AT89C2051相當(dāng)于8031、373、2716組成的最小系統(tǒng)。用它構(gòu)成的測(cè)量、控制系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、可靠性好、體積小和成本低等優(yōu)點(diǎn)。AT89C2051的P1口為八位雙向I/O口,P12P17有內(nèi)部上拉電阻,P10與P11無(wú)內(nèi)部上拉電阻。P10與P11具有第二功能分別作為片內(nèi)精密比較器的同相、反相輸入端。P1口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供20MA的灌電流驅(qū)動(dòng)能力,其鎖存器寫1時(shí)可作為輸入口。AT89C2051的P3口為七位雙向I/O口,有內(nèi)部上拉電阻,P3口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供20MA灌電流驅(qū)動(dòng)能力,其鎖存器寫1時(shí)可作輸入口。P36作為輸入線與片內(nèi)精密比較器輸出端在片內(nèi)相連,故無(wú)引出線,但可讀該位的值。P30P35的第二功能與8031P3口相應(yīng)口線的第二功能完全相同。綜上所述,P1和P3口中的各口線可直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管,不用再配置發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路,P10與P11具有第二功能,不用再配置比較器,從而簡(jiǎn)化了控制電路的結(jié)構(gòu)。所以，本設(shè)計(jì)及制作采用了方案一的設(shè)計(jì)思想。322最小系統(tǒng)電路1單片機(jī)時(shí)鐘電路通常有兩種形式內(nèi)部振蕩方式、外部振蕩方式。1內(nèi)部振蕩方式MCS51單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激震蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。2外部振蕩方式外部振蕩方式就是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。本設(shè)計(jì)所采用的是內(nèi)部振蕩方式，晶振選擇為12MHZ，電容C1，C2大小選擇為33PF，其接線圖如圖34所示圖34時(shí)鐘電路2基本復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。復(fù)位電路的連接方式有三種一、上電復(fù)位單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)，確定單片機(jī)的起始工作狀態(tài)。如圖35所示。二、手動(dòng)復(fù)位手動(dòng)按鍵產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)，確定單片機(jī)的初始狀態(tài)。通常在單片機(jī)工作出現(xiàn)混亂或者死機(jī)時(shí)，使用手動(dòng)復(fù)位可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的重啟。如圖36所示。三、復(fù)合復(fù)位電路將上電復(fù)位電路和手動(dòng)復(fù)位電路結(jié)合到一起構(gòu)成，通常使用的都是這種混合復(fù)位電路。如圖37所示。本設(shè)計(jì)采用混合復(fù)位電路。圖35上電復(fù)位電路圖36手動(dòng)復(fù)位圖37復(fù)合復(fù)位3最小系統(tǒng)電路要使單片機(jī)工作起來(lái)最基本的電路構(gòu)成為1電源電路向單片機(jī)供電；2時(shí)鐘電路單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的工作速度；3復(fù)位電路確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。最小系統(tǒng)電路如圖38所示RST1RXDP302TXDP313XTAL24XTAL15INT0P326INT1P337T0P348T1P359GND10VCC20P1719P1618P1517P1416P1315P1214P11AIN113P10AIN012P3711U1AT89C20515VR11KC310UFSWPBY112MHZC233PFC133PF5V圖38最小系統(tǒng)電路圖33傳感器的選擇傳感器是一種能感受被測(cè)物體物理量并將其轉(zhuǎn)化為便于傳輸或處理的電信號(hào)的裝置，在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中，傳感器得到了廣泛應(yīng)用，各種信息的采集離不了各種傳感器，傳感器的基本功能在于能感受外界的各種“刺激”并作出迅速反映。1方案一本設(shè)計(jì)當(dāng)中我們采用的水位探測(cè)傳感器簡(jiǎn)單易做，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。其外形輪廓如圖39所示圖39水位探測(cè)傳感器外觀圖A為接5V電源的線與水一直保持連通，B線為低水位控制線，當(dāng)水位到達(dá)低水位的時(shí)候它不導(dǎo)通，水在正常范圍內(nèi)時(shí)，它導(dǎo)通。C線為高水位控制線，當(dāng)它導(dǎo)通時(shí)，表示水已經(jīng)為高水位。我們經(jīng)過(guò)反復(fù)思考與實(shí)驗(yàn)，采用了細(xì)銅線作為我們的傳感器制作材料。主要考慮了1細(xì)銅線的電阻率比較低，這樣就可以避免由于電阻過(guò)大而使輸出的電平過(guò)低，以致不能很好地驅(qū)動(dòng)單片機(jī)工作2傳電性能比較好，傳電速率比較快，也就是說(shuō)靈敏性非常好。3細(xì)銅線經(jīng)濟(jì)容易尋找，對(duì)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做模型來(lái)說(shuō)十分方便。在制作的過(guò)程當(dāng)中我們用PVC塑料管包扎起來(lái)，在外部不要露出銅線，而是采用插針的辦法接到PCB版上去。這樣做有幾個(gè)好處主要是1非常美觀漂亮，讓線路隱藏。2能夠讓各線路緊湊，不會(huì)互相產(chǎn)生干擾，接觸的地方都讓絕緣膠布包扎好了。本傳感器的尺寸是A線是100CM，B線80CM，C線是20CM，銅線直徑是15MM。2方案二傳感器使用SY9411LD型變送器。SY9411LD型變送器，它的內(nèi)部含有一個(gè)壓力傳感器和相應(yīng)的放大電路。壓力傳感器是美國(guó)SM公司生產(chǎn)的5552型OEM壓阻式壓力傳感器，其有全溫度補(bǔ)償及標(biāo)定（070），傳感器經(jīng)過(guò)特殊加工處理，用堅(jiān)固的耐高溫塑料外殼封裝。其引腳分布如圖310所示。1腳為信號(hào)輸出（）；2腳為信號(hào)輸出（）；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（）。在水箱底部安裝1根直徑為5MM的軟管，一端安裝在水箱底部；另一端與傳感器連接。水箱水位高度發(fā)生變化時(shí)，引起軟管內(nèi)氣壓變化，然后把氣壓轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸送到A/D轉(zhuǎn)換器。圖310SY9411LD型變送器引腳結(jié)構(gòu)圖3對(duì)以上兩種方案進(jìn)行比較論證。方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，反應(yīng)靈敏，系統(tǒng)也簡(jiǎn)單易行，易于推廣，適合本設(shè)計(jì)的要求。方案二精度較高，但成本較高，且需要A/D轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)較復(fù)雜。綜合比較之選擇后，選擇方案一。34穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路如圖311所示Q5NPNQ4NPNR13100KR12100R112KD3DIODEP10圖311穩(wěn)壓電路原理圖本電路的主要作用是使從傳感器輸出的電平能夠穩(wěn)定地輸入單片機(jī)中，主要由三極管的兩極放大穩(wěn)定電路組成，其工作過(guò)程是水位探測(cè)傳感器把探測(cè)到的電信號(hào)送給R12,如果送入的是高電平則R11、Q5、D3、Q4導(dǎo)通把低于14V的低電平穩(wěn)定地送給單片機(jī)。如果是低電平送給R12則R11、Q5、D3、Q4均不能導(dǎo)通,于是R13導(dǎo)通將把高于14V的高電平穩(wěn)定的送給單片機(jī)。我們查找了相關(guān)資料以及我們自己在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中免去此穩(wěn)定電路,發(fā)現(xiàn)有時(shí)候也能實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)目的,但是也有很多時(shí)候發(fā)生水位誤判的情況,產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象,所以我們認(rèn)為此電路是不可缺少的。既然是控制系統(tǒng),當(dāng)然就要控制精確。35光報(bào)警顯示電路發(fā)光二極管（LED）是用半導(dǎo)體材料制作的正向偏置的PN結(jié)二極管。其發(fā)光機(jī)理是當(dāng)在PN結(jié)兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子空穴對(duì)）在擴(kuò)散過(guò)程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過(guò)程主要對(duì)應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過(guò)程。按光輸出的位置不同，發(fā)光二極管可分為面發(fā)射型和邊發(fā)射型。發(fā)光二極管的發(fā)光原理同樣可以用PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)來(lái)解釋。制作半導(dǎo)體發(fā)光二極管的材料是重?fù)诫s的，熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。由于PN結(jié)阻擋層的限制，在常態(tài)下，二者不能發(fā)生自然復(fù)合。，而當(dāng)給PN結(jié)加以正向電壓時(shí)，溝區(qū)導(dǎo)帶中的電子則可逃過(guò)PN結(jié)的勢(shì)壘進(jìn)入到P區(qū)一側(cè)。于是在PN結(jié)附近稍偏于P區(qū)一邊的地方，處于高能態(tài)的電子與空穴相遇時(shí)，便產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合。這種發(fā)光復(fù)合所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射光的波長(zhǎng)決定于材料的禁帶寬度EG。如圖312所示是本設(shè)計(jì)采用的光電報(bào)警電路D10YELLOWD9GREEDD8REDR161KR141KR151K5VP14P13P12圖312光報(bào)警電路的原理圖本電路采用不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)表示不同的水位情況。即紅燈亮，其他兩燈不亮表示是低水位狀態(tài)，此時(shí)需要啟動(dòng)水泵加水；綠燈亮，其他兩燈不亮表示在正常的水位線內(nèi)；黃燈發(fā)亮，其他兩燈不亮為高水位狀態(tài)，水泵停止加水，三燈閃爍表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。此電路采用的是共陽(yáng)極的，所以只有當(dāng)單片機(jī)給發(fā)光二極管為低電平時(shí)才能推動(dòng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮。其中R14、R15、R16為上拉電阻起限壓控流作用。36繼電器控制水泵加水電路361功率驅(qū)動(dòng)電路中的光電隔離在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開關(guān)量的控制，這些開關(guān)量一般經(jīng)過(guò)微機(jī)的IO輸出，而IO的驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不足以驅(qū)動(dòng)一些點(diǎn)磁執(zhí)行器件，需加接驅(qū)動(dòng)介面電路，為避免微機(jī)受到干擾，須采取隔離措施。如可控硅所在的主電路一般是交流強(qiáng)電回路，電壓較高，電流較大，不易與微機(jī)直接相連，可應(yīng)用光耦合器將微機(jī)控制信號(hào)與可控硅觸發(fā)電路進(jìn)行隔離。在馬達(dá)控制電路中，可采用光耦來(lái)把控制電路和馬達(dá)高壓電路隔離開。電路如圖313所示U3GDOUHEJUMPRELAYSPDT123K1CON3R91KR82KR72KR1010KD7Q3NPN5V5V圖313繼電器控制水泵加水電路的原理圖該電路由繼電器RL1和閉合開關(guān)、光電耦合器、水泵R7、R8、R9、R10以及D7、Q3等組成。當(dāng)水位在低水位時(shí)單片機(jī)給P11送一個(gè)高電平導(dǎo)通光電耦合器然后光電耦合器驅(qū)動(dòng)Q3導(dǎo)致繼電器閉合從而讓220V的交流電接通使水泵加水。362光電耦合器簡(jiǎn)介在電子電路系統(tǒng)中，不可避免地存在各種各樣的干擾信號(hào)，若電路的抗干擾能力差將導(dǎo)致測(cè)量、控制準(zhǔn)確性的降低，甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而帶來(lái)破壞性的后果。因此，若硬件上采用一些設(shè)計(jì)技術(shù)，破壞干擾信號(hào)進(jìn)入測(cè)控系統(tǒng)的途徑，可有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力。事實(shí)證明，采用隔離技術(shù)是一種簡(jiǎn)便且行之有效的方法。隔離技術(shù)是破壞“地”干擾途徑的抗干擾方法，硬件上常用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)電光電的隔離，它能有效地破壞干擾信號(hào)的進(jìn)入，可靠地實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離，并容易構(gòu)成各種功能狀態(tài)。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。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(jì)當(dāng)中發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏三極管。其外觀如圖314所示圖314光電耦合器外觀圖本設(shè)計(jì)當(dāng)中我們采用光電耦合器組成開關(guān)電路的作用，能夠很好地將單片機(jī)信號(hào)穩(wěn)定地送給繼電器驅(qū)動(dòng)繼電器閉合。363繼電器簡(jiǎn)介繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，在我們?cè)O(shè)計(jì)當(dāng)中主要來(lái)做自動(dòng)控制作用，我們采用5V的直流電來(lái)控制220V的交流電，以達(dá)到控制水泵的作用，因?yàn)槭窃谶@里是以一種弱電來(lái)控制強(qiáng)電所以安裝和使用的過(guò)程當(dāng)中我們一定要注意用電安全注意事項(xiàng)。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分繼電器線圈未通電時(shí)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)”。圖315為常用繼電器實(shí)物圖。圖315常用繼電器364水泵的介紹水泵是每個(gè)家庭必不可少的生活工具，雖然大多數(shù)人并沒有認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，但這確是事實(shí)。很多人對(duì)水泵一無(wú)所知。1水泵的分類水泵一般多以泵的結(jié)構(gòu)和作用原理來(lái)分類，有時(shí)根據(jù)需要也按使用部門、用途、動(dòng)力類型和泵的水力性能等進(jìn)行分類。1按使用部門分有農(nóng)業(yè)用泵（農(nóng)用泵）、工作用泵（工業(yè)泵）和特殊用泵等。2按用途分有水泵、砂泵、泥漿泵、污水泵、污物泵、井用泵、潛水電泵、噴灌泵、家用泵、消防泵等。3按動(dòng)力類型分有手動(dòng)泵、畜力泵、腳踏泵、風(fēng)力泵、太陽(yáng)能水泵、電動(dòng)泵、機(jī)動(dòng)泵、水輪泵、內(nèi)燃水泵、水錘泵等。4按工作原理分有離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵、射流泵、容積泵（螺桿泵、活塞泵、隔膜泵）、鏈條泵、電磁泵、液環(huán)泵、脈沖泵等。2選擇水泵的主要參數(shù)水泵參數(shù)是指泵工作性能的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，包括流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、效率和比轉(zhuǎn)數(shù)等。3常見故障處理辦法1不吸水或不出水，多由于底閥卡死，濾水部分淤塞；吸水的高度太高或吸水管漏氣；以及葉輪流道堵塞等所致，應(yīng)分別采取相應(yīng)辦法解決。2管路漏水或漏氣，可能是安裝時(shí)螺栓沒擰緊。如果滲漏不嚴(yán)重，可在漏水或漏氣的地方涂水泥漿，并用板手?jǐn)Q緊螺帽；若漏水嚴(yán)重，則要重裝。3水泵劇烈震動(dòng)，可能是在電動(dòng)轉(zhuǎn)子不平衡，或者聯(lián)軸器結(jié)合不良，軸承磨損、彎曲；也可能是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件松馳、破裂和管路支架不牢等引起。應(yīng)視不同情況進(jìn)行調(diào)整、加固、校直或更換。37電源電路電源電路雖然簡(jiǎn)單，但需要功能可靠，所用采用兩個(gè)三端集成穩(wěn)壓器7812、7805，可以方便的實(shí)現(xiàn)此功能，電路如圖314所示D4D2C501UFC601UFC7001UF123J1CON3VIN1GND2VOUT3U27805VIN1GND2VOUT3U17812C41000UFV1VSIND3D1GND5V12V圖314電源電路38看門狗電路在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來(lái)自外界電磁場(chǎng)的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環(huán),程序的正常運(yùn)行被打斷,由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無(wú)法繼續(xù)工作,會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片,俗稱“看門狗“WATCHDOG。看門狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作,其工作原理是看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè)I/O引腳相連,該I/O引腳通過(guò)程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平或低電平,這一程序語(yǔ)句是分散地放在單片機(jī)其他控制語(yǔ)句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí),寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個(gè)時(shí)候,看門狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來(lái)的信號(hào),便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào),使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開始執(zhí)行,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位看門狗,又叫WATCHDOGTIMER,是一個(gè)定時(shí)器電路,一般有一個(gè)輸入,叫喂狗KICKINGTHEDOGORSERVICETHEDOG,一個(gè)輸出到MCU的RST端,MCU正常工作的時(shí)候,每隔一端時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端,給WDT清零,如果超過(guò)規(guī)定的時(shí)間不喂狗,一般在程序跑飛時(shí),WDT定時(shí)超過(guò),就回給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到MCU,是MCU復(fù)位。防止MCU死機(jī)看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說(shuō)程序跑飛。工作原理在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動(dòng)了看門狗的計(jì)數(shù)器，看門狗就開始自動(dòng)計(jì)數(shù)，如果到了一定的時(shí)間還不去清看門狗，那么看門狗計(jì)數(shù)器就會(huì)溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時(shí)要注意清看門狗。系統(tǒng)軟件“看門狗“的設(shè)計(jì)思路（1）看門狗定時(shí)器T0的設(shè)置。在初始化程序塊中設(shè)置T0的工作方式，并開啟中斷和計(jì)數(shù)功能。系統(tǒng)FOSC12MHZ，T0為16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值為2的16次方165535，T0輸入計(jì)數(shù)頻率是。FOSC/12，溢出周期為655351165536S。（2）計(jì)算主控程序循環(huán)一次的耗時(shí)?？紤]系統(tǒng)各功能模塊及其循環(huán)次數(shù)，本系統(tǒng)主控制程序的運(yùn)行時(shí)間約為166MS。系統(tǒng)設(shè)置“看門狗“定時(shí)器T0定時(shí)30MST0的初值為655363000035536。主控程序的每次循環(huán)都將刷新T0的初值。如程序進(jìn)入“死循環(huán)“而T0的初值在30MS內(nèi)未被刷新，這時(shí)“看門狗“定時(shí)器T0將溢出并申請(qǐng)中斷。（3）設(shè)計(jì)T0溢出所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序。此子程序只須一條指令，即在T0對(duì)應(yīng)的中斷向量地址000BH寫入“無(wú)條件轉(zhuǎn)移“命令，把計(jì)算機(jī)拖回整個(gè)程序的第一行，對(duì)單片機(jī)重新進(jìn)行初始化并獲得正確的執(zhí)行順序?？撮T狗電路如圖315所示Q012Q19Q28Q311MS16MS27MR12MR23CLK014CLK1U27490C147UFC401UFTRIG6CVOLT3R4XDCC145DIS1THR2GND7U3ANE556R210KR110KR447KR61KR51KR310K5V5VC3001UFA1B2Y3UIA7432C2001UFU4070201P16RESET圖315看門狗電路本設(shè)計(jì)的看門狗電路主要采用了NE556芯片和7490芯片1NE556芯片簡(jiǎn)介NE556芯片是雙時(shí)基集成電路，NE556的內(nèi)部有兩個(gè)555時(shí)基電路,由于它們封裝在一個(gè)芯片內(nèi),能獲得較好的一致性。另NE556為雙極型電路,其輸出驅(qū)動(dòng)能力大,輸出電流可達(dá)到200MA,工作頻率范圍可達(dá)01001HZ500KHZ。如圖316所示，NE556內(nèi)部的兩個(gè)555電路接成了間接反饋式無(wú)穩(wěn)態(tài)自激多諧振蕩器形式。圖316NE556內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖27490芯片簡(jiǎn)介7490是二五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，具有計(jì)數(shù)、保持、清零功能。7490芯片管腳圖如圖317所示圖3177490管腳圖7490管腳功能如表32所示表327490管腳功能管腳功能管腳功能1計(jì)數(shù)脈沖B8計(jì)數(shù)輸出2清零9計(jì)數(shù)輸出3清零10地4空11計(jì)數(shù)輸出5電源12計(jì)數(shù)輸出6置913空7置914計(jì)數(shù)脈沖A第4章軟件設(shè)計(jì)41程序流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)方案以及電路特點(diǎn)我采用匯編語(yǔ)言編寫單片機(jī)程序畫出程序流程圖如圖41所示轉(zhuǎn)下頁(yè)接上頁(yè)圖41流程圖42源程序系統(tǒng)總程序如下ORG0000HLJMPSTARTSTARTSETBP10SETBP11RESTARTMOVA,P1ANLA,00000011BCJNEA,00H,LOOP1在低水位之下，開啟電動(dòng)機(jī)，亮紅燈SETBP14SETBP13CLRP12LJMPRESTARTLOOP1CJNEA,01H,LOOP2當(dāng)超過(guò)低水位，并且未達(dá)到高水位時(shí)，保持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，亮綠燈SETBP14SETBP12CLRP13LJMPRESTARTLOOP2CJNEA,02H,LOOP3系統(tǒng)故障（達(dá)到高水位，卻沒達(dá)到低水位）紅，黃，綠燈均閃爍CLRP14CLRP13CLRP12LCALLDELAYSETBP14SETBP13SETBP12LJMPRESTARTLOOP3CJNEA,03H,RESTART當(dāng)達(dá)到高水位時(shí)，停止電動(dòng)機(jī)，亮黃燈SETBP13SETBP12CLRP14LJMPRESTARTRETEND總結(jié)以往，人們由于自己的樓頂水塔中的水位不清楚，加水不方便而感到苦惱，現(xiàn)在我們順應(yīng)大家的需要研制了這款簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高塔水位控制系統(tǒng)，相信能夠給廣大的老百姓的生活帶來(lái)方便，帶來(lái)開心，以后大家再也不用親自跑到樓頂加水啦本系統(tǒng)主要由水位探測(cè)傳感器，單片機(jī)控制系統(tǒng)，水位顯示系統(tǒng)，繼電器驅(qū)動(dòng)電路，水泵加水系統(tǒng)組成，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝方便，建議廣大用戶嘗試使用，我相信大家在用了之后一定會(huì)感到滿意的。本系統(tǒng)采工作過(guò)程是當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，傳感器的低水位探測(cè)線沒被5V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過(guò)處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P10口，單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P12口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈亮，P15出來(lái)一個(gè)信號(hào)使光電耦合器GDOUHE導(dǎo)通，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時(shí)，水泵加水，在P13引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器的兩根探測(cè)線均被導(dǎo)通，均被5V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P14引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使黃燈亮，在P15端出來(lái)一個(gè)低電平不能使光電耦合器導(dǎo)通，這樣繼電器不能閉合，水泵不能加水，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三燈閃爍。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)加水。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、光報(bào)警技術(shù)以及弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)它能自動(dòng)完成水位檢測(cè)、光報(bào)警、上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。我也相信本設(shè)計(jì)當(dāng)中一定會(huì)存在很多不足,請(qǐng)廣大用戶和相關(guān)行業(yè)人員,多多批評(píng)，多多指教致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了很多老師、同學(xué)和同事的幫助，其中我的導(dǎo)師李晶老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就是向李老師尋求幫助，而李老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空來(lái)給我們大家上課面談，然后一起商量解決的辦法。在這里再次謝謝李老師，李老師您辛苦了感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，他們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中給予我的無(wú)私幫助和厚愛，不只一次地幫助我，在這里再次謝謝同學(xué)們，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭男值軅?，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們?cè)僖淮窝堇[了團(tuán)結(jié)合作的童話，把一個(gè)比較復(fù)雜的，從來(lái)沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭?，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量?！安环e跬步無(wú)以至千里”，這次畢業(yè)論文能夠最終順利完成，歸功于各位任課老師四年間的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握專業(yè)知識(shí)，并在畢業(yè)論文中得以體現(xiàn)。也正是你們長(zhǎng)期不懈的支持和幫助才使得我的畢業(yè)論文最終順利完成。最后，向長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院自動(dòng)化系的全體老師們?cè)俅伪硎局孕母兄x謝謝你們，謝