水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE25目錄前言………………第一章設(shè)計(jì)思路與方案…………1.1設(shè)計(jì)思路…………1.2方案設(shè)計(jì)………1.3方案論證…………第二章系統(tǒng)組成與工作原理…………2.1系統(tǒng)組成…………2.2系統(tǒng)工作原理……………………第三章單元電路設(shè)計(jì)………………3.1傳感器的選用………………3.2穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)………………3.3單片機(jī)控制處理電路…………3.4光報(bào)警顯示系統(tǒng)電路…………3.5繼電器控制水泵加水電路…………第四章程序設(shè)計(jì)……………………4.1程序流程圖………………4.2匯編程序………………系統(tǒng)仿真………………第六章產(chǎn)品制作與調(diào)試…………5.1PCB板設(shè)計(jì)………………5.2元器件檢測…………………5.3產(chǎn)品調(diào)試……………………5.4產(chǎn)品安裝……………………結(jié)束語……………………參考文獻(xiàn)…………………致謝…………………附錄一系統(tǒng)的總的原理圖附錄二PCB版圖附錄三元件清單前言高塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，在我們的指導(dǎo)老師江老師的啟發(fā)之下，我們對邵陽的住宅供水情況進(jìn)行了調(diào)查，根據(jù)調(diào)查在邵陽或者我們衡陽的農(nóng)村甚至城市興建的許多的房子現(xiàn)在都要實(shí)現(xiàn)自來水供水，所以在許多的家庭的樓頂都砌了一個(gè)高塔用來存儲用水，然后對整個(gè)房子的用水進(jìn)行供給。調(diào)查的過程當(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；加水的過程當(dāng)中，還需要人時(shí)刻檢查水位情況，以防止水量超過最高水位線；所以這一切問題的存在，都在呼喚一種簡單經(jīng)濟(jì)的高塔水位控制系統(tǒng)的誕生。另外，現(xiàn)在許多的鍋爐系統(tǒng)、防洪系統(tǒng)也需要對水位進(jìn)行控制，以能夠方便地控制水位，對不同的水位進(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。我們學(xué)習(xí)了《單片機(jī)》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《電路》等知識，為我們此次設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)?；谖覀兊恼{(diào)查，感到現(xiàn)實(shí)生活急需要這樣的水位控制系統(tǒng)，所以我們決定在老師指導(dǎo)之下設(shè)計(jì)與研制一種高塔水位控制系統(tǒng)作為我們本次生產(chǎn)實(shí)習(xí)的課題。相信本次的設(shè)計(jì)一定能夠給老百姓的生活帶來方便，也一定會具有廣闊的市場前景，一定能夠使我們電子設(shè)計(jì)能力得到很好的鍛煉，使我們的理論和現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來！高塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究1.設(shè)計(jì)思路與方案1.1.設(shè)計(jì)思路隨著社會的進(jìn)步，人類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)部我們設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的水位探測傳感器用來探測三個(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)。1.2方案設(shè)計(jì)方案一：本方案采用555電路進(jìn)行控制，即當(dāng)水位探測傳感器探測到低水位時(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。圖1.1方案一方框圖方案二：本方案采用單片機(jī)80C52作為我們的控制芯片,主要工作過程是當(dāng)高塔中的水在低水位時(shí),水位探測傳感器送給單片機(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。圖1.2方案二方框圖單片機(jī)80C52單片機(jī)80C52電源電路水位檢測傳感器水泵加水系統(tǒng)水塔模型水箱顯示系統(tǒng)穩(wěn)壓電路1.3方案論證第一種方案設(shè)計(jì)使用起來比較方便也簡單,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)代用于精密測量的一種新技術(shù)。此系統(tǒng)使用過程中采用穩(wěn)壓電路能夠準(zhǔn)確地把輸入的電平送給單片機(jī)不會產(chǎn)生誤判的情況,由于80C52單片機(jī)有四端口32引腳能夠非常方便地設(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。2.系統(tǒng)組成與工作原理2.1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由電源電路、水位探測傳感電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)系統(tǒng)、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。主電氣原理圖如下。圖2.1系統(tǒng)原理圖2.2系統(tǒng)工作原理當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，傳感器的低水位探測線沒被+5V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，單片機(jī)經(jīng)過分析，在P2.3口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈亮，P2.0出來一個(gè)信號使光電耦合器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，綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器的兩根探測線均被導(dǎo)通，均被+5V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析，在P2.2引腳出來一個(gè)低電平，使黃燈亮，在P2.0端出來一個(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。3單元電路設(shè)計(jì)3.1傳感器的選用傳感器是一種能感受被測物體物理量并將其轉(zhuǎn)化為便于傳輸或處理的電信號的裝置，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。本設(shè)計(jì)當(dāng)中我們采用的水位探測傳感器簡單易做，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。其外形輪廓如下：圖3.1水位探測傳感器外觀圖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大而使輸出的電平過低，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，也就是說靈敏性非常好。(3)細(xì)銅線經(jīng)濟(jì)容易尋找，對我們在實(shí)驗(yàn)室做模型來說十分方便。在制作的過程當(dāng)中，江老師給了我們大量的指導(dǎo)，建議我們用PVC塑料管包扎起來，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30CM，B線是20CM，C線是15CM，銅線直徑是15MM.3.2穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)我們設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電路如下:圖3.2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，主要由三極官的兩極放大穩(wěn)定電路組成，其工作過程是水位探測傳感器把探測到的電信號送給R12,如果送入的是高電平則R11、Q5、D3、Q4導(dǎo)通把低于1.4V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)通二是R13導(dǎo)通將把高于1.4V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。3.3單片機(jī)控制處理電路我們選用AT89C52作為我們的控制芯片其引腳圖如下：3.3.1AT80C52單片機(jī)系統(tǒng)的簡介80C52是INTEL公司MCS-52系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用NTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-52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，它繼承和擴(kuò)展了MCS-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng).80C52的封裝80C52的封裝如圖所示AT89C52在本設(shè)計(jì)中的作用我們采用AT89C52作為控制芯片,由于其內(nèi)部有EPROM，容量已經(jīng)夠用，所以無需進(jìn)行存儲器的擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)當(dāng)中，我們主要采用了P1.0、P1.1的靈活的I/O端口作用作為我們的低水位和高水位信號輸入口，單片機(jī)通過軟件的控制不斷檢測這個(gè)端口的輸入電平，一旦發(fā)現(xiàn)則執(zhí)行相應(yīng)的控制程序，輸出不同的信號給P2.3、P2.2、P2.1來告知水位情況即紅、黃、綠分別表示水位在低水位狀態(tài)，高水位狀態(tài)，正常水位狀態(tài)。然后，根據(jù)不同的水位決定是否通過P2.0口驅(qū)動(dòng)水泵加水還是停止加水。圖3.3AT89C52引腳圖圖3.480C52封裝圖3.4光報(bào)警顯示統(tǒng)電路本電路采用不同顏色的發(fā)光二極管來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。圖3.5光報(bào)警電路的原理圖此電路采用的是共陽極的，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。3.5繼電器控制水泵加水電路3.5.1繼電器控制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、R10Y以及D2、Q3等組成。當(dāng)水位在低水位時(shí)單片機(jī)給P2.0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。圖3.6繼電器控制水泵加水電路的原理圖3.5.2光電耦合器簡介其外觀如圖：圖3.7光電耦合器外觀圖光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號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。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)信號穩(wěn)定地送給繼電器驅(qū)動(dòng)繼電器閉合。3.5.3繼電器簡介繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，在我們設(shè)計(jì)當(dāng)中主要來做自動(dòng)控制作用，我們采用+5V的直流電來控制220V的交流電，以達(dá)到控制水泵的作用，因?yàn)槭窃谶@里是以一種弱電來控制強(qiáng)電所以安裝和使用的過程當(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，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會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，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(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(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3.8常見繼電器外觀圖4程序設(shè)計(jì)4.1程序流程圖開始開始重新掃描初始化重新掃描初始化延時(shí)0.5秒YP2.0=0P2.1=0P2.2=1P2.3=1水泵抽水，紅燈亮(P1)=#00H?延時(shí)0.5秒YP2.0=0P2.1=0P2.2=1P2.3=1水泵抽水，紅燈亮(P1)=#00H?重新掃描重新掃描NNP2.0=0，P2.1=1P2.2=1，P2.3=0水泵抽水，綠燈亮YP2.0=0，P2.1=1P2.2=1，P2.3=0水泵抽水，綠燈亮Y(P1)=#01H?NNP2.0=1、P2.1、P2.2P2.3同時(shí)變?yōu)?或1水泵停止抽水，燈閃爍P2.0=1、P2.1、P2.2P2.3同時(shí)變?yōu)?或1水泵停止抽水，燈閃爍(P1)=#02H?YNNP2.0=1，P2.1=1P2.2=0，P2.3=1水泵停止抽水，黃燈亮P2.0=1，P2.1=1P2.2=0，P2.3=1水泵停止抽水，黃燈亮Y(P1)=#03H?NN圖4.1流程圖4.2匯編程序程序如下：ORG0000HLJMPSTARTSTART:SETBP1.0SETBP1.1RESTART:MOVA,P1ANLA,#00000011BCJNEA,#00H,LOOP1;在低水位之下，開啟電動(dòng)機(jī)，亮紅燈SETBP3.2SETBP3.3CLRP3.0CLRP3.1LCALLDELAYLJMPRESTARTLOOP1:CJNEA,#01H,LOOP2;當(dāng)超過低水位，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SETBP3.2SETBP3.1CLRP3.0CLRP3.3LCALLDELAYLJMPRESTARTLOOP2:CJNEA,#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SETBP3.0CLRP3.3CLRP3.2CLRP3.1LCALLDELAYSETBP3.3SETBP3.2SETBP3.1LCALLDELAYLJMPRESTARTLOOP3:CJNEA,#03H,RESTART;當(dāng)達(dá)到高水位時(shí)，停止電動(dòng)機(jī)，亮黃燈SETBP3.1SETBP3.0SETBP3.3CLRP3.2LCALLDELAYLJMPRESTARTDELAY:MOVR0,#250DELAY3:MOVR1,#200DELAY2:MOVR2,#5DELAY1:DJNZR2,DELAY1DJNZR1,DELAY2DJNZR0,DELAY3RETEND5系統(tǒng)仿真5.1程序編譯和加載點(diǎn)菜單Source→Add/RemovesourceFiles”在出現(xiàn)的對話框中，選擇ASEM51編輯器，將上面的匯編源程序添加，點(diǎn)菜單Source→BuildALL編譯匯編源程序，生成目標(biāo)代碼文件。在編輯環(huán)境左擊單片機(jī)然后右擊，將編譯生成的HEX文件加載到芯片中，設(shè)單片機(jī)的時(shí)鐘工作頻率為12MHZ。5.2系統(tǒng)仿真點(diǎn)全速運(yùn)行按鍵，得到圖5.1所示的仿真結(jié)果,圖中是處于低水位狀態(tài),水泵處于運(yùn)行狀態(tài).圖5.1低水位狀態(tài)仿真結(jié)果當(dāng)水位處于故障時(shí),仿真的結(jié)果如圖5.2所示.圖5.1故障狀態(tài)仿真結(jié)果5.2系統(tǒng)仿真結(jié)果分析在PROTEUS環(huán)境,運(yùn)行高塔水位控制系統(tǒng),我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)水位處于低水位區(qū)時(shí),紅燈亮,水泵處于運(yùn)行狀態(tài),隨著水位的上升,水泵仍處于運(yùn)行狀態(tài),當(dāng)水位到達(dá)高位時(shí),黃燈亮,水泵停止運(yùn)行。隨著用戶使用,水位不斷下降,此時(shí),水泵處于停止?fàn)顟B(tài),當(dāng)水位到達(dá)低位時(shí),水泵起動(dòng),重復(fù)以上過程。上述仿真表明，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了水位自動(dòng)控制。6產(chǎn)品制作與調(diào)試6.1PCB板設(shè)計(jì)6.1.1元件布局規(guī)則(1)按電路模塊進(jìn)行布局，實(shí)現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時(shí)數(shù)字電路和模擬電路分開。(2)定位孔、標(biāo)準(zhǔn)孔等非安裝孔周圍1.27mm內(nèi)不得貼裝元件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍3.5mm內(nèi)不得貼原器件。(3)臥裝電阻、電感、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短路。(4)元器件的外側(cè)距板邊的距離為5mm。(5)貼裝元件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元件的外側(cè)距離大于2mm。(6)金屬殼體元件與金屬件不能與其他殼體相碰，不能緊貼印制線、焊盤，其間距應(yīng)大于2mm；定位孔、緊固件安裝孔、橢圓孔及板中其他方孔外側(cè)距板邊的尺寸應(yīng)大于3mm。(7)發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和熱敏元件；高熱器件要均勻分布。(8)電源插座要盡量布置在印制板的四周，電源插座與其相連的匯流條接線端應(yīng)布置在同側(cè)。(9)所有IC元件單邊對齊，有極性元件極性標(biāo)示明確，同一印制板上極性標(biāo)示不得多于兩個(gè)，出現(xiàn)兩個(gè)方向時(shí)，兩個(gè)方向互相垂直。(10)板面布線應(yīng)疏密得當(dāng)，當(dāng)疏密差別太大時(shí)應(yīng)以網(wǎng)狀填充，網(wǎng)格大于8mil；(11)貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。(12)貼片單端對齊，字符方向一致，封裝方向一致。(13)有極性的器件在以同一板上的極性標(biāo)示方向一致。6.1.2元件布線規(guī)則(1)畫定布線區(qū)域距PCB板邊<1mm的區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周圍1mm內(nèi)，禁止布線。(2)電源線應(yīng)盡可能的寬，不應(yīng)低于18mil；模擬信號線寬不應(yīng)低于12mil；CPU入出線不應(yīng)低于10mil；線間距不應(yīng)低于10mil。(3)正常過孔的焊盤不應(yīng)低于30mil；孔徑不低于14mil。(4)雙列直插：焊盤60mil；孔徑40mil。(5)注意電源線與地線應(yīng)盡可能呈放射狀，以及信號線不能出現(xiàn)回環(huán)走線。6.2元器件檢測6.2.1三極管的判別方法：①基極的確定：先用任意一支萬用表筆，〈設(shè)為黑點(diǎn)〉，任某個(gè)電極不動(dòng)，再用另一支表筆〈紅色〉分別去點(diǎn)其它兩個(gè)極，如果分別點(diǎn)測兩次中，其阻值相同，則黑表筆點(diǎn)的為基極；若只有一次有阻值，或兩次都沒有阻值，說明急木找到；②在確定基極過程中，兩次測量阻值中，兩次測量阻值不相等，阻值大的為發(fā)射極，阻值小的為集電極。6.2.2電子元器件的極性：電解電容上標(biāo)有白色箭頭的一極是負(fù)極；玻璃封裝二極管上標(biāo)有黑色環(huán)的一端，塑料封裝二極管上標(biāo)有白色環(huán)的一端為負(fù)極；某些三極管的管腳上非標(biāo)準(zhǔn)排列，在其外殼的柱面上用紅色點(diǎn)表示發(fā)射極等；6.2.3發(fā)光二極管的判測：由于“二極管”擋能夠提供3V、1mA的電源，所以可直接測光管（LED）的正向?qū)▔航?，一般顯示在2V以下，同時(shí)管子會發(fā)出微光；反向顯示為“1”。紅色LED導(dǎo)通壓降約為1.759V橙色LED為1.686V，綠色LED為1.767V。指針式萬用表由于使用1.5V電池，故不能測量發(fā)光二極管。6.2.4光電耦合器的檢測：光電耦合器最簡單的檢測為在輸入端接1.5～2V的電壓(如一節(jié)干電池),輸出端接一塊萬用表(電壓擋),在輸入端接通或短開時(shí)輸出端萬用表有反映即為好的。若無反映或反映極小則是壞的或不好的6.2.5電磁繼電器的檢測：1)通過檢測線圈的直流電阻，可判斷繼電器是否正常。其方法是用萬用表的歐姆擋，量程可據(jù)繼電器的標(biāo)稱值，額定電壓越高，阻值也就越大，一般選擇Rx100擋或Rx1k擋。將兩表筆分別接到線圈的兩引腳，如測得的阻值與標(biāo)稱值基本相同表明線圈良好，如電阻值為∞，表明線圈開路。2)檢測繼電器觸點(diǎn)。接觸電阻用萬用表的Rx1擋，表筆分別接常閉觸點(diǎn)的兩引腳，其阻值應(yīng)為OΩ，然后將表筆再接常開觸點(diǎn)的兩引腳，阻值應(yīng)為∞。然后給繼電器通電，使銜鐵動(dòng)作，將常閉轉(zhuǎn)為開路、將常開轉(zhuǎn)為閉合，再用上述方法進(jìn)行檢測，其阻值正好與初次測量相反，表明觸點(diǎn)良好。3)檢測繼電器的吸合電壓和吸合電流。穩(wěn)壓電源、電流表、電壓表、繼電器，電壓表的量程可選在30V擋、電流表量程在1OOmA范圍內(nèi)便可，將繼電器線圈串聯(lián)到電路中，電壓表并聯(lián)在線圈的兩引電磁繼電器腳上，電流表也串入電路，注意電流表與電壓表的正、負(fù)極不要接錯(cuò)。接好后給穩(wěn)壓電源通電，并逐漸增加電壓數(shù)值，直到聽見銜鐵發(fā)出"咔"的一聲，表明磁鐵已將銜鐵吸住，此時(shí)電壓表、電流表的數(shù)值，便是吸合電壓和吸合電流的值。4)檢測繼電器的釋放電壓和釋放電流。按照上述檢測吸合電流和吸合電壓的方法及電路，通電讓觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，然后慢慢調(diào)低穩(wěn)壓源的電壓值，當(dāng)銜鐵被磁鐵釋放時(shí)，此時(shí)電壓表、電流表所顯示的數(shù)值便是釋放電壓和釋放電流。當(dāng)測得的釋放電壓不到吸合電壓的10%時(shí)，表明繼電器存在故障。6.2.6電源變壓器的檢測：（1）直接測量法。將次級所有繞組全部開路，把萬用表置于交流電流擋(500mA)，串入初級繞組。當(dāng)初級繞組的插頭插入220V交流市電時(shí)，萬用表所指示的便是空載電流值。此值不應(yīng)大于變壓器滿載電流的10％～20％。一般常見電子設(shè)備電源變壓器的正?？蛰d電流應(yīng)在100mA左右。如果超出太多，則說明變壓器有短路性故障。（2）間接測量法。在變壓器的初級繞組中串聯(lián)一個(gè)10/5W的電阻，次級仍全部空載。把萬用表撥至交流電壓擋。加電后，用兩表筆測出電阻R兩端的電壓降U，然后用歐姆定律算出空載電流I空，即I空=U/R。（3）一般小功率電源變壓器允許溫升為40℃～50℃，如果所用絕緣材料質(zhì)量較好，允許溫升還可提高。（4）檢測判別各繞組的同名端。在使用電源變壓器時(shí)，有時(shí)為了得到所需的次級電壓，可將兩個(gè)或多個(gè)次級繞組串聯(lián)起來使用。采用串聯(lián)法使用電源變壓器時(shí)，參加串聯(lián)的各繞組的同名端必須正確連接，不能搞錯(cuò)。否則，變壓器不能正常工作。（5）電源變壓器短路性故障的綜合檢測判別。電源變壓器發(fā)生短路性故障后的主要癥狀是發(fā)熱嚴(yán)重和次級繞組輸出電壓失常。通常，線圈內(nèi)部匝間短路點(diǎn)越多，短路電流就越大，而變壓器發(fā)熱就越嚴(yán)重。檢測判斷電源變壓器是否有短路性故障的簡單方法是測量空載電流(測試方法前面已經(jīng)介紹)。存在短路故障的變壓器，其空載電流值將遠(yuǎn)大于滿載電流的10％。當(dāng)短路嚴(yán)重時(shí)，變壓器在空載加電后幾十秒鐘之內(nèi)便會迅速發(fā)熱，用手觸摸鐵心會有燙手的感覺。此時(shí)不用測量空載電流便可斷定變壓器有短路點(diǎn)存在。（6）空載電壓的檢測。將電源變壓器的初級接220V市電，用萬用表交流電壓接依次測出各繞組的空載電壓值(U21、U22、U23、U24)應(yīng)符合要求值，允許誤差范圍一般為：高壓繞組≤±10％，低壓繞組≤±5％，帶中心抽頭的兩組對稱繞組的電壓差應(yīng)≤±2％。6.3產(chǎn)品調(diào)試(1)將水位探測探測器插入裝有一定水位控制系統(tǒng)模型中電源插座中。(2)通電后，探測器在正常探測狀態(tài)下,調(diào)節(jié)水位(3)當(dāng)水位在低水位時(shí)，看紅色的燈是否點(diǎn)亮，如果不亮則用萬用表檢測各處的電壓，如穩(wěn)壓電路出端有電位說明后續(xù)系統(tǒng)損壞，照此方法依次檢測單片機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管和水泵的引腳是否有電位；檢測繼電器后面是否有電位。(4)注意聽繼電器是否發(fā)出‘嘀-’的一聲音，如果聽到清脆的聲音表面繼電器前面的電路都是良好，如果有問題一定是水泵壞啦。(7)如果聞到發(fā)焦和異味時(shí)，請把電源關(guān)閉再打開。6.4產(chǎn)品安裝(1)光報(bào)警器安裝在用戶認(rèn)為合理的家庭房子內(nèi)部即可。(2)由于是弱電控制強(qiáng)電，建議把繼電器安裝在小孩夠不著，絕緣良好的地方(3)單片機(jī)等其他控制元器件安裝在干燥絕緣良好的地方。結(jié)束語以往，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方便，帶來開心，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感到滿意的。本系統(tǒng)采工作過程是當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，傳感器的低水位探測線沒被+5V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，單片機(jī)經(jīng)過分析，在P2.3口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈亮，P2.0出來一個(gè)信號使光電耦合器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，綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器的兩根探測線均被導(dǎo)通，均被+5V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析，在P2.2引腳出來一個(gè)低電平，使黃燈亮，在P2.0端出來一個(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。我也相信本設(shè)計(jì)當(dāng)中一定會存在很多不足，請廣大用戶和相關(guān)行業(yè)人員，多多批評，多多指教！參考文獻(xiàn)[1]趙貞圖、傳感器集成電路手冊[M]、2002年4月、第1版、化學(xué)工業(yè)出版社。[2]何希才、傳感器及其應(yīng)用實(shí)例[M]、2004年9月、第1版、機(jī)械工業(yè)出版社。[3]劉湘濤、江世明編《單片機(jī)原理與應(yīng)用》電子工業(yè)出版社，2006年8月[4]王曉明編著《電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制》北京航空航天大學(xué)出版社，2002年5月[5]高吉祥編《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)系列教程》電子工業(yè)出版社，2007年5月[6]周瀾景編著《基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真》北京航空航天大學(xué)出版社，2006年5月[7]何立民《單片機(jī)高級教程》北京航空航天大學(xué)出版社，2004年7月[8]吳金戌編《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》清華大學(xué)出版社部。[9]高明、儀表技術(shù)與傳感器[M]、2002年、第7期、儀表技術(shù)與傳感器編輯。[10]李鐵峰、儀表技術(shù)與傳感器[M]、2002年、第2期、儀表技術(shù)與傳感器編輯部。致謝通過本次高塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制，使我對電子產(chǎn)品的制作和論文的書寫有了一個(gè)深刻的認(rèn)識，也有了一個(gè)全面的提高。這主要得益于老師耐心的教誨和同學(xué)們互相團(tuán)結(jié)一起合作的結(jié)果。先談?wù)劺蠋煂ξ覀兊膸椭?，我們的指?dǎo)老師江老師治學(xué)態(tài)度非常嚴(yán)謹(jǐn)，給我們印象十分深刻，他不能容忍同學(xué)們在匯報(bào)時(shí)講諸如“大概”、“差不多”、“可能”、“好像”之類的話。為此，我還受過老師的批評，我想這將會對我產(chǎn)生積極的影響，使我的態(tài)度變得更加認(rèn)真細(xì)致。江老師帶學(xué)生還有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，他不喜歡對學(xué)生進(jìn)行灌輸式的教育，總是給予研究方法上的點(diǎn)撥，譬如我們在研究穩(wěn)壓電路的時(shí)候，開始研究了好幾天，沒什么進(jìn)展，怎么辦？江老師先是給我們批評一噸，要我們第二天拿出研究成果來，我們壓力十分大，同學(xué)們都進(jìn)入了真正的研究與設(shè)計(jì)狀態(tài)當(dāng)中，但是第二天，江老師并沒有批評我們，而是給我們講了研究方法，即邊研究邊注意記錄參數(shù)，并且每次研究之后在下次研究時(shí)只改變一個(gè)參數(shù)，這樣進(jìn)行比較地研究。好了，這就是我們的江老師，我要說句：“老師，謝謝拉！”。其次，談?wù)勎覀冞@組的研究成員，我感覺我們大家十分團(tuán)結(jié)，我是小組長，每次分派任務(wù)時(shí)，大家都很積極主動(dòng)，從不拖拉。大家合作得非常愉快，這是我們?nèi)〉迷O(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵因素所在。總之，通過這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我學(xué)到了書本上許多沒有的東西，讓自己在理論知識和動(dòng)手能力方面都得到了很好的訓(xùn)練!附錄一：系統(tǒng)的總的電路圖圖參照PROTEUS文檔，更加直觀附錄二PCB版圖附錄三：元件清單序號品名型號、規(guī)格單位數(shù)量備注1電阻100KΩ個(gè)202電阻100Ω個(gè)203電阻2KΩ個(gè)204電阻10KΩ個(gè)205電阻1KΩ個(gè)206晶振12MHz個(gè)57電解電容1000uF個(gè)10引腳間距5.08mm，封裝半徑5mm8極性電容20uF個(gè)20引腳間距5.08mm9無極性電容20pF個(gè)20引腳間距2.54mm10無極性電容0.1uF個(gè)1011插座直流5V，兩針個(gè)10引腳間距5.08mm，粗引腳12插針與上面10配套，兩針個(gè)513插座交流220V，三針個(gè)5引腳間距5.08mm，粗引腳14插針與上面12配套，三針個(gè)515插座直流12V&5V，三針個(gè)5引腳間距3mm，細(xì)引腳，封裝8mmx2.5mm16插針與14配套，三針個(gè)517單片機(jī)芯片AT89S51或AT89C52片218變壓器220V降到30伏個(gè)119變壓器220V降到18伏個(gè)220普通發(fā)光二極管紅色只1021普通發(fā)光二極管黃色只1022普通發(fā)光二極管綠色只1023光電耦合器P621個(gè)5引腳間距8mmx3mm，封裝大小4.5mmx3.8mm24繼電器12v/220V個(gè)525繼電器5v/220V個(gè)526普通二極管IN4004個(gè)2027三極管9013個(gè)3028穩(wěn)壓塊7805個(gè)2目錄1.設(shè)計(jì)思路與方案 11.1.設(shè)計(jì)思路 11.2方案設(shè)計(jì) 11.3方案論證 22.系統(tǒng)組成與工作原理 22.1系統(tǒng)組成 22.2系統(tǒng)工作原理 33單元電路設(shè)計(jì) 43.1傳感器的選用 43.2穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì) 53.3單片機(jī)控制處理電路 53.4光報(bào)警顯示統(tǒng)電路 63.5繼電器控制水泵加水電路 73.5.1繼電器控制電路的原理圖 73.5.2光電耦合器簡介 73.5.3繼電器簡介 84程序設(shè)計(jì) 94.1程序流程圖 9HYPERLINK\l"_Toc20269