基于單片機的水位檢測與控制系統的研究與設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 得到脈動直流電壓 18v，再分別經三端穩壓器 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。 電源電路如圖 25所示 。 （ 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 。 在傳感器電路中， 7 腳和 10 腳是用于探針 2的調整，由于本系統只用到探針 1，故只需將 7 腳和 10 腳接地即可； 1 腳是熱阻探針輸入端； 5腳是探針故障檢測端； 6 腳是電源端； 3， 4 腳分別接 PNP 管的發射極和集電極用于給探針提供 200MA 的固定電流； 16 腳為模擬電壓輸出端，輸出與液位成正比的模擬電壓； 12,13 腳用來調整探針的測量周期； 9,14 腳外接兩個電容作為探針的記憶電容，記憶探針的電 壓值。 （ 3） A/D 轉換電路 A/D 轉換電路如圖 27所示 。 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 12 圖 27 A/D 轉換電路 本系統經過采用 AD574A 芯片，其中 1腳為電源端； 10 腳輸出標準 10V 電壓經過變阻器 R4連接到 8 腳給芯片內部解碼網絡供電； 9腳為地端； 12 腳外接電阻網絡用于調整零點， 13 腳為 010V 量程輸入端； 14 腳為 020V 量程輸入端，此系統不用； 7,11 腳為177。基準電壓輸入端； 1619腳接單片機 用于輸出低 4位， 2027 腳接單片機 用于輸出高 8 位； 28腳輸出轉換完成信號， 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位轉換。 當傳感器信號輸入 13 腳，單片機控制 6 腳為高電平， 3,4,5 腳為低電平時，芯片使 28 腳輸出低電平并啟動 12 位 A/D 轉換，轉換完成后置位 28 腳，允許單片機讀取數據，當單片機檢測到 28 腳為高電平，控制 6 腳為高電平， 3,4,5 腳為低電平讀取高 8 位，再 4,6 腳為高電平， 3,5 腳為低電平讀取低 4 位，這樣就完成一次 A/D 轉換和數據讀取。 （ 4）單片機外圍電路及蜂鳴器電路 單片機外接 12MHZ 晶振，在 9腳外接手動復位電路； 接蜂鳴器用于報警。 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 13 電路如圖 28所示 ： I D0I D1I D2I D3I D4I D5I D6I D7W RI T EM O D ED0RC 0CSA0CEU5 2 8D1D2D3D4D5D6D7V C CVCCX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U6A T 8 9 C5 1P RO G RA M = T e x t1 .H E XR 1 72kR 1 81kU8Y11 2 .0 0 M H ZC 1 63 0 P FC 1 73 0 P FVCCS0C 1 81 0 uVCCR81 0 kQ22 N39 0 6S2 圖 28 單片機外圍及蜂鳴器電路 W RI T EM O D EI D0I D1I D2I D3I D4I D5I D6R 1 11 0 k R 1 21 0 kVCCVCCS E G a27S E G b3S E G c1S E G d25S E G e2S E G f24S E G g26DI G I T 115DI G I T 216DI G I T 323DI G I T 420DI G I T 517DI G I T 622G RO UN D28/W RI T E8M O D E9DI G I T 721DI G I T 818I D012I D111I D213I D314I D410I D56I D65I D77V c c19DP4C 1 1I CM 7 2 1 8 A 圖 29 ICM7218A 顯示電路 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 14 （ 5） ICM7218A 顯示電路 ICM7218A 顯示電路如圖 29 所示 。 本系統顯示用的 4位七段數據管由數據管專 用 驅 動 芯 ICM7218A 驅 動 ， 27,3,1,25,2,24,26 腳 分 別 接 數 據 管 的a~g,15,16,23,20 腳為位選，分別控制 4位數碼管的亮滅， ID0~7 為數據線，接單片機 P2 口， WRITE,MODE 是寫控制位和模式控制位，分別接單片機 ,。 （ 6） 繼電器控制水泵加水電路 該電路由繼電器 RL1 和 閉合開關 、 光電耦合器 、 水泵 、 R R R R10 以及 D Q3 等組成。當 水位在低水位時單片機給 送 出 一個高電平導通光電耦合器然后光電耦合器驅動 Q3導致繼電器閉合從而讓 220V的交流電接通使水泵加水。 圖 210 繼電器控制 水泵加水 電路 的原理圖 U3 GDOUHE JUMP RELAYSPDT 1 2 3 CON3 R9 1K R15 2K R7 2K R10 10K D7 Q3 NPN +5V +5V K1 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 15 第 三 章 系統軟件設計 軟件功能概述 在系統的硬件確定以后，功能完善的軟件能夠很好的指導和協調硬件的工作，可使系統發揮其最大的作用，并且便利以后的更新換代升級。一個完整的系統都離不開對 系統狀態的監控，為了更好的協調軟件，硬件各個部分正常工作就必須對整個系統進行嚴密監控。在本系統中定時器 T0 中斷服務程序擔任數據讀取 ,處理和輸出顯示任務，每隔一定的時間對 A/D 轉化進行一次采樣，并進行相應的處理，在經過 LED 驅動電路來實現液位的顯示。而主程序完成的任務相對簡單，它只是完成初始化和啟動 T0 定時的工作。 圖 31 主程序設計 顯示液位高度 傳感器測量 啟動水泵繼續供水 啟動 A/D 轉換 報警提示 啟動水泵 關閉水泵 停止供水 報警提示 關閉水泵 結 束 開 始 測 量值高于上限值 測量值等于設定值 測量值低于下限值 Y Y Y N Y N Y N Y 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 16 圖 32 定時器 T0 中斷服務子程序 圖 33 A/D 轉換子程序 主程序設計 主程序如圖 31 所示。 系統開始工作時，由 LM1042 傳感器檢測出水位深度，經 A/D 轉換后，送入單片機與設定值相比較。如果測量值高于上限值則發出警報并關閉水泵；如果測量值低于下限值則發出警報并啟動水泵供水；如果測量值等于設定值則關閉水泵停止供水，并由顯示水位值，否則啟動水泵繼續供水且顯示水位值。 開 始 轉換完成 STS=1？ 寫入控制字 讀取高 8 位 計算液位值 修改控制字 逐微分離液位值 并將各位放到 ADV[]中 讀取低 4 位 結 束 重裝 ID 初值 T0 c++ 記時次數 T0c清零 T0計時 20次 AD讀取子程序 啟動 AD轉換 LED 顯示 判斷報警 開 始 結 束 N N Y Y Y 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 17 圖 34 LED 顯示子程序 定時器 T0中斷服務程序 T0中斷服務程序完成的任務比較多， 主要包括：每一秒啟動一次 A/D 轉換，讀取并處理數據，顯示和超限報警。 T0 中斷服務程序流程圖如圖 32 所示：其中讀取和處理數據放到 A/D 值讀取子程序 。顯示放到 LED 顯示子程序；由于液位是一種變化比較緩慢的量，故只需每隔一定時間檢測一次即可滿足需要，在此選定一秒檢測一次，即 1秒進行一次 A/D 轉換。由于本系統所用晶振為 12MHZ，故定時器每計時一次用時為 1/12*10^（ 6） *12S=1us，因此定時器為 16 位定時器，故最多計時 2^16=65536 次，即計時 65536US=，此時用定時器 T0 定時50ms，則當定時器定時 20次，共定時 20*50MS=1S，滿足系統需要。據 TC=MT/T計數（ T=50ms,T 計數 =1us,M=2^16）得 TC=15536 則定時器初值為 TH0=3C， TL0=B0。返 回 開 始 ICM 置于中作模式 1 寫模式控制字 ICM 置于中作模式 0 輸出液位值 8 位完？ 顯 示 Y X 江西理工大學 20xx 屆專科畢業論文（專科） 18 超限預警則是通過把 A/D 轉換值與上下限值比較得出液位是否有超限，若超限則輸出高電平驅動蜂鳴器報警。 A/D 轉換子程序 A/D 轉換子程序主要完成 A/D 值的讀取以及數據的處理。因為 AD574A 進行 A/D 轉換的過程中第 28 腳 STS=0，轉換完成后 STS=1，故啟動 A/D 轉換后要先檢測 STS，若 STS 為高電 平才進行 A/D 值讀取操作， A/D 值讀取要先寫讀高8 位控制字，然后讀取高 8 位，再寫入讀低 4 位控制字然后讀取低 4 位，