單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計

1、單片機(jī)課程設(shè)計題 目： 基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 楊艷坤 學(xué) 號： 090105059 指導(dǎo)教師： 牛月蘭 日 期： 2013.1 目錄摘 要：2關(guān)鍵詞：2一、 系統(tǒng)組成及工作原理31、系統(tǒng)的組成32、系統(tǒng)的工作原理3（1）工作原理及原理框圖3（2）工作過程3二、 系統(tǒng)的硬件設(shè)計41、硬件組成42、硬件的特性4（1） 單片機(jī)系統(tǒng)4（2） 水位探測傳感電路6（3） 光報警顯示電路7（4） 穩(wěn)壓電路8（5）水泵的介紹9（6）電源電路模塊11（7）繼電器控制電路11（8）看門狗技術(shù)13三、 系統(tǒng)的軟件設(shè)計141、軟件設(shè)計框圖142、程序設(shè)計15（1）匯

2、編語言程序設(shè)計15（2）C語言程序設(shè)計173、系統(tǒng)仿真18（1）程序編譯和加載18（2）系統(tǒng)設(shè)置18（2）系統(tǒng)仿真結(jié)果分析20四、 基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)的抗干擾措施201、硬件抗干擾電路的設(shè)計202、軟件抗干擾的設(shè)計21五、 結(jié)束語22參考文獻(xiàn)23基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：液位是許多工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，在化工、冶金、醫(yī)藥、航空等領(lǐng)域里，對液位的測量和控制效果直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。本文介紹一種基于單片機(jī)實現(xiàn)的液位控制器的設(shè)計方法，該控制器以單片機(jī)為核心，通過外圍硬件電路來達(dá)到實現(xiàn)控制的目的。由于單片微型計算機(jī)具有體積小，耗電少，控制精度高，運(yùn)行可靠等的特點，所以廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)

3、實際中。本文介紹了水位控制系統(tǒng)工作的基本原理。闡述了一種基于單片機(jī)的通用水位控制系統(tǒng)的基本組成，并提出了該系統(tǒng)模塊化的硬件和軟件設(shè)計方法，本文設(shè)計了一種以AT89C2051為核心研制的液位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能對液位進(jìn)行巡回檢測、顯示和報警，同時也能對液位進(jìn)行智能控制。單片機(jī)技術(shù)是信息時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AT89C2051單片機(jī)有四端口，20引腳能夠非常方便地設(shè)計顯示系統(tǒng)。關(guān)鍵詞： 傳感器 單片機(jī) 程序設(shè)計 外圍硬件電路 Abstract: Many industrial production lev

4、el is one of the important parameters in chemical industry, metallurgy, medicine, aviation, etc, the level measurement and control effect directly affect the quality of the products. This paper introduces a level controller based on microcomputer design method, the controller based on singlechip, th

5、rough the peripheral hardware circuit to achieve the purpose of achieving control. Because of the single chip computer has small, less consumption, high control accuracy, reliable operation characteristics, so is widely used in production practice. This paper introduces the water level control syste

6、m is the basic principle of work. This article expounds a kind of based on SCM general water level control system, and puts forward the basic composition of this system modular hardware and software design method, this paper introduces a design for the core developed by AT89C2051 level control syste

7、m, this system not only can level Tours of inspection, display and alarm, also can the level of intelligent control. Information age microcontroller technology is used for precision measurements of a kind of new technology. This system used in use process voltage circuit can accurately put input lev

8、el to microcontroller won't produce misjudgment, because there are four ports, single-chip microcomputer AT89C51 20 pins can very easily design display system.Keywords: sensor microcontroller program design peripheral hardware circuit一、系統(tǒng)組成及工作原理 1、系統(tǒng)的組成基于單片機(jī)實現(xiàn)的水位控制系統(tǒng)是以AT89C2051芯片為核心，由電源電路、水位探測傳感

9、電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)系統(tǒng)、光報警顯示電路、繼電器控制水泵加水電路、以及高塔模型組成。2、系統(tǒng)的工作原理（1）工作原理及原理框圖利用單片機(jī)為控制核心，設(shè)計一個對供水箱水位進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)。根據(jù)監(jiān)控對象的特征，要求實時檢測水箱的液位高度，并與開始預(yù)設(shè)定值做比較，由單片機(jī)控制固態(tài)繼電器的開斷進(jìn)行液位的調(diào)整，最終達(dá)到液位的預(yù)設(shè)定值。檢測值若高于上限設(shè)定值時，要求報警，斷開繼電器，控制水泵停止上水；檢測值若低于下限設(shè)定值，要求報警，開啟繼電器，控制水泵開始上水?，F(xiàn)場實時顯示測量值，從而實現(xiàn)對水箱液位的監(jiān)控。其原理框圖如下圖所示：（2）工作過程當(dāng)水位處于低水位的時候，傳感器的低水位探測線沒被+5V的電源導(dǎo)

10、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高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，另一個穩(wěn)壓電路輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1.1口單片機(jī)經(jīng)過分析，在P1.2口輸出一低電平，驅(qū)動紅燈亮，P1.5出來一個信號使光電耦合器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，水泵加水，在P1.3引腳出來一個低電平，使綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時，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P1.4引腳出來一個低電平，使黃燈亮，在P1.5端出來一個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。二、 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

11、 1、硬件組成 水位控制系統(tǒng)的硬件主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、水位探測傳感電路、光報警顯示電路、穩(wěn)壓電路、繼電器控制水泵加水電路、以及高塔模型組成。 2、硬件的特性 （1）單片機(jī)系統(tǒng)AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器。本設(shè)計中單片機(jī)采用AT89C51，它是一種高性能低價格單片機(jī)。引腳(20個)和指令系統(tǒng)與8031單片機(jī)完全兼容。片內(nèi)有2 K字節(jié)的

12、閃速程序存儲器(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AT89C51相當(dāng)于8031、373 、2716 組成的最小系統(tǒng)。用它構(gòu)成的測量、控制系統(tǒng)具有電路簡單、可靠性好、體積小和成本低等優(yōu)點。AT89C51 的P1 口為八位雙向I/ O 口, P1.2P1.7有內(nèi)部上拉電阻, P1.0與P1.1無內(nèi)部上拉電阻。P1.0與P1.1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)動器能提供20mA 的灌電流驅(qū)動能力, 其鎖存器寫1 時可作為輸入口。AT89C51 的P3 口為七位雙向I/ O 口, 有

13、內(nèi)部上拉電阻, P3 口輸出驅(qū)動器能提供20mA 灌電流驅(qū)動能力, 其鎖存器寫1 時可作輸入口。P316作為輸入線與片內(nèi)精密比較器輸出端在片內(nèi)相連, 故無引出線, 但可讀該位的值。P310 P315的第二功能與8031 P3 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)動發(fā)光二極管, 不用再配置發(fā)光二極管驅(qū)動電路,P1.0與P1.1具有第二功能, 不用再配置比較器, 從而簡化了控制電路的結(jié)構(gòu)。以下是對其引腳及其功能的簡要說明：<1>主電源引腳：接電源。 <2>外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部

14、，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：接外部晶體的另一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。<3>控制或與其他電源復(fù)用引腳RST，ALE/，/VppRST：復(fù)位輸H入端。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作

15、對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。 /Vpp：外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），則端必須保持低電平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存端的狀態(tài)。當(dāng)端保持高電平（接Vcc端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。<4> 輸入/輸出引腳P0.0P0.7，P1.0P1.7，P2.0P2.7和P3.0P3.7P0端口（P0.0P0.7）：P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，對端口寫1

16、時，又可作高阻抗輸入端用。在Flash編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7）：P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。在對Flash編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。P2端口（P2.0P2.7）：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P2

17、作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。在對Flash編程和程序校難期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。P3端口（P3.0P3.7）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（IIL）。在AT89S51中，P3端口還用于一些復(fù)用功能，在對Flash編程或程序校驗地，P3還接收一些控制信號。復(fù)用功能如表2-1所列:表2-1 P3各端口

18、引腳與復(fù)用功能表端口引腳復(fù)用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）（2） 水位探測傳感電路 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)計當(dāng)中我們采用的水位探測傳感器簡單易做，經(jīng)濟(jì)實惠。其外形輪廓如下：A為接+5V電源的線與水一直保持連

19、通，B線為低水位控制線，當(dāng)水位到達(dá)低水位的時候它不導(dǎo)通，水在正常范圍內(nèi)時，它導(dǎo)通。C線為高水位控制線，當(dāng)它導(dǎo)通時，表示水已經(jīng)為高水位。圖3 水位探測傳感器外觀圖（3）光報警顯示電路 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，注入的非平衡載流子（電子空穴對）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光，這種發(fā)射過程主要對應(yīng)光的自發(fā)發(fā)射過程。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。

20、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，溝區(qū)導(dǎo)帶中的電子則可逃過PN結(jié)的勢壘進(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，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，輻射光的波長決定于材料的禁帶寬度。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，他兩燈不亮表示是低水位狀態(tài)，此時需要啟動水泵加水；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4 光報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

21、低電平時才能推動發(fā)光二極管點亮。其中R14、R15、R16為上拉電阻起限壓控流作用。（4） 穩(wěn)壓電路 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)。圖5 穩(wěn)壓電路原理圖（5）水泵的介紹水泵一般多以泵的結(jié)構(gòu)和作用原理來分類，有時根據(jù)需要也按使用部門、用途、動力類型和泵的水力性能等進(jìn)行分類。水泵

22、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。<1>流量（Q） 泵的流量是指單位時間內(nèi)所排出的液體的數(shù)量。通常泵的流量用體積計算，以Q表示，單位為米3/時（m3/h）、米3/秒（m3/s）、升/秒（1/s），也可用重量計，以G表示，單位為噸/時（t/h）、噸/秒（t/s）、千克/秒（kg/s）。 G與Q的關(guān)系： G=r×Qr-液體重度（千克/米3）因水的重量近似1000千克/米3，故1升/秒=3.6米3/時=3.6噸/時<2>揚(yáng)程（H）泵的揚(yáng)程是指單位重量的液體通過泵所增加的能量。以H表示，實質(zhì)上就是水泵能夠揚(yáng)水的高度，又叫總揚(yáng)程或全

23、揚(yáng)程。單位為米液柱高度，習(xí)慣上省去“液柱”，以米（m）表示。泵的總揚(yáng)程由吸水揚(yáng)程與出水揚(yáng)程兩部分組成，因此總揚(yáng)程=吸水揚(yáng)程=出水揚(yáng)程但由于水流經(jīng)過管路時受到各種阻力而減少了泵的吸水揚(yáng)程和出水揚(yáng)程，因此：吸水揚(yáng)程=實際吸水揚(yáng)程+吸水損失揚(yáng)程出水揚(yáng)程=實際出水揚(yáng)程+出水損失揚(yáng)程損失揚(yáng)程=吸水損失揚(yáng)程+出水損失揚(yáng)程總揚(yáng)程=實際揚(yáng)程+損失揚(yáng)程由于水泵銘牌上標(biāo)明的揚(yáng)程是上述水泵的總揚(yáng)程，因此不能誤認(rèn)為銘牌上的揚(yáng)程是實際揚(yáng)程數(shù)值，水泵的實際揚(yáng)程都比水泵銘牌上的揚(yáng)程數(shù)值小。因此在確定水泵揚(yáng)程時，這一點要特別注意。否則，如果只按實際揚(yáng)程來確定水泵的揚(yáng)程，訂購來的水泵揚(yáng)程就低了，那可能會降低水泵的效率，甚至打不

24、上水來。損失揚(yáng)程與管路上的水管和附件種類（低閥、閘閥、逆止閥、直管、彎管）、數(shù)量、水管內(nèi)徑、管長、水管內(nèi)壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切關(guān)系，這一點在管路設(shè)計和選配水管和附件時也應(yīng)注意。<3>允許吸上真空高度（Hs）允許吸上真空高度是指真空表讀數(shù)吸水揚(yáng)程，也就是泵的吸水揚(yáng)程（簡稱泵的吸程），包括實際吸水揚(yáng)程與吸水損失揚(yáng)程之和。以Hs表示，單位為米（m）。允許吸上真空高度是安裝水泵高度的重要參數(shù)，安裝水泵時，應(yīng)使水泵的吸水揚(yáng)程小于允許吸上真空高度值，否則安裝過高，就吸不上水或生產(chǎn)氣蝕現(xiàn)象。如生產(chǎn)氣蝕，不僅水泵性能變壞，而且也可能使葉輪損壞。<4>轉(zhuǎn)速（n）轉(zhuǎn)速是指泵葉輪每

25、分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位為轉(zhuǎn)/分（r/min）。每臺泵都有一定的轉(zhuǎn)速，不能隨意提高或降低，這個固定的轉(zhuǎn)素稱為額定轉(zhuǎn)速，水泵銘牌上標(biāo)定的轉(zhuǎn)速即為額定轉(zhuǎn)速。如泵運(yùn)轉(zhuǎn)超過額定轉(zhuǎn)速，不但會引起動力機(jī)超載或轉(zhuǎn)不動，而且泵的零部件也容易損壞；轉(zhuǎn)速降低，泵的效率就會降低，影響水泵的正常工作。<5>比轉(zhuǎn)數(shù)（ns）在前述水泵型號中，有些型號的組成部分有比轉(zhuǎn)數(shù)這個參數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)速是兩個概念，水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)，簡稱比速，常用符號為ns。水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)是指一個假想的所謂標(biāo)準(zhǔn)水泵葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)，這個假想的水泵與真實水泵的葉輪各部分都幾何相似，而在消耗功率為0.735千瓦、揚(yáng)程為1米、流量為0.075立方米/秒時所

26、具有的轉(zhuǎn)數(shù)。葉輪形狀相同或相似的水泵比轉(zhuǎn)數(shù)相同，葉輪形狀不相同或不相似的水泵比轉(zhuǎn)數(shù)不相同。如軸流泵比轉(zhuǎn)數(shù)比混流泵大，混流泵比轉(zhuǎn)數(shù)也是反映水泵特性的綜合性指標(biāo)。此外，要注意比轉(zhuǎn)數(shù)大的水泵，其轉(zhuǎn)速不一定高；比轉(zhuǎn)數(shù)小的，轉(zhuǎn)速不一定低。大流量、低揚(yáng)程的水泵，比轉(zhuǎn)數(shù)大，反之則小。一般比轉(zhuǎn)數(shù)較低的離心泵，其流量小、揚(yáng)程高；而比轉(zhuǎn)數(shù)較高的軸流泵，其流量大、揚(yáng)程低。（6）電源電路模塊電源電路雖然簡單，但需要功能可靠，所用采用兩個三端集成穩(wěn)壓器7802、7805，可以方便的實現(xiàn)此功能，電路如圖6所示圖6 電源電路（7）繼電器控制電路該電路由繼電器RL1和閉合開關(guān)、光電耦合器、水泵R7、R8、R9、R10以及D2

27、、Q3等組成。當(dāng)水位在低水位時單片機(jī)給P1.1送一個高電平導(dǎo)通光電耦合器然后光電耦合器驅(qū)動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7 繼電器控制水泵加水電路的原理圖其中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)計當(dāng)中發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏三極管。在本設(shè)計當(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)動繼電器閉合。繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，在我們設(shè)計當(dāng)中主要來做自動

28、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，因為是在這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。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。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，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）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，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）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，

29、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，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。（8）看門狗技術(shù)在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計算機(jī)系統(tǒng)中,由于單片機(jī)的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾,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)無法繼續(xù)工作,會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片,俗稱"看門狗"?？撮T狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實現(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I/O引腳相連,該I/O引腳通過

30、程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平(或低電平),這一程序語句是分散地放在單片機(jī)其他控制語句中間的，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,寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個時候,看門狗電路就會由于得不到單片機(jī)送來的信號,便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號,使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行,這樣便實現(xiàn)了單片機(jī)的自動復(fù)位.工作原理：在系統(tǒng)運(yùn)行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開始自動計數(shù)，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會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要注意清看

31、門狗。系統(tǒng)軟件"看門狗"的設(shè)計思路：<1>看門狗定時器T0的設(shè)置。在初始化程序塊中設(shè)置T0的工作方式，并開啟中斷和計數(shù)功能。系統(tǒng)Fosc=12 MHz，T0為16位計數(shù)器，最大計數(shù)值為(2的16次方)-1=65 535，T0輸入計數(shù)頻率是。Fosc/12，溢出周期為(65 535+1)1=65 536(s)。<2>計算主控程序循環(huán)一次的耗時?？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)行時間約為166 ms。系統(tǒng)設(shè)置"看門狗"定時器T0定時30 ms(T0的初值為65 536-30 000=35 536)。主控程序的每次循

32、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30 ms內(nèi)未被刷新，這時"看門狗"定時器T0將溢出并申請中斷。<3>設(shè)計T0溢出所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序。此子程序只須一條指令，即在T0對應(yīng)的中斷向量地址(000BH)寫入"無條件轉(zhuǎn)移"命令，把計算機(jī)拖回整個程序的第一行，對單片機(jī)重新進(jìn)行初始化并獲得正確的執(zhí)行順序圖8 看門狗電路三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計1、軟件設(shè)計框圖水位控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計框圖如圖所示。 2、程序設(shè)計 系統(tǒng)總程序如下： （1）匯編語言程序設(shè)計 ORG 0000H LJMP STARTSTART: SETB P

33、1.0 SETB P1.1RESTART: MOV A,P1 ANL A,#00000011B CJNE A,#00H,LOOP1 ;在低水位之下，開啟電動機(jī)，亮紅燈 SETB P1.4 SETB P1.3 CLR P1.2 LJMP RESTARTLOOP1: CJNE A,#01H,LOOP2 ;當(dāng)超過低水位，并且未達(dá)到高水位時，保持電動機(jī)轉(zhuǎn)動，亮綠燈 SETB P1.4 SETB P1.2 CLR P1.3 LJMP RESTARTLOOP2: CJNE A,#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 CLR P1.4 CLR P1.3 CLR P

34、1.2 LCALL DELAY SETB P1.4 SETB P1.3 SETB P1.2 LJMP RESTARTLOOP3: CJNE A,#03H,RESTART ;當(dāng)達(dá)到高水位時，停止電動機(jī)，亮黃燈 SETB P1.3 SETB P1.2 CLR P1.4 LJMP RESTART RET END（2）C語言程序設(shè)計 #include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit P10=P10;sbit P11=P11;sbit P20=P20;sbit P21=P21;void dela

35、y(uint z);void main()P10=0;P11=0; P20=0; P21=0;while(1)while(P10&&P11)|(!P10&&!P11)P20=0;P21=0;delay(500);P20=1;P21=1;delay(500);void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);3. 系統(tǒng)仿真 (1)程序編譯和加載 利用keil C51軟件對源程序進(jìn)行編譯，在菜單上選擇outputcreate hex，生成目標(biāo)代碼文件。將編譯調(diào)試成功的源程序生成可供單片

36、機(jī)加載的HEX文件加載到芯片中，設(shè)單片機(jī)的晶振頻率為12MHZ。(2)系統(tǒng)仿真利用keil C51軟件與proteus軟件聯(lián)調(diào)，實現(xiàn)電路仿真。點全速運(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6.1 低水位狀態(tài)仿真結(jié)果當(dāng)水位處于故障時,仿真的結(jié)果如圖6.2所示.圖6.2故障狀態(tài)仿真結(jié)果(3)系統(tǒng)仿真結(jié)果分析在proteus環(huán)境,運(yùn)行水位控制系統(tǒng),我發(fā)現(xiàn),當(dāng)水位處于低水位區(qū)時,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,黃燈亮,水泵停止運(yùn)行。隨著水位不斷下降,此時,水泵處于停止?fàn)顟B(tài),當(dāng)水位到達(dá)低位時,水泵起動,重復(fù)以上過程。四、基于單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)的抗干擾措施系統(tǒng)通過硬件和軟件兩種方面的措施來實現(xiàn)抗干擾。1、硬件抗干擾電路的設(shè)計硬件抗干擾電路的設(shè)計結(jié)合水