基于单片机的水塔水位监测报警控制系统

基于单片机的水塔水位监测报警控制系统内容摘要：

分别作为高、低液位的探针，图中的“ 1”、“ 2”、“ 3”三端分别与高、低液位探针和金属板相通，“ 4”、“ 5”是离心式水泵模型电动机的接线端。 图 水塔模型 水塔水箱里的水位由继电器来控制，这只继电器的原理结构如图 所示，它的线圈有放大作用，将 7两端放入水中而不直接接触，继电器线圈即可导通而使衔铁动作。 继电器的衔铁可以控制两把闸刀，每刀都有常开、常闭触点各一对。 物理与电子工程系毕业论文 6 图 继电器的原理结构图 设计连接好电路，使得水塔水位低于低液位探针时，抽水机工作；当水位上升到高液位探针时，抽水机停止工作；当水位下降时仍不工作，直到水位低于低液位探针时，重又工作。 图 继电器线圈放大电路如图 数码管与 LED 显示 模拟水位高度由 15 个双色发光二极管（ LED）来完成，共分为 4组。 在某一特定时刻，每组 LED 与一个数码管一起被选通（ 4 组 LED 对应 4 个数码管），两个 8 位的移位寄存器 741S164 级联， 将单片机送出的 2 个字节串行数据转化为16 位并行数据，分别送选通的 LED 和数码管。 在不同时刻，系统对 4 组 LED 和数码管快速地循环扫描，就完成了面板显示的功能。 错误 !未找到引用源。 7 相关芯片简介 显示部分用到的芯片包括数据缓冲器 74LS244 以及多路开关 CD4051。 数据缓冲器 74LS244。 74LS244 缓冲器常用作三态缓冲或总线驱动， +5V 供点，其高电平时输出最大电流可达 15mA,低电平输出时最大电流可达 24mA,足以驱动数码管和 LED 工作。 74LS244 共 8个输入输出通道，通过门控端 G1和 G2来选择其通断，其 功能原理及引脚如图 所示。 图 74LS244 内部结构及引脚图 从图中可以看出，当引脚 1G 为低电平时，输入通道 1A~1A4 与输出通道1Y1~1Y4 连通；当引脚 1G 为高电平时则截止。 同理引脚 2G 控制着输入通道2A1~2A4 与输出通道 2Y1~2Y4 的通断。 显示部分工作原理 首先介绍一下双色二极管的功能和用法。 表 所示， 1个双色二极管有 3个引脚，引脚 2均为信号“ +”端，引脚 3 为 GND 端（信号“ — ”端）。 引脚电平（ TTL 电平）与 LED 显示颜色如图 所示。 引脚 1 引脚 2 二极管状态 0 0 熄灭 0 1 绿色 1 0 红色 1 1 混合色 表 双色二极管功能表 物理与电子工程系毕业论文 8 图 双色二极管外观图 数码管及 LED显示电路如图 ， RC5口作为串行数据的同步时钟端，与 74LS164 的数据输入端相连； RC3 口作为串行数据的同步时钟端，与 74LS164的同步时钟输出端均与 SPI 方式时端口一样；实际应用中，若不用 SPI 方式，而用第 5章中提到的模拟数据串行口时，可以用任何普通 I/O 端口代替）。 两片移位寄存器 74LS164的并行数据输出端则 分别与两片数据缓冲器 74LS244的输入端相连， RD7 口作为数据缓冲器 74LS244 的门控信号输出端，控制 74LS244 的通断。 图 数码管和 LED 显示电路 每 4 个双色二极管和 1 个数码管一组，二极管的 8 个信号“ +”端分别与第一片 74LS244 的 8 位数据输出端相连，数码管的 8 位数据输入端分别与第二片74LS244 的 8 位数据输入端相连，每组二极管和数码管的 GND 端都与 CD4051 的 1个输入通道相连， CD4051 的输出端与系统的“地”相连。 RE0～ RE1 口作为地址译码输出端口，用于多路开关 CD4051 的 4 路通道选择，每一时刻只有一组共 4个二极管和 1 个数码管被选通，其 GND 端同系统的“地”构成通路，其他的二极管与数码管则不能构成通路。 每向 74LS164 传送完两个字节共 16 位数据，通过 RD7 口使能 74LS244，将错误 !未找到引用源。 9 数据送到二极管和数码管的输入口，然后通过 RE0～ RE1 口打开一条通道，则被选通的数码管和二极管就会按照接收的数据进行相应的显示。 不断地发送新数据并利用 CD4051 循环的扫描 4个通道，则所有的二极管和数码管 就会持续的发光显示。 另外由一个双色二极管作为报警灯， RD5 口与二极管的引脚 1 相连， RD4 口与二极管的引脚 2 相连。 模数转换 近年来 .微机测控系统 .特别是单片机在工业自动化，生产过程控制，智能化仪器仪表等领域的应用越来越深入和广泛。 这使得传感器的应用更为显著 ,测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器 ,测温传感器的选择及合理使用是微机测温系统中设计的关键。 同理液位传感器是将液位信号转换成易于传递和处理的电信号。 A/D 转换器件的选择主要取决与温度的控制精度，本设计中的 A/D 转换由集成电路 ADC0809 完成。 A/D 转换器分类及性能指标。 A/D 转换器是将模拟量转换成数 字信息接口电路 ,按工作原理分为 :逐位比较型 ,并行比较型 ,双积分型 ,电压频率型及计数比较型等 ADC0809 转换器的内部结构如下： 图 ADC0809 转换器的内部结构 1） ADC0809 是逐次逼近型 8 位转换芯片 ,具有 8 路模拟输入端口， ADC0809芯片采用多路模拟开关 ,允许 8路模拟量分时输入 ,共享一个 A/D 转换器完成转换。 模拟输入通道选择地址及转换结果均有锁存译码器。 下图为引脚图： 物理与电子工程系毕业论文 10 图 ADC0809 转换器的引脚 它的主要引脚及功能如下： INOIN7: 8 个模拟通道输入端 D0D7: 8 位数字量转换结果输出端 ADDA,ADDB,ADDC :模拟通道选择路地址 ALE: 路地址锁存信号输入端 START:启动转换信号输入端，加上正脉冲后， A/D开始转换 EOC:转换结束输出信号，转换开始后 EOC 信号变低；转换结束时， EOC 信号返回高电平 OE:输出允许控制端，高电平时打开三态输出锁存器，输出转换结果 CLK:芯片工作时钟信号 VREF(+)与 VREF()：芯片工作参考电压输入端 2） .ADC0809 转换器的 特点 ADC0809 芯片性能特点 :是一个逐次逼近型的 A/D 转换器 ,外部供给基准电压。 单通道转。 换时间 116us 分辨率 8 位 ,带有三态输出锁存器 ,转换结束时 ,可由CPU 打开三态门。 读出 8 位的转换结果。 8 个模拟量的输入端 ,可引入 8 路待转换的模拟量。 ADC0809 的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器 ,所以它的数字量输出信号线。 可以与系统的数据总线直接相连。 内部的三态缓冲器由 OE 控制 ,OE 为高电平时三态。 缓冲器打开 ,将转换结果送出。 当 OE 为低电平时 ,三态缓。