畢業(yè)論文--航空服務(wù)站貨物自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  電氣工程系</b></p><p>  畢   業(yè)   論   文</p><p>  課題名稱(chēng)  航空服務(wù)站貨物自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>  2013年5月</b></p>

2、<p><b>  摘 要</b></p><p>  本文介紹了航空服務(wù)站貨物自動(dòng)分揀系統(tǒng)的工作原理,系統(tǒng)組成和控制線路圖,PLC流程和編程。廣泛應(yīng)用于人們的日常生活。但是,目前太陽(yáng)能熱水器控制器還一直處于研究與開(kāi)發(fā)階段,市面在售的控制器絕大部分只具備溫度和水位顯示功能。太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有很多種本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心,以熱電偶信號(hào)采樣完成時(shí)間、溫度、水位的顯示?;?/p>

3、本顯示目標(biāo)為:</p><p>  1.顯示水溫和水位,電加熱水溫可任意設(shè)定;</p><p>  2.顯示時(shí)間,可通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置時(shí)間參數(shù);</p><p>  3.設(shè)置溫度參數(shù)后,自動(dòng)控制電輔助設(shè)備加熱;</p><p>  關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī),熱電偶,太陽(yáng)能熱水器,自動(dòng)控制</p><p><b>  目 錄

4、</b></p><p><b>  引言1</b></p><p>  第一章 設(shè)計(jì)目的與設(shè)計(jì)思路2</p><p>  1.1 設(shè)計(jì)目的2</p><p>  1.2 設(shè)計(jì)要求2</p><p>  1.3 設(shè)計(jì)思路3</p><p><b

5、>  1.4設(shè)計(jì)方案3</b></p><p>  第二章 自動(dòng)分揀系統(tǒng)的組成及工作原理4</p><p>  2.1自動(dòng)分揀系統(tǒng)的組成4</p><p>  2.2自動(dòng)分揀系統(tǒng)的控制功能5</p><p>  2.2.1 早晨水溫控制:5</p><p>  2.2.2 循環(huán)水集熱過(guò)程:

6、6</p><p>  2.2.3 冷水集熱控制:6</p><p>  2.2.4 水箱加熱控制:6</p><p>  2.3自動(dòng)分揀系統(tǒng)工作原理:7</p><p>  第三章 硬件電路設(shè)計(jì)8</p><p>  3.1 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)8</p><p>  3.1.1水溫檢測(cè)

7、電路設(shè)計(jì)8</p><p>  3.1.2水位檢測(cè)電路設(shè)計(jì)9</p><p>  3.2 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)10</p><p>  3.3 鍵盤(pán)電路和顯示電路的設(shè)計(jì)11</p><p>  3.3.1 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)11</p><p>  3.3.2 顯示電路的設(shè)計(jì)12</p><p>

8、;  3.4系列單片機(jī)簡(jiǎn)介14</p><p>  3.5 數(shù)字溫度傳感器DS18B20主要特性及測(cè)溫原理15</p><p>  第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>  第五章 結(jié)束語(yǔ)21</p><p>  第六章 謝辭22</p><p><b>  參考文獻(xiàn)23</b&g

9、t;</p><p><b>  附錄:24</b></p><p><b>  目錄</b></p><p><b>  引言</b></p><p>  太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用及前景太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用較好的國(guó)家有西班牙、以色列、意大利、希臘、德國(guó)、荷蘭、澳大利亞、日本、美國(guó)等國(guó)

10、家。一些國(guó)家利用太陽(yáng)能熱水器除了提供家庭熱水外,還用于采暖、空調(diào)及泳池加熱等領(lǐng)域,其中美國(guó)的太陽(yáng)能熱利用主要用于泳池加熱。</p><p>  目前太陽(yáng)能熱水器已在我國(guó)城鄉(xiāng)開(kāi)始推廣使用,主要供應(yīng)生活和洗浴熱水,我國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)國(guó)和應(yīng)用國(guó)。太陽(yáng)能熱水器節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)能源替代,效果顯著。</p><p>  經(jīng)過(guò)兩年多的實(shí)踐,人們認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)能熱利用是投資少、見(jiàn)效快、經(jīng)濟(jì)實(shí)

11、用、節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源替代的一個(gè)好產(chǎn)業(yè),國(guó)家也正大力扶持和支持,學(xué)校、賓館、飯店、洗浴中心紛紛建設(shè)太陽(yáng)能洗浴系統(tǒng),太陽(yáng)能熱水器的市場(chǎng)存在擴(kuò)大空間。新農(nóng)村建設(shè)與建筑節(jié)能也為太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用推廣帶來(lái)機(jī)遇。</p><p>  但是市面上絕大多數(shù)的控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能單一,智能化程度低下,用戶(hù)界面不人性化,只具有水位顯示功能,不具有溫度顯示功能。并且當(dāng)水位加到一定的程度的時(shí)候也沒(méi)什么措施,只能通過(guò)手動(dòng)的方法來(lái)控制

12、水位的高度。因此根據(jù)以上要求為核心,開(kāi)發(fā)出一種太陽(yáng)能熱水器智能控制系統(tǒng),了目前市面上太陽(yáng)能熱水器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題。</p><p>  第一章 設(shè)計(jì)目的與設(shè)計(jì)思路</p><p><b>  1.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>  現(xiàn)代科技飛速發(fā)展,擁有淵博的知識(shí)是今后一展鴻圖的基礎(chǔ).實(shí)踐也同知識(shí)一樣重要,如果不在學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛

13、煉上下功夫,單憑課堂理論課學(xué)習(xí),勢(shì)必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié),學(xué)習(xí)與應(yīng)用脫節(jié)的局面。</p><p>  本設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)用性,用成本低廉的電阻式傳感器以及電極配以單片機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中的太陽(yáng)能的水位的控制以及水位的顯示。本裝置電路簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高、水位控制靈活,水位顯示直觀醒目??蓮V泛應(yīng)用于家庭生活對(duì)太陽(yáng)能熱水器的水位顯示與水溫控制。具有良好的市場(chǎng)前景。同時(shí)使學(xué)生得到較全面的鍛煉和提高,為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某

14、些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。</p><p><b>  1.2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>  1、能夠根據(jù)水位和水溫兩個(gè)條件控制是否進(jìn)水,每次只進(jìn)整個(gè)水箱的四分之一水量,也可以在手動(dòng)狀態(tài)下自由進(jìn)水(上滿(mǎn)時(shí)自由停止)或停止進(jìn)水。</p><p>  2、控制系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)切換功能;</p><p

15、>  3、具有水溫和水位顯示功能;</p><p>  4、具有進(jìn)水超水位和水溫報(bào)警指示;</p><p>  5、用水時(shí)若水溫達(dá)不到設(shè)置時(shí),可手動(dòng)起動(dòng)加熱裝置,這樣可在很大程度上節(jié)約電能;</p><p>  6、用水時(shí)可自由調(diào)節(jié)水溫;</p><p>  7、控制系統(tǒng)具有管道排空功能,這樣防止冬天時(shí)因水管內(nèi)有積水而在夜間凍裂水管。&

16、lt;/p><p><b>  1.3 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>  水位由潛入儲(chǔ)水容器不同深度的水位電極和潛入容器底部的公共電極(導(dǎo)線)檢測(cè);并由四個(gè)綠色LED發(fā)光二極管顯示;若無(wú)水則綠燈不亮;若有四分之一儲(chǔ)水箱的水亮一盞綠燈;通過(guò)觀察綠燈點(diǎn)亮的數(shù)量可識(shí)別水位的高低,這里取5段顯示,也可根據(jù)需要進(jìn)行增減。</p><p>  水溫由四個(gè)L

17、ED數(shù)碼管顯示,前三個(gè)數(shù)碼管顯示的為溫度最后一個(gè)數(shù)碼管我們只用到了四個(gè)四段碼顯示為溫度的符合℃,水溫有效值最多可顯示為99.9℃。</p><p><b>  1.4設(shè)計(jì)方案</b></p><p>  本文介紹了用51單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種多功能熱水控制器,具有自動(dòng)和手動(dòng)加水、設(shè)置水溫、實(shí)時(shí)顯示水量及溫度和報(bào)警功能,并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。 </p

18、><p>  當(dāng)前市場(chǎng)上的熱水控制器基本上采用雙金屬片溫控,控溫精度低、可靠性差、功能單一。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,單片微處理器功能日益增強(qiáng),價(jià)格低廉,在各方面得到廣泛應(yīng)用。在熱水控制器中應(yīng)用單片機(jī),具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性高、功能易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>  熱水控制器主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的控制,并滿(mǎn)足不同用戶(hù)的個(gè)性需求。因此一個(gè)較完善的控制器應(yīng)具有以下功能:</p><p&g

19、t;  水溫的測(cè)量與顯示;水量的測(cè)量與顯示;用戶(hù)設(shè)定功能(如水溫設(shè)定,定時(shí)設(shè)定等);對(duì)電加熱管的控制功能;一些功能鍵(如定時(shí)自動(dòng)加水,恒溫控制,手動(dòng)加水,手動(dòng)加熱等)。</p><p><b>  圖1 原理框圖</b></p><p>  第二章 太陽(yáng)能控制系統(tǒng)的組成及工作原理</p><p>  2.1 太陽(yáng)能控制系統(tǒng)的組成</p&

20、gt;<p>  ①系統(tǒng)組成:本系統(tǒng)主要由控制器、自動(dòng)控制閥、手動(dòng)控制閥、水位檢測(cè)電極、水溫檢測(cè)傳感器、電阻加熱絲、儲(chǔ)水箱等組成。</p><p> ?、诳刂破鳎褐饕ㄟ^(guò)里面的電磁閥控制YV1和YV2的通斷,控制水溫檢測(cè)傳感器檢測(cè)水溫、控制水位檢測(cè)傳感器檢測(cè)水在水箱的位置以及控制電阻加熱線加熱。</p><p> ?、圩詣?dòng)控制閥:主要通過(guò)控制器控制,當(dāng)水箱的水的實(shí)際溫度大于所

21、設(shè)置的溫度時(shí),自動(dòng)閥就自動(dòng)打開(kāi)往上一個(gè)目標(biāo)水位為止。</p><p>  ④手動(dòng)控制閥:當(dāng)自動(dòng)閥損壞時(shí),可以通過(guò)手動(dòng)閥進(jìn)行上下水。</p><p> ?、菟粰z測(cè)電極:主要用來(lái)檢測(cè)水箱中水的位置,主要把水箱分成四等分,一共有五個(gè)電極,接地的電極放在水箱的最底下,其余分別放在四等分點(diǎn)上,比如當(dāng)水箱的水在第一等分和第二等分之間,則顯示水箱中有四分之一的水,當(dāng)超過(guò)第二等分,則顯示二分之一的水。&

22、lt;/p><p>  ⑥水溫檢測(cè)傳感器:主要用來(lái)檢測(cè)水箱中水的實(shí)際溫度。</p><p> ?、唠娮杓訜峤z:主要用來(lái)加熱水箱中水,使其達(dá)到用戶(hù)所需要的溫度。</p><p>  2.2 太陽(yáng)能熱水器的控制功能</p><p>  太陽(yáng)能熱水器利用微機(jī)控制主要有以下幾種控制功能:晨水加熱控制、溫水循環(huán)控制、冷水集熱控制、水箱加熱控制。</p

23、><p>  圖2 系統(tǒng)組成原理圖</p><p>  2.2.1 早晨水溫控制:</p><p>  由于清晨太陽(yáng)光較弱,所以太陽(yáng)能熱水器從系統(tǒng)發(fā)揮作用。為了提供溫度不低于30攝氏度的水,熱水器在清晨4-7點(diǎn)之間對(duì)水箱進(jìn)行電加熱,具有控制過(guò)程如下: </p><p>  首先,關(guān)閉冷水閥門(mén)F2和循環(huán)水閥門(mén)F1,然后微機(jī)開(kāi)始進(jìn)行水箱的溫度采集,

24、同時(shí)進(jìn)行溫度的比較,當(dāng)水箱的溫度小于30攝氏度時(shí),電熱器D接通進(jìn)行加熱,同時(shí)微機(jī)繼續(xù)對(duì)熱水箱的溫度進(jìn)行采集。當(dāng)溫度加熱大于30攝氏度時(shí)電熱器斷開(kāi),比如反復(fù)循環(huán)保證了溫度的穩(wěn)定。</p><p>  2.2.2 循環(huán)水集熱過(guò)程:</p><p>  早晨水溫控制之后(7-9),設(shè)定當(dāng)日得水箱溫度N(由兩位BCD次齒輪開(kāi)關(guān)設(shè)定),輸人微機(jī),再利用·微機(jī)控制系統(tǒng),通過(guò)太陽(yáng)能對(duì)熱水箱加熱

25、以達(dá)到理想溫度N。</p><p><b>  具體控制過(guò)程如下:</b></p><p>  打開(kāi)循環(huán)閥門(mén)F1,關(guān)閉冷水進(jìn)水閥門(mén)F2,熱水閥門(mén)F3處于空控狀態(tài)。然后開(kāi)始比較溫度,若(T3-T1>5攝氏度,T2>T1)為止。如若TI=N,那么循環(huán)水集熱過(guò)程結(jié)束,進(jìn)入冷水集熱控制過(guò)程。</p><p>  2.2.3 冷水集熱控制:&

26、lt;/p><p>  此時(shí)熱水箱溫度已達(dá)到了N,冷水要進(jìn)入太陽(yáng)能集熱器,這時(shí)溫度為T(mén)3,和當(dāng)日的設(shè)定溫度值相比較,若T3>N則將已加熱的水送人熱水箱,每天的控制時(shí)段大概為9點(diǎn)-20點(diǎn)。具體控制過(guò)程如下:</p><p>  關(guān)閉循環(huán)水閥門(mén)F2,打開(kāi)冷水閥門(mén)F2,熱水閥門(mén)F3處于可控狀態(tài)。若T3>N,打開(kāi)熱水閥F3并將保持一段時(shí)間,若T3>N,關(guān)閉F3繼續(xù)給太陽(yáng)能集熱器加熱,

27、知道溫度答應(yīng)N,當(dāng)打開(kāi)F3時(shí)此時(shí)比較水管水溫T2與N的值,若T2>N閥門(mén)F3繼續(xù)保持打開(kāi)狀態(tài),否則關(guān)閉F3??梢?jiàn),次過(guò)程充分利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能,方便快捷。</p><p>  2.2.4 水箱加熱控制:</p><p>  此時(shí),也許你會(huì)問(wèn)如果沒(méi)有日照或者日照較弱時(shí),到了晚上我們是否還能洗上熱水澡嗎?答案是肯定的,不要忘了這款熱水器還有一個(gè)從系統(tǒng),這時(shí)它就要發(fā)揮作用了。熱水箱溫度為

28、T1,講它和設(shè)定值N相比較,從而控制是否打開(kāi)電加熱,控制時(shí)段為下午,具體過(guò)程如下:</p><p>  若T1<N,電加熱接通;否則,電加熱斷開(kāi),而且,15點(diǎn)-20點(diǎn)中的每個(gè)小時(shí)有下表的關(guān)系:</p><p><b>  表一 溫度比較</b></p><p>  最終熱水箱的溫度加熱到設(shè)定值N。由此可見(jiàn),即使沒(méi)有日照我們照樣可以洗上

29、熱水澡了。</p><p>  綜上所述,太陽(yáng)能供熱控制系統(tǒng)不及節(jié)約而且高度只能化,方便省事,不論日常家居,還是對(duì)賓館、學(xué)校等都是最佳選擇。</p><p>  2.3太陽(yáng)能控制裝置的工作原理:</p><p>  本控制系統(tǒng)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式,在系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)下,當(dāng)檢查溫度高于設(shè)置溫度,且水位未達(dá)到最高時(shí),控制器打開(kāi)電磁水閥YV1和YV2進(jìn)行上水,同時(shí)點(diǎn)

30、亮上水指示燈,當(dāng)水位至上一目標(biāo)時(shí),自動(dòng)停止進(jìn)水(即關(guān)閉電磁水閥YV1和YV2),若水箱內(nèi)無(wú)水,則自動(dòng)上水至最低水位處。</p><p>  在系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)下,可自由上水或停止進(jìn)水(上水時(shí)水箱水位必須未滿(mǎn)),若水位達(dá)到最高則自動(dòng)停止進(jìn)水;若需要啟動(dòng)加熱器則必須先設(shè)定加熱溫度,然后按下加熱鍵進(jìn)行加熱;若需洗浴時(shí),則需打開(kāi)手動(dòng)閥YV4,系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)電磁水閥YV2,可通過(guò)YV5自由調(diào)節(jié)水溫;當(dāng)電磁水閥YV1和YV2損

31、壞或停電時(shí),可通過(guò)打開(kāi)YV5和YV6進(jìn)行上下水解決燃眉之急;此系統(tǒng)設(shè)置YV3是為了防止冬天氣溫過(guò)低引起水管因內(nèi)有積水而凍裂(即手動(dòng)打開(kāi)此閥放完水管中的積水)</p><p>  第三章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>  3.1 檢測(cè)電路設(shè)計(jì)</p><p>  3.1.1水溫檢測(cè)電路設(shè)計(jì)</p><p>  圖3 水溫檢測(cè)電路圖</p&

32、gt;<p>  本設(shè)計(jì)溫度傳感器選用AD590。AD590屬于半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器,測(cè)溫度范圍-55℃-+150℃,在其二端加上一定的工作電壓,其輸出電流與溫度變化成線性,1uA/°K,誤差有幾種等級(jí):±1、±0.5、±0.3℃,本設(shè)計(jì)中選取±0.5℃品種。OP07為高精度運(yùn)算放大器,AD590電流流經(jīng)R1、RP1轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),R2、RP2為運(yùn)算負(fù)反饋電阻,成反相比

33、例放大器,將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-5V的電壓信號(hào),ADC0832再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),輸入CPU??刂破鞯牟僮魇褂梅绞阶匀缓侠怼1用來(lái)切換操作狀態(tài)??刂破饔小爸苯涌刂啤焙汀皡?shù)修改”兩種工作狀態(tài)。按S1鍵顯示“00”,控制器進(jìn)入“直接控制”狀態(tài),顯示“01”,“02”、“03”、“04”分別表示“設(shè)定水位上限”、“設(shè)定定時(shí)上水時(shí)間”、“設(shè)定定時(shí)加熱時(shí)間”、“設(shè)定加熱溫度”。</p><p>  進(jìn)入“參數(shù)修改”狀態(tài)

34、后,S2、S3用來(lái)修改規(guī)定的參數(shù),S1接受本次修改,并切換到下一個(gè)參數(shù),S4取消本次修改。進(jìn)入“直接控制”后,S2用來(lái)手動(dòng)上水,S3用來(lái)手動(dòng)加熱,S4用來(lái)停止加熱或上水;若水位已經(jīng)超過(guò)設(shè)定水位上限,或水溫已經(jīng)超過(guò)設(shè)定溫度,“直接控制”將不起作用。</p><p>  設(shè)定水位上限:控制器可以檢測(cè)6個(gè)水位,上限水位可以由用戶(hù)設(shè)置,水位上限設(shè)置范圍為位置3、4、5、6。</p><p>  設(shè)

35、定定時(shí)上水時(shí)間:每天在規(guī)定時(shí)間檢查水位,并上滿(mǎn)。若設(shè)定時(shí)間為00或大于等于24,則取消自動(dòng)定時(shí)上水。</p><p>  設(shè)定定時(shí)加熱時(shí)間:每天在規(guī)定時(shí)間檢查水溫,若水溫低于設(shè)定溫度,則接通電加熱器,將水溫加熱到設(shè)定溫度。若設(shè)定時(shí)間為00或大于等于24,則取消自動(dòng)定時(shí)加熱。</p><p>  設(shè)定加熱溫度:定時(shí)加熱溫度也可以由用戶(hù)設(shè)定,可設(shè)定范圍為20℃~6℃。</p>&

36、lt;p>  3.1.2水位檢測(cè)電路設(shè)計(jì)</p><p>  圖4 水位檢測(cè)電路</p><p>  實(shí)驗(yàn)證明,純凈水幾乎是不導(dǎo)電的,但自然界存在的以及人們?nèi)粘J褂玫乃紩?huì)含有一定的等離子,它們的存在使水導(dǎo)電。本控制裝置就是利用水的導(dǎo)電性來(lái)完成的。</p><p>  我們把儲(chǔ)水箱大致分為四個(gè)等份,水位由潛入太陽(yáng)能熱水器的儲(chǔ)水箱不同深度的水位電極和潛入儲(chǔ)水箱

37、底部的公共電極(導(dǎo)線)進(jìn)行檢測(cè);由單片機(jī)依次使各水位電極呈現(xiàn)高電平,由公共電極所接的三極管進(jìn)行典韋轉(zhuǎn)換,水位到達(dá)的電極,轉(zhuǎn)換電位為低(0);水位沒(méi)有到達(dá)的電極,轉(zhuǎn)換電位為高(1);每檢測(cè)一位便得到一位數(shù)據(jù),5個(gè)電極檢測(cè)一遍以后便得到了5個(gè)串行數(shù)據(jù),然后把這5個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換化為字節(jié)一路送發(fā)光二極管,在這里我們可以用發(fā)光二極管亮的盞數(shù)來(lái)顯示水位的高低。(若沒(méi)有發(fā)光二極管亮則表示箱內(nèi)沒(méi)有水或者只有少量的水,若有一個(gè)發(fā)光二極管燈亮則表示箱內(nèi)有四分之

38、一箱的水,以此類(lèi)推,若有四個(gè)發(fā)光二極管亮,則表示水箱水是滿(mǎn)的。)</p><p>  當(dāng)水位未達(dá)到a時(shí),即h<a、這時(shí)傳感器的總阻值為4R對(duì)應(yīng)系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)。</p><p>  當(dāng)a h<b時(shí),傳感器的總阻值為3R對(duì)應(yīng),系統(tǒng)處于20%水位。</p><p>  當(dāng)b h<c時(shí),傳感器的總阻值為2R對(duì)應(yīng),系統(tǒng)處于50%水位。</p>

39、;<p>  當(dāng)c h<d 傳感器的總阻值為R對(duì)應(yīng),系統(tǒng)處于80%水位。</p><p>  當(dāng)h=d傳感器的總阻值為0對(duì)應(yīng),系統(tǒng)處于100%水位。</p><p>  其中,環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的方波周期T(或f)可通過(guò)單片機(jī)P87LPC744BN的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T0、T1)來(lái)確定,T1用來(lái)計(jì)數(shù),T0用來(lái)定時(shí)。</p><p><b>

40、;  3.2驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</b></p><p>  在單片機(jī)控制系統(tǒng)中,需要用開(kāi)關(guān)量去控制和驅(qū)動(dòng)一些執(zhí)行元件,如發(fā)光二極管、繼電器、電磁閥、晶閘管等。但AT89C51單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限,而且高電平比低電平驅(qū)動(dòng)低。一般情況下,需要加驅(qū)動(dòng)接口電路,且用低電平驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>  如圖所示:</b></p><p><

41、;b>  圖5 驅(qū)動(dòng)電路圖</b></p><p>  3.3 鍵盤(pán)電路和顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>  3.3.1 鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)</p><p>  P1.0-P1.7口作為按鍵的信號(hào)輸入端,鍵按下,就執(zhí)行該鍵的功能。其電路如圖所示。(為了編程簡(jiǎn)單、方面,采用獨(dú)立式鍵盤(pán)電路)</p><p>  當(dāng)按鍵按下后,電路與

42、地接通時(shí),I/U口與地面相連為低電平。</p><p>  按鍵沒(méi)有按下時(shí),電路不與地面接通時(shí),I/U口與電壓高端相連為高電平。</p><p>  本設(shè)計(jì)中采用了共陰極接法,對(duì)于顯示水溫水位的程序作如下說(shuō)明:</p><p>  在動(dòng)態(tài)掃描過(guò)程中,調(diào)用延時(shí)子程序Dell,其延時(shí)時(shí)間為1ms,這是為了使掃描到哪位顯示器穩(wěn)定的點(diǎn)亮一段時(shí)間,猶如掃描過(guò)程中每一位顯示器上

43、都有一段駐留時(shí)間,以保證其顯示亮度。</p><p>  本設(shè)計(jì)接口電路是軟件為主的接口電路,對(duì)顯示數(shù)據(jù)以查表方法得到其字形代碼,為此在程序中有字形代碼Table,從0開(kāi)始依次寫(xiě)入十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼。為了進(jìn)行查表操作,使用查表指令MOVC A,@+DPTR,由DPTR提供16位基址,由A提供變址數(shù)據(jù)送A后,在由A送P0.1-P0.6輸出給顯示器。</p><p><b>  圖

44、6 鍵盤(pán)電路圖</b></p><p>  3.3.2 顯示電路的設(shè)計(jì)</p><p>  本設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)型數(shù)碼管,8個(gè)LED燈如圖中接法,燈的負(fù)極依次接到數(shù)碼管的a-f段,采用動(dòng)態(tài)掃描電路,并把顯示程序作為主程序。數(shù)碼管的段用P0口控制,P2.0口、P2.3口作為數(shù)碼管的位控制,P2.4作為指示燈的控制。</p><p>  系統(tǒng)輸入信號(hào)有:6個(gè)液位信

45、號(hào)、一個(gè)溫度信號(hào)、4個(gè)觸摸鍵;輸出信號(hào)有:4位LED數(shù)碼管分時(shí)顯示當(dāng)前溫度和液位,3個(gè)喂輸出控制繼電器分別控制上水位磁閥、加熱泵、增壓泵,1個(gè)位輸出控制蜂鳴器作為水位報(bào)警信號(hào)和其他異常情況報(bào)警,2個(gè)位輸出指示上水、加熱狀態(tài)。用戶(hù)設(shè)定項(xiàng)目有水位上限、熱水溫度、上水定時(shí)、加熱定時(shí)。設(shè)定參數(shù)用EEPROM保存,停電后參數(shù)無(wú)需重新設(shè)定。系統(tǒng)具有故障自檢功能,電磁閥、加壓泵在停水時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷,水位傳感器有故障時(shí)禁止上水,以免上水時(shí)溢出。</

46、p><p>  溫度傳感器采用負(fù)溫度型通用熱敏電阻,整個(gè)控制器的硬件及對(duì)資源的要求降到最低。通過(guò)軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和邏輯運(yùn)算,以實(shí)現(xiàn)要求的控制功能。</p><p><b>  圖7 時(shí)鐘顯示圖</b></p><p>  本系統(tǒng)中,有四個(gè)功能按鍵:定時(shí)加水、恒溫控制、手動(dòng)加水和手動(dòng)加熱;三個(gè)七段碼顯示與四個(gè)LED燈指示。</p>&l

47、t;p> ?。?) 按下定時(shí)加水按鈕時(shí),定時(shí)LED變亮,并以當(dāng)前時(shí)間為定時(shí)時(shí)標(biāo),每24小時(shí)自動(dòng)加水至設(shè)定水量;若長(zhǎng)按此鈕超過(guò)5秒,定時(shí)LED滅,并聽(tīng)到“嘟”一聲進(jìn)行水量設(shè)定,此后每按一下鈕,水量顯示加一檔,1~4檔循環(huán)顯示,不按此鈕超過(guò)5秒,再次聽(tīng)到“嘟”一聲,水量設(shè)定完畢。系統(tǒng)的定時(shí)功能主要通過(guò)軟件完成。</p><p> ?。?)按下恒溫控制鈕,恒溫LED變亮,表示進(jìn)行恒溫控制,再按一下LED滅,取消恒

48、溫控制。與水量設(shè)定類(lèi)似,長(zhǎng)按后,進(jìn)行溫度設(shè)定。</p><p>  (3)按下手動(dòng)加熱鈕時(shí),加熱LED變亮,加熱至65℃,如水量少于1檔,則先加水到1檔,再按一次取消加熱。</p><p>  (4)按下手動(dòng)加水鈕時(shí),加水至設(shè)定水量值,長(zhǎng)按可設(shè)定水量。手動(dòng)加水過(guò)程中,再次按下取消加水。正常情況下,兩個(gè)七段碼顯示當(dāng)前水溫,另一個(gè)顯示當(dāng)前水位。</p><p>  顯示

49、電路如圖所示,溫度采用二位七段碼顯示,顯示范圍0℃~99℃。水量采用一位七段顯示,顯示1、2、3、4,四檔水位。對(duì)溫度和水量進(jìn)行循環(huán)掃描顯示。四個(gè)LED用于當(dāng)前按鍵功能設(shè)定。</p><p>  設(shè)置按鍵兩個(gè),一個(gè)十位按鍵,一個(gè)個(gè)位按鍵。</p><p>  圖8 LED顯示電路圖</p><p>  3.4 51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p&

50、gt;  單片機(jī)種類(lèi)繁多,而且還在不斷推出新的更高性能的單片機(jī)品種。從使用情況來(lái)看,MCS-51型系列單片機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。MCS-51型單片機(jī)系列共有十幾種芯片??煞譃?1和52兩個(gè)子系統(tǒng),并以芯片型號(hào)的最末位數(shù)字作為標(biāo)志。其中8X51片內(nèi)集成有8位CPU,4KB ROM(8031片內(nèi)無(wú)ROM,128B RAM,兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)全雙工串行通信接口(UART),擁有乘除運(yùn)算指令和位處理指令。采用CHMOS工藝的基本型8XC5

51、1,由種功耗控制方式,能有效降低功耗。增強(qiáng)型8X52,于8X51不同的是片內(nèi)ROM增加到8KB,RAM增加到256B,定時(shí)/計(jì)數(shù)器增加到3個(gè),串行接口的通信速率快了6倍。)MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器由多種配置形式,沒(méi)有ROM、EPROM和FPEROM。不同配置形式分別對(duì)應(yīng)不同的芯片,使用時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。</p><p>  MCS-51型系列單片機(jī)芯片主要特性</p><p&

52、gt;  3.5數(shù)字溫度傳感器DS18B20主要特性及測(cè)溫原理</p><p>  一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20是DS1820的更新?lián)Q代產(chǎn)品(由美國(guó)DAIIAS公司生產(chǎn))。它具有體積小,分辨率高,轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)。由于每片DS18B20含有唯一的硅串行數(shù),所以在一條總線上可以掛接多達(dá)248≈218×1014只DS18B20,再加上DS18B20獨(dú)特的單線總線結(jié)構(gòu),決定了DS18B20特別適合于大型的多

53、路溫度實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)。溫度實(shí)時(shí)測(cè)控集裝箱的設(shè)計(jì),在實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的溫度檢測(cè)方面就較好地利用DS18B20的獨(dú)到特點(diǎn),使系統(tǒng)得到了極大的簡(jiǎn)化。</p><p>  DS18B20的特性</p><p>  獨(dú)特的單線接口方式。</p><p>  DS18B20支持組網(wǎng)功能,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。</p><p>  DS18B20的測(cè)溫范圍為:

54、-55℃~+125℃在-10℃~+85℃時(shí),其精密為+01℃.</p><p>  DS18B20的測(cè)溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)從9~12位,可編程進(jìn)行選擇。</p><p>  DS18B20測(cè)溫原理</p><p>  DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,如圖所示:</p><p>  圖9 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p&

55、gt;  DS18B20的測(cè)溫原理:DS18B20測(cè)量溫度采用了特有的溫度測(cè)量技術(shù),它是通過(guò)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來(lái)實(shí)現(xiàn)的,內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù),低溫時(shí),振蕩器的脈沖可以通過(guò)門(mén)電路。而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí),振蕩器的脈沖無(wú)法通過(guò)門(mén)電路。計(jì)數(shù)器設(shè)置為-55℃.同時(shí),計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前的溫度值時(shí),電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償,計(jì)數(shù)器重新開(kāi)始計(jì)數(shù)直到回零。若果門(mén)電路仍未關(guān)閉,則系統(tǒng)重復(fù)上述過(guò)程。</p><p&

56、gt;  第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>  系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言精簡(jiǎn)指令編寫(xiě)。本系統(tǒng)中鍵盤(pán)掃描、漏電檢測(cè)等子程序都通過(guò)查詢(xún)實(shí)現(xiàn),并采用12MHz的時(shí)鐘頻率,對(duì)指令的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了精確計(jì)算和設(shè)計(jì),保證軟件的可靠性和穩(wěn)定性。主程序流程如圖所示、主程序 首先完成串行口、定時(shí)器、中斷源的初始化,設(shè)置初始運(yùn)行參數(shù)、開(kāi)中斷,然后循環(huán)讀取鍵盤(pán)狀態(tài)、檢測(cè)系統(tǒng)是否漏電。一旦檢測(cè)到系統(tǒng)漏電,進(jìn)行聲音和顯示警報(bào),將所有執(zhí)行機(jī)

57、構(gòu)斷電;若系統(tǒng)不漏電則根據(jù)存儲(chǔ)的鍵盤(pán)狀態(tài)和檢測(cè)的水溫、水位等狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)得處理并等待中斷服務(wù)程序的執(zhí)行。系統(tǒng)正??刂茣r(shí),首先顯示水溫和水位,若檢測(cè)到水流開(kāi)關(guān)打開(kāi)用水時(shí),自動(dòng)斷開(kāi)上水閥和電加熱體電源,即實(shí)現(xiàn)水電聯(lián)動(dòng),用水停電。當(dāng)檢測(cè)到了水位超過(guò)第二檔時(shí),將檢測(cè)的實(shí)際水溫與設(shè)置水溫進(jìn)行比較,若實(shí)際水溫低于設(shè)置水溫,則加熱體通電進(jìn)行輔助電加熱;若實(shí)際水溫高于設(shè)置水溫時(shí),切斷加熱體電源;若檢測(cè)到水位低于第二檔,不管設(shè)置溫度高低,總是停止加熱

58、,以防加熱體干燒。</p><p><b>  主程序如圖所示:</b></p><p>  圖10 主程序流程圖</p><p>  圖11 DS18B20工作流程圖</p><p><b>  第五章 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>  三年的大學(xué)生涯已經(jīng)就要結(jié)束了,做完

59、了這次畢業(yè)設(shè)計(jì),就真的脫離了學(xué)校,一個(gè)聽(tīng)起來(lái)都讓人向往的地方,但是,時(shí)光飛逝,我們總會(huì)要離開(kāi)的,會(huì)有新鮮的血液融入到其中,這次畢業(yè)設(shè)計(jì),從開(kāi)始的準(zhǔn)備,到自己努力的去尋找資料,詢(xún)問(wèn)老師,終于在自己的努力之下,完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì),這次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我們學(xué)習(xí)到了很多知識(shí),同時(shí)也使我們對(duì)以前所學(xué)習(xí)的知識(shí),進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí),所以通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我們收益頗多。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成離不開(kāi)指導(dǎo)老師辛勤的輔導(dǎo),指導(dǎo)老師孜孜不倦的為我們解答我們不知道的問(wèn)題,細(xì)

60、心的為我們講解,直到弄明白,在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我也從中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,問(wèn)題如下:</p><p>  1.在設(shè)計(jì)程序之前,務(wù)必要對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解,知道該單片機(jī)片內(nèi)有哪些資源,它的引腳功能都要了解</p><p>  2.設(shè)計(jì)程序采用什么編程語(yǔ)言并不是非常重要,關(guān)鍵要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖.</p><p>  3.在設(shè)計(jì)程序時(shí),不

61、能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好,"反復(fù)修改,不斷改進(jìn)"是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路.</p><p>  4.在設(shè)計(jì)程序過(guò)程中遇到問(wèn)題是很正常的,但我們應(yīng)該將每次遇到的問(wèn)題記錄下來(lái),并分析清楚,以免下次再碰到同樣的問(wèn)題.</p><p>  5.遇到自己無(wú)法解決的問(wèn)題時(shí),主動(dòng)詢(xún)問(wèn)指導(dǎo)老師,讓老師給你講解,再查閱各種資料,解決眼前的難題.</p><p>&

62、lt;b>  第六章 謝辭</b></p><p>  為期三年的大學(xué)生活即將完畢,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也為我三年大學(xué)生涯圈上一個(gè)句號(hào)。此刻我的心中卻有些悵然若失,因?yàn)槟切┦煜さ男畔⑾档亩鲙焸兒透魑豢蓯?ài)的同學(xué)們,我們也即將揮手告別了。</p><p>  三年間,我們?cè)谝黄鹂鞓?lè)的生活著,有歡笑、有淚水,但是不管怎樣,這三年的求學(xué)生涯都是讓人永生難忘的,當(dāng)畢業(yè)的那一天來(lái)臨的時(shí)候,我

63、們就很難再感受到這么親切熱情的氛圍,無(wú)論是在學(xué)習(xí)上,還是生活上,都不會(huì)再有恩師們的細(xì)心指導(dǎo)了,以后的一切都將是我們自己去面對(duì),去奮斗。在求學(xué)期間,老師們孜孜不倦的教導(dǎo),讓我們學(xué)會(huì)了很多知識(shí),學(xué)校也給我們創(chuàng)造了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,這是我們感到最幸福的事情,有這么多位好老師關(guān)心,呵護(hù)這我們。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我們得到了指導(dǎo)老師極大的幫助,引導(dǎo)我充分利用學(xué)校的學(xué)習(xí)資源,去發(fā)展、充實(shí)自我,而不是虛度光陰。在此,我真誠(chéng)的向我的恩師門(mén)道一聲:“謝謝”

64、</p><p>  同時(shí),本篇畢業(yè)論文的寫(xiě)作也得到了其它同學(xué)的熱情幫助。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),和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭幕锇閭?,在此,我再一次真誠(chéng)地向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感謝!</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1]張靖武 周靈彬主編:《單片機(jī)原理、應(yīng)用與PROTEUS仿真》,北京

65、:電子工業(yè)出版社,2008年。</p><p>  [2]郁有文 常健 程繼紅主編:《傳感器原理及工程應(yīng)用》,西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008年。</p><p>  [3]無(wú)線電愛(ài)好者叢書(shū)編委會(huì),黃繼昌等主編:《實(shí)用識(shí)別電路》,北京:人民郵電出版社,2005年。</p><p>  [4]華中理工電子學(xué)教研室編,康華光主編:《電子技術(shù)基礎(chǔ)》(數(shù)字部分)(第四

66、版),北京:高等教育出版社,2000年。</p><p>  [5]萬(wàn)福君.單片機(jī)微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版2003.</p><p>  [6]袁希光.傳感器技術(shù)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社,1986.</p><p>  [7]強(qiáng)錫福.傳感器.機(jī)械工業(yè)出版社,2000.</p><p>  [8]賴(lài)麒文.8051單片機(jī)C語(yǔ)言徹底

67、應(yīng)用.科學(xué)出版社,2002.</p><p>  [9]劉光斌,劉冬,姚志成.單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)用抗干擾技術(shù).人民郵電出版2003.</p><p><b>  附錄:</b></p><p><b>  鍵盤(pán)輸入主程序:</b></p><p>  MOV P1,#OFH ;鍵盤(pán)初始化,P

68、1.0~P1.3置輸入方式</p><p>  P1.4~P1.7為0狀態(tài)</p><p>  MOV IE,#84H ;開(kāi)CPU中斷,開(kāi)INT1中斷</p><p>  SJMP $ ;中斷等待</p><p><b>  中斷服務(wù)程序:</b></p><

69、p>  ORG 0013 ;INT1中斷入口地址</p><p>  LJMP I051K16 ;從中斷入口轉(zhuǎn)移鍵盤(pán)處理程序I051K</p><p>  I051K16: CALL D10MS ;延時(shí)10秒</p><p>  LCALL KEYIN ;調(diào)健輸入檢查子程序<

70、/p><p>  JNZ LKOUT ;有健輸入,轉(zhuǎn)查健號(hào)</p><p>  RETI ;無(wú)健輸入,中斷返回</p><p>  LKOUT: MOV R2,#OEFH ;首列掃描字寫(xiě)如R2</p><p>  MOV R4,#00H ;首列偏移值如R4</p&

71、gt;<p>  CONU: MOV P1,R2 ;列掃描字寫(xiě)如R2</p><p>  MOV A, P1 ;讀入P1口狀態(tài)到A中</p><p>  JB ACC.0,LONE ;檢查第0行是否為0狀態(tài),不為0表示按下健不在此行,轉(zhuǎn)下行</p><p>  MOV A, #00H ;第

72、0 行為0狀態(tài),表明按下健在此行,首列號(hào)如A</p><p>  AJMP LKP ;轉(zhuǎn)求健號(hào)</p><p>  LONE: JB ACC1.1,LTWO ;檢查第1行有無(wú)健按下</p><p>  MOV A,#04H ;有健按下,該行首列號(hào)入A</p><p>  AJMP LKP

73、 ;轉(zhuǎn)求健號(hào)</p><p>  LTWO: JB ACC.2,LTHP </p><p>  MOV A,#08H</p><p><b>  AJMP LKP</b></p><p>  LTHR: JB ACC.3,NEXT ;該列所有行都無(wú)健按下,轉(zhuǎn)NE

74、XT</p><p>  MOV A,#0CH ;有健按下,改行首列號(hào)入A中</p><p>  LKP: ADD A,R4 ;求健號(hào),健號(hào)位首列號(hào)加列偏移值</p><p>  PUSH A ;健號(hào)入棧保護(hù)</p><p>  WKFE: LACLL KEYI

75、N ;等待健釋放</p><p>  JNZ WKFE ;健未釋放轉(zhuǎn)WKFE等待</p><p>  POP A ;健釋放,健號(hào)如A</p><p>  LJMP KJMP ;轉(zhuǎn)健操作轉(zhuǎn)處理</p><p>  NEXT: INC R4

76、 ;轉(zhuǎn)查下一列,列偏移值加1 </p><p>  MOV A,R2 </p><p>  JNB ACC.7,KND ;最后一列查完?查完中斷返回</p><p>  RL A ;未查完,列掃描字左移1位</p><p>  MOV R2,A ;掃描字如R2繼續(xù)查找<

77、;/p><p>  LJMP CONU </p><p>  KND: RETI</p><p>  KEYIN: MOV P1,#OFH ;查完有無(wú)健按下,A不為0,有健按下</p><p><b>  MOV A,P1</b></p><p><b&

78、gt;  CPL A</b></p><p>  ANL A,#0FH</p><p><b>  RET</b></p><p>  KJMP: SUB A,#0FH</p><p>  JC WriteTemp</p><p>  ADD A,#0FH</

79、p><p><b>  CLR C</b></p><p>  SUB A,#0EH</p><p>  JC StoreTemporTime</p><p>  ADD A,#0EH</p><p><b>  CLR C</b></p><

80、;p>  SUB A,#0DH</p><p>  JC Waterpoistion</p><p>  ADD A,#0DH</p><p><b>  CLR C</b></p><p>  SUB A,#0CH</p><p>  JC Vtemp</p

81、><p>  ADD A,OCH</p><p><b>  CLR C</b></p><p>  SUB A,#0BH</p><p>  JC StoreTime</p><p><b>  RETI</b></p><p>  ORG

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