畢業(yè)設(shè)計(jì)---太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)上水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　設(shè)計(jì)題目：太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)上水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　系 別： 信息系 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：電子信息工程 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p>

2、<p>　　完成時(shí)間 </p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是人才培養(yǎng)計(jì)劃的重要組成部分。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)既可以鞏固我們?cè)趯W(xué)校學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，培養(yǎng)了我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，希望通過(guò)最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)，能更加鞏固、擴(kuò)大和強(qiáng)化自己所能學(xué)到的理論知識(shí)和

3、技能，提高自己畢業(yè)設(shè)計(jì)編寫(xiě)技術(shù)說(shuō)明書(shū)的能力，學(xué)會(huì)正確使用技術(shù)資料，標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)和工具書(shū)。并在設(shè)計(jì)中進(jìn)一步提高自己理論聯(lián)系實(shí)際、嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)，為即將走上工作崗位所從事的技術(shù)工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。通過(guò)自己在圖書(shū)館查閱各方面的資料我選擇了用單片機(jī)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能自動(dòng)加水控制裝置，也得到了指導(dǎo)老師的認(rèn)可，于是在明確了設(shè)計(jì)目的的基礎(chǔ)上我認(rèn)真研究耐心分析，在老師的幫助之下完成了這份設(shè)計(jì)，尚有很多不足之處希望老師們批評(píng)指正，從而能得到不斷的進(jìn)步。&l

4、t;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄3</b></p><p><b>　　摘要5</b></p><p>　　第一章 選題背景6</p><p>　　1.1 課題的設(shè)計(jì)背景6</p>&

5、lt;p>　　1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求6</p><p>　　1.2.1 內(nèi)容6</p><p><b>　　1.2.2要求7</b></p><p>　　1.3 課題設(shè)計(jì)的意義8</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案比較</p><p>　　2.1 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)…

6、………………………………………………9</p><p>　　2.2 單片機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)……………………………………………….9</p><p>　　2.3 單片機(jī)與PLC的比較…………………………………………….10</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)所用材料及其工作原理8</p><p>　　3.1.1 傳感器的介紹及應(yīng)用10<

7、;/p><p>　　3.2.2 傳感器的應(yīng)用10</p><p>　　3.2.3 傳感器的選用11</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)的介紹11</p><p>　　3.3.2單片機(jī)的選用12</p><p>　　3.4.1電磁閥的分類(lèi)13</p><p>　　3.4.2 電磁閥的選

8、用14</p><p>　　3.5 特點(diǎn)15</p><p>　　第四章 主電路的設(shè)計(jì)與工作原理15</p><p>　　4.1 課題主電路設(shè)計(jì)15</p><p><b>　　引言15</b></p><p>　　4.1.1 輸入16</p><p>　　

9、4.1.2 控制16</p><p>　　4.1.3 輸出17</p><p>　　4.1.4結(jié)構(gòu)框圖17</p><p>　　4.2.1 工作原理18</p><p>　　4.2.2電磁閥上水工作原理18</p><p>　　4.3 結(jié)語(yǔ)22</p><p>　　第五章 本課題

10、改進(jìn)及擴(kuò)展22</p><p><b>　　結(jié)  論23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><

11、p>　　現(xiàn)在社會(huì)，伴隨著消費(fèi)和人們對(duì)生活品質(zhì)要求的提高，太陽(yáng)能熱水器已經(jīng)成為家用必備產(chǎn)品。本課題針對(duì)太陽(yáng)能熱水器中水箱水位進(jìn)行檢測(cè)，在設(shè)定值范圍內(nèi)進(jìn)行水位調(diào)節(jié)，本系統(tǒng)，控制可靠、穩(wěn)定、并能適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。滿足不同用戶(hù)對(duì)控制目標(biāo)的要求。</p><p>　　水位控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域上都有廣泛應(yīng)用，雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但由于控制過(guò)程具有多變量，大滯后，時(shí)變性等特點(diǎn)，且在控制過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)受到各種不確定因素的影響，難于建立精確

12、的數(shù)學(xué)模型。雖然自適應(yīng)、自校正控制理論可以對(duì)缺乏數(shù)學(xué)模型的被控對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，但這種遞推法復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差。</p><p>　　傳感技術(shù)的反映準(zhǔn)確、使用優(yōu)點(diǎn)和數(shù)字邏輯電路的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，基本上解決了家庭用品、環(huán)保用品在方便性、可靠性、靈活性、準(zhǔn)確性、美觀、價(jià)格、通用性、性?xún)r(jià)比方面存在的難題，并使不熟悉電器的人也能夠方便的使用，因此，這項(xiàng)技術(shù)很快就迅速發(fā)展了起來(lái)。而而太陽(yáng)能自動(dòng)加水裝置就是根據(jù)這項(xiàng)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)的。<

13、;/p><p>　　電磁閥就是用電磁力開(kāi)啟或關(guān)閉的閥門(mén)。用在氣路或液路上。結(jié)構(gòu)和種類(lèi)非常多，但是動(dòng)作原理都基本一樣。此裝置完成了自動(dòng)控制的過(guò)程</p><p>　　控制電路輸入一個(gè)電信號(hào)，電磁閥內(nèi)就相應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)磁信號(hào)，這個(gè)磁信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁鐵產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作，閥門(mén)的開(kāi)閉就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)。</p><p>　　關(guān)鍵字：電路 程序 自動(dòng) 水位控制 </p>

14、<p><b>　　第一章選題背景</b></p><p>　　1.1 課題的設(shè)計(jì)背景</p><p>　　傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程、科學(xué)研究、現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)用、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)保事業(yè)及其他各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。傳感器技術(shù)、控制邏輯電路的設(shè)計(jì)及門(mén)電路芯片的選擇是感應(yīng)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足環(huán)保、實(shí)用及課題要求的總體技術(shù)方案

15、。這種專(zhuān)用感應(yīng)控制裝置的設(shè)計(jì)可以提升專(zhuān)業(yè)知識(shí)的運(yùn)用能力，促進(jìn)科技向生活的轉(zhuǎn)化及環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，對(duì)提高生活質(zhì)量有重要作用。數(shù)字邏輯電路控制器使近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型控制電路，具有功能齊全、控制簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜、重量輕、耗電省等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　隨著太陽(yáng)能熱水器的推廣普及，在沒(méi)有自來(lái)水的地方，如何使用水泵自動(dòng)啟停抽水并保證連續(xù)供水是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。由于太陽(yáng)能熱水器的注水箱大多安裝在房頂上，

16、是否缺水不易觀察，如果使用自動(dòng)水位控制裝置來(lái)控制水泵的工作，就能夠很好的解決這個(gè)問(wèn)題，給廣大的用戶(hù)帶來(lái)方便。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求</p><p><b>　　1.2.1 內(nèi)容 </b></p><p>　　1、利用電導(dǎo)式傳感器的三個(gè)電極設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能熱水器的水位報(bào)警器。</p><p>　　2

17、、當(dāng)水位處在高水位與底水位之間時(shí)，高水位與底水位的指示燈都處在熄滅的狀態(tài)。</p><p>　　3、當(dāng)水位低于低水位時(shí)，電源導(dǎo)通，低水位指示燈點(diǎn)亮，微分電路將產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)音樂(lè)集成電路工作。隨之揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，告知主人水箱的水已經(jīng)空，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制流向電磁閥往水箱注水。</p><p>　　4、當(dāng)水位高于高水位時(shí)，高水位指示燈導(dǎo)通微分電路將產(chǎn)生脈沖，觸發(fā)音樂(lè)集成電路，隨之揚(yáng)聲器報(bào)警，

18、告知主人水箱的水已經(jīng)注滿，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)控制控制閥斷電，停止往水箱注水。</p><p>　　根據(jù)以上的要求，該水位傳感器報(bào)警器系統(tǒng)電路大致設(shè)計(jì)為下圖1-1 ：</p><p>　　圖1-1 水位傳感器控制原理圖</p><p><b>　　1.2.2要求</b></p><p>　　1、當(dāng)水位報(bào)警器接通電源時(shí)，主電

19、路有相應(yīng)的電源指示燈點(diǎn)亮，指示電源正常。</p><p>　　2、當(dāng)太陽(yáng)能熱水器水箱缺水，電路能發(fā)出光報(bào)警，單片機(jī)系統(tǒng)控制電磁閥向水箱中送水。</p><p>　　3、當(dāng)水箱中的水上升到需要的高度時(shí)，電路發(fā)出光報(bào)警，單片機(jī)系統(tǒng)控制電磁閥斷電，停止向水箱中送水。</p><p>　　圖1-2 電磁閥控制原理圖</p><p><b>

20、　　注：1為水箱</b></p><p><b>　　2為套管</b></p><p><b>　　3為滑竿</b></p><p><b>　　4為浮球</b></p><p><b>　　5為接觸開(kāi)關(guān)</b></p><

21、p><b>　　6為電磁閥</b></p><p><b>　　7為通水孔</b></p><p><b>　　8為連接支架</b></p><p>　　1.3課題設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　單片機(jī)用于提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中,通過(guò)對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行速度、加速度和控制線路中的繼電

22、器等元器件進(jìn)行在線檢測(cè),以確保提升系統(tǒng)的安全,還可以根據(jù)負(fù)荷的變化,自動(dòng)控制電阻的切除,從而使啟動(dòng)平衡,減少對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的沖擊;從而延長(zhǎng)太陽(yáng)能的使用壽命。 </p><p>　　鑒于以上種種，本課題主要研究如何對(duì)水位如何進(jìn)行有效監(jiān)控的方法，以期能夠?qū)鉀Q一些生活中水位監(jiān)測(cè)提供一種思路。</p><p>　　在現(xiàn)實(shí)中人每天進(jìn)行上下水要花費(fèi)大量時(shí)間，還有可能忘記，而隨著社會(huì)的進(jìn)步，時(shí)間的經(jīng)濟(jì)化，

23、加水時(shí)有會(huì)忘記，自動(dòng)上水每天定時(shí)（一般是早晨，根據(jù)水壓情況用戶(hù)可自行設(shè)定）給太陽(yáng)能上水，清晨還可以洗熱水澡。</p><p>　　而隨著人們生活水平的不斷提高，節(jié)能省時(shí)意識(shí)的日益加強(qiáng)，本人經(jīng)多次實(shí)踐和論證，積極開(kāi)發(fā)研制出了太陽(yáng)能熱水器全自動(dòng)定時(shí)上水控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)能解除人們忘了上水沒(méi)有熱水用，上水后忘了關(guān)水流水不止的煩惱。能實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水，防止真空管暴裂的目的。</p><p>　　太陽(yáng)能

24、熱水器的自動(dòng)送水裝置是目前現(xiàn)實(shí)生活中較為實(shí)用的生活環(huán)保用品，已得到廣泛關(guān)注。在提高生活質(zhì)量和環(huán)保事業(yè)中充分發(fā)揮了它的作用?；跀?shù)字控制電路更能顯示出它的優(yōu)越性與人性化。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，有理由相信未來(lái)的單片機(jī)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)使用會(huì)更加普及發(fā)展會(huì)更加迅速。</p><p>　　第二章:設(shè)計(jì)方案比較</p><p>　　2.1 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)</p><p>　　P

25、LC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)　　　　</p><p&

26、gt;　　2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)　</p><p>　　3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎　　　　</p><p>　　4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造　　</p><p>　　利用PLC實(shí)現(xiàn)需深刻了解其梯形圖及指令，目前市場(chǎng)較常用。PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)于繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它是滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的要求和電氣控制系統(tǒng)本身的制造、使用以

27、及維修的需要。但所設(shè)計(jì)的東西較為煩瑣，有一點(diǎn)的失誤檢查起來(lái)很難。所以此方法對(duì)于本課題不適合。</p><p>　　2.2 單片機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)</p><p>　　單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。因此，單片機(jī)具有如下特點(diǎn)。</p><p><b>　　1．控制能力強(qiáng)　</b></p>&l

28、t;p>　　單片機(jī)集成度　 為了滿足控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極其豐富的條件轉(zhuǎn)移指令、較強(qiáng)的I/O邏輯操作及位處理功能，因而其控制靈活、方便，容易滿足工業(yè)控制的要求?！　?lt;/p><p>　　2．抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高　</p><p>　　單片機(jī)集成度高，體積小，內(nèi)容采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片內(nèi)部之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力，適宜于惡劣環(huán)境工作下工作。<

29、;/p><p><b>　　3．性?xún)r(jià)比高　</b></p><p>　　單片機(jī)功能豐富，而其價(jià)格僅為5到30元　　　</p><p><b>　　4．易擴(kuò)展　　</b></p><p>　　片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必要的部件，片外有許多供擴(kuò)展用的三總線并行、串行輸入輸出管腳，很容易很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)

30、用系統(tǒng)。</p><p>　　5．低功耗、低電壓 </p><p>　　一般單片機(jī)的功耗僅為20到100mW,電壓為2到6V（不同型號(hào)的數(shù)值完全不一樣），便于成產(chǎn)便攜產(chǎn)品。</p><p>　　6.種類(lèi)多，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品能順利移植

31、，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代。</p><p>　　7．使用壽命長(zhǎng)。這里所說(shuō)的長(zhǎng)壽命，一方面指用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指與微處理器相比的長(zhǎng)壽命。</p><p>　　AT89C51單片微型計(jì)算機(jī)為核心并根據(jù)頻率的特性來(lái)構(gòu)成本方案的基本設(shè)計(jì)思想，這是由于單片機(jī)具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，功耗低，控制功能強(qiáng)以及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，軍事以及家

32、用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。而單片機(jī)所具有的這些優(yōu)點(diǎn)能夠使得該設(shè)計(jì)滿足以上要求，即技術(shù)新、先進(jìn)、體積小、精度高、功能擴(kuò)展極其方便，且衡量之下它的成本較之其它方案要低些。除此之外單片機(jī)的外圍電路也非常的簡(jiǎn)單,系統(tǒng)緊湊,對(duì)于這種小規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng),單片機(jī)具備了最佳的價(jià)格和最簡(jiǎn)單的電路.而且更容易讓更多的人控制使用.</p><p>　　2.3 單片機(jī)與PLC的比較</p><p>　　P

33、LC是一種可編程的控制器，相當(dāng)于一種控制設(shè)備，主要用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，大都采用梯形圖編程，也可以用組態(tài)軟件。其特點(diǎn)是非?？煽俊Ｋ源朔椒▽?duì)于本課題不適合。</p><p>　　單片機(jī)體積小，集成度高，成本低，抗干擾能力強(qiáng)，控制能力強(qiáng)。</p><p>　　應(yīng)該說(shuō)這兩者有很大的區(qū)別，由于目前它們的應(yīng)用需求都不少，前景都是不錯(cuò)的。這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的外圍電路非常的簡(jiǎn)單,系統(tǒng)緊湊,對(duì)于小規(guī)模應(yīng)用系

34、統(tǒng),單片機(jī)又具備了最佳的價(jià)格和最簡(jiǎn)單的電路.而且更容易讓更多的人控制使用. 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，用單片機(jī)完全能夠?qū)崿F(xiàn)。</p><p>　　AT89C51單片微型計(jì)算機(jī)為核心并根據(jù)頻率的特性來(lái)構(gòu)成本方案的基本設(shè)計(jì)思想，這是由于單片機(jī)具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，功耗低，控制功能強(qiáng)以及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，軍事以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。而單片機(jī)所具有的這些優(yōu)點(diǎn)能夠使得該設(shè)計(jì)滿

35、足以上要求，即技術(shù)新、先進(jìn)、體積小、精度高、功能擴(kuò)展極其方便，且衡量之下它的成本較之其它方案要低些。除此之外單片機(jī)的外圍電路也非常的簡(jiǎn)單,系統(tǒng)緊湊,對(duì)于這種小規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng),單片機(jī)具備了最佳的價(jià)格和最簡(jiǎn)單的電路.而且更容易讓更多的人控制使用.</p><p>　　因此,我采用單片機(jī)結(jié)構(gòu)這種方案,來(lái)用于我的設(shè)計(jì)!、</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)所用材料及其工作原理</p>

36、<p>　　3.1.1傳感器的介紹及應(yīng)用</p><p>　　3.1.1 傳感器的介紹</p><p>　　傳感器的定義：傳感器是指能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的歸來(lái)轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器就是利用物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)，把被測(cè)的物理量、化學(xué)量、生物量等非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置。</p><p>　　傳感器技術(shù)對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)

37、代化農(nóng)業(yè)及工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展起到基礎(chǔ)和支柱的作用，在世界各國(guó)已成為一種重要產(chǎn)業(yè)?？梢哉f(shuō)沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù);沒(méi)有傳感器也就沒(méi)有人類(lèi)現(xiàn)代化的生活環(huán)境和條件。傳感器技術(shù)已成為科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。</p><p>　　3.2.2 傳感器的應(yīng)用</p><p>　　傳感器不僅充當(dāng)著計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備的“感覺(jué)器官”及機(jī)電結(jié)合的接口，而且已滲透到軍事和人類(lèi)生命、生活

38、、生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，從太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們?nèi)粘Ｉ畹囊率匙⌒?，都已?jīng)離不開(kāi)各種各樣的傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在機(jī)械制造中的應(yīng)用 在石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等工業(yè)生產(chǎn)中，需要及時(shí)檢測(cè)各種工藝參數(shù)的相關(guān)信息，并通過(guò)電子計(jì)算機(jī)或控制器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制。</p><p>　?。?）傳感器在汽車(chē)中的應(yīng)用 在汽車(chē)上，溫度、壓力、流量、濕度、氣體、位置、

39、速度、加速度、轉(zhuǎn)矩等各種各樣的傳感器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。利用傳感器檢測(cè)的信息，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的精確控制，一保障汽車(chē)安全行駛。</p><p>　?。?）傳感器在智能建筑中的應(yīng)用 采用新材料、新信息機(jī)通信技術(shù)的智能建筑是現(xiàn)代樓宇建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。在智能建筑物的各個(gè)方面，如信息和通信系統(tǒng)、交通管理、加熱與通風(fēng)機(jī)空氣調(diào)節(jié)、能源管理、個(gè)人安全與保障系統(tǒng)、維護(hù)管理、靈巧的居室裝置以及新的智能建筑結(jié)構(gòu)，都要應(yīng)用各種

40、傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在家電中的應(yīng)用 現(xiàn)代家庭中，家電廚具、空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、電熱水器、安全報(bào)警器、吸塵器、電熨斗、照相機(jī)、音像設(shè)備等都用到了傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在安全防范重的應(yīng)用 火災(zāi)、盜竊，不斷給人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的威脅。安全防范技術(shù)在世界各國(guó)已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。防火、防盜，廣泛應(yīng)用了光電。熱電、壓電、氣體、紅外、超聲波、微波及圖像

41、等傳感器。</p><p>　?。?）傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用 在生產(chǎn)用的單能機(jī)器人中，傳感器用來(lái)檢測(cè)臂的位置和角度；在智能機(jī)器人中，傳感器用作視覺(jué)和嗅覺(jué)。傳感器占機(jī)器人成本的二分之一以上。</p><p>　　（7）傳感器在人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 在醫(yī)療上應(yīng)用的傳感器可以對(duì)人體溫度、血壓、心腦電波及腫瘤等進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量與診斷。</p><p>　?。?）傳感器在環(huán)境保

42、護(hù)中的應(yīng)用 為保護(hù)環(huán)境，研制用以檢測(cè)大氣，水質(zhì)及噪聲污染的傳感器，已為世界各國(guó)所重視。</p><p>　?。?）傳感器在航空航天種的應(yīng)用 在飛機(jī)及火箭等飛行器上，要使用傳感器對(duì)飛行速度、加速度、飛行距離及飛行方向、飛行姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。</p><p>　?。?0）傳感器在搖桿技術(shù)中的應(yīng)用 在飛機(jī)及衛(wèi)星等飛行器上利用紫外、紅外光電傳感器及微波傳感器探測(cè)氣象、地質(zhì)等；在船舶上利用超聲波傳

43、感器進(jìn)行水下探測(cè)。</p><p>　?。?1）傳感器在軍事方面的應(yīng)用 利用紅外探測(cè)儀可以探測(cè)地形、發(fā)現(xiàn)地物及敵方各種軍事目標(biāo)；紅外雷達(dá)具有搜索、跟蹤、測(cè)距等功能，可以搜索幾十到上千千米內(nèi)的目標(biāo)；其他還有紅外制導(dǎo)、紅外通信、紅外夜視、紅外對(duì)抗等。再如，用壓電陶瓷制成的壓電引信稱(chēng)為彈丸起爆裝置，具有瞬發(fā)度高、安全可靠、不可配置電源等特點(diǎn)，常用在破甲彈上。</p><p>　　3.2.3 傳

44、感器的選用</p><p>　　根據(jù)該次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，將感受到的水位信號(hào)傳送到單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動(dòng)閥發(fā)出"開(kāi)""關(guān)"的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位。</p><p>　　需對(duì)水位進(jìn)行控制，因此綜上選擇水位傳感器。</p><p>　　3.3單片機(jī)的介

45、紹及選擇</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)的介紹</p><p>　　單片微型機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱(chēng)微控制器。</p><p>　　通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器CPU、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p>&l

46、t;p>　　單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，它的結(jié)構(gòu)上的最大優(yōu)點(diǎn)是把CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入/輸出接口集成在一塊超大規(guī)模的集成電路芯片上。就其組成和基本工作原理而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。</p><p><b>　　1單片機(jī)的組成</b></p><p>　　單片機(jī)的核心部分是中央處理器CPU，它是單片機(jī)的大腦，由它統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)各部分的工作。時(shí)

47、鐘電路用于給單片機(jī)提供工作時(shí)間所需有的時(shí)鐘信號(hào)。程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器分別用于存放單片機(jī)工作的用戶(hù)軟件和存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)。中斷系統(tǒng)用于處理系統(tǒng)工作時(shí)出現(xiàn)的突發(fā)事件。定時(shí)/輸出接口（I/O接口）是計(jì)算機(jī)與輸入/輸出設(shè)備之間的接口。輸入/輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備交換信息的裝置，如顯示器、鍵盤(pán)和打印機(jī)等。</p><p><b>　　2單片機(jī)的特點(diǎn)</b></p><p>

48、　　由于單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。因此，單片機(jī)具有以下特點(diǎn)。</p><p>　　a控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、較強(qiáng)的I/O邏輯操作及位處理功能，因而其控制靈活、方便，容易滿足工業(yè)控制的要求 。</p><p>　　b抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好。單片機(jī)集成度高，體積小，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減

49、少了芯片內(nèi)部之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力，適宜于惡劣環(huán)境下工作。</p><p>　　C性能價(jià)格比高。單片機(jī)功能豐富，而其價(jià)格僅為5~30元。</p><p>　　D易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，片外有許多擴(kuò)展用的三總線并行、串行輸入輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　E低功耗、低電壓。一般單片機(jī)的功耗僅為

50、20~100mW，電壓為2~6V（不同型號(hào)的數(shù)值不完全一樣），便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p><b>　　3單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>　　單片機(jī)由于體積小、集成度高、成本低、抗干擾能力和控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于以下的各個(gè)領(lǐng)域中。例如工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器儀表、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、通信方面、武器裝備和終端及外部設(shè)備控制等方面都得到廣泛的應(yīng)用。&l

51、t;/p><p>　　在以控制為主，以數(shù)據(jù)為輔的系統(tǒng)中，使用單片機(jī)可以獲得良好的效果。對(duì)于工作速度不高，數(shù)據(jù)處理量不大，控制過(guò)程不很復(fù)雜的場(chǎng)合，如家用電器。商用產(chǎn)品等，可選用四位單片機(jī)；對(duì)于工業(yè)控制、智能儀表等，可選用八位單片機(jī)；對(duì)于要求很高的實(shí)時(shí)控制及復(fù)雜的過(guò)程控制，如機(jī)器人、信號(hào)處理等，則最好選用16位單片機(jī)。</p><p><b>　　4單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</b>&

52、lt;/p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是向大容量、高性能化、外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。為滿足不同用戶(hù)要求，各公司相繼推出了能滿足不同需要的產(chǎn)品。</p><p>　　縱觀單片機(jī)幾十年的發(fā)展歷程，單片機(jī)的今后發(fā)展方向?qū)⑾蚨喙δ?、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化，以及片內(nèi)存儲(chǔ)器容量增加和Flash存儲(chǔ)器化方向發(fā)展。但其位數(shù)不一定會(huì)繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有了32位單

53、片機(jī)，但使用的并不多?？梢灶A(yù)言，今后的單片機(jī)將是功能更強(qiáng)、集成度更高而功耗更低，以及使用更方便。</p><p>　　3.3.2 最小系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展是以基本的最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，故應(yīng)首先熟悉最小應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。實(shí)際上內(nèi)部帶有4KB程序存儲(chǔ)器的8051或8751單片機(jī)本身就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的最小系統(tǒng)，許多實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)就是這種成本和體積小的單片機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了高性能的控

54、制。對(duì)于目前國(guó)內(nèi)較多的內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的芯片8031來(lái)說(shuō)，則要用外接程序存儲(chǔ)器的方法才能構(gòu)成一個(gè)最小應(yīng)用系片內(nèi)帶程序存儲(chǔ)器的8031，8751本身即可構(gòu)成一片最小系統(tǒng)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，同時(shí)/EA接高電平，ALE,/PSEN信號(hào)不用，系統(tǒng)就可以工作。</p><p><b>　　該系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：</b></p><p>　　(1)系統(tǒng)有大量的I

55、/O線可供用戶(hù)使用P0,P1,P2,P3都可以作為I/O口使用。</p><p>　　(2)內(nèi)部存儲(chǔ)器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　(3)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有特殊性，由于應(yīng)用系統(tǒng)的P0口，P2口在開(kāi)發(fā)時(shí)需要作為數(shù)據(jù)，地址總線，故這兩個(gè)口上的硬件調(diào)式只能用模擬的方法進(jìn)行。8051的應(yīng)用軟件必須依靠廠家用掩膜技術(shù)置入，故一般只適用于可作大批量生產(chǎn)的應(yīng)

56、用系統(tǒng)。</p><p>　　3.3.3 單片機(jī)的選用</p><p>　　由于該設(shè)計(jì)系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，應(yīng)選擇價(jià)格低廉，比較常見(jiàn)的單片機(jī)，因此綜上所述單片機(jī)型號(hào)可以選用AT89C51。</p><p>　　3.4電磁閥的分類(lèi)與選擇</p><p>　　3.4.1電磁閥的分類(lèi)</p><p>　　1.電磁閥從原理上分為三大類(lèi)

57、：</p><p><b>　　1、直動(dòng)式電磁閥：</b></p><p>　　原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門(mén)關(guān)閉。</p><p>　　特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過(guò)25mm。</p><p>　　2、分布直動(dòng)式電

58、磁閥：</p><p>　　原理：它是一種直動(dòng)和先導(dǎo)式相結(jié)合的原理，當(dāng)入口與出口沒(méi)有壓差時(shí)，通電后，電磁力直接把先導(dǎo)小閥和主閥關(guān)閉件依次向上提起，閥門(mén)打開(kāi)。當(dāng)入口與出口達(dá)到啟動(dòng)壓差時(shí)，通電后，電磁力先導(dǎo)小閥，主閥下腔壓力上升，上腔壓力下降，從而利用壓差把主閥向上推開(kāi)；斷電時(shí)，先導(dǎo)閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動(dòng)關(guān)閉件，向下移動(dòng)，使閥門(mén)關(guān)閉。</p><p>　　特點(diǎn)： 在零壓差或真空、高壓時(shí)亦能

59、可*動(dòng)作，但功率較大，要求必須水平安裝。</p><p><b>　　3、先導(dǎo)式電磁閥：</b></p><p>　　原理：通電時(shí)，電磁力把先導(dǎo)孔打開(kāi)，上腔室壓力迅速下降，在關(guān)閉件周?chē)纬缮系拖赂叩膲翰?，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向上移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，彈簧力把先導(dǎo)孔關(guān)閉，入口壓力通過(guò)旁通孔迅速腔室在關(guān)閥件周?chē)纬上碌蜕细叩膲翰?，流體壓力推動(dòng)關(guān)閉件向下移動(dòng)，關(guān)閉閥門(mén)。&l

60、t;/p><p>　　特點(diǎn)： 流體壓力范圍上限較高，可任意安裝（需定制）但必須滿足流體壓差條件。</p><p>　　2.電磁閥從閥結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個(gè)分支小類(lèi)：</p><p>　　直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。</p><p>　　電磁閥在選型時(shí)的注意事項(xiàng)<

61、/p><p><b>　　一：適用性</b></p><p>　　管路中的流體必須和選用的電磁閥系列型號(hào)中標(biāo)定的介質(zhì)一致。</p><p>　　流體的溫度必須小于選用電磁閥的標(biāo)定溫度。</p><p>　　電磁閥允許液體粘度一般在20CST以下，大于20CST應(yīng)注明。</p><p>　　工作壓差，管

62、路最高壓差在小于0.04MPa時(shí)應(yīng)選用如ZS,2W,ZQDF,ZCM系列等直動(dòng)式和分步直動(dòng)式；最低工作壓差大于0.04MPa時(shí)可選用先導(dǎo)式（壓差式）電磁閥；最高工作壓差應(yīng)小于電磁閥的最大標(biāo)定壓力；一般電磁閥都是單向工作，因此要注意是否有反壓差，如有安裝止回閥。</p><p>　　流體清潔度不高時(shí)應(yīng)在電磁閥前安裝過(guò)濾器，一般電磁閥對(duì)介質(zhì)要求清潔度要好。</p><p>　　注意流量孔徑和接

63、管口徑；電磁閥一般只有開(kāi)關(guān)兩位控制；條件允許請(qǐng)安裝旁路管，便于維修；有水錘現(xiàn)象時(shí)要定制電磁閥的開(kāi)閉時(shí)間調(diào)節(jié)。</p><p>　　注意環(huán)境溫度對(duì)電磁閥的影響</p><p>　　電源電流和消耗功率應(yīng)根據(jù)輸出容量選取，電源電壓一般允許±10%左右，必須注意交流起動(dòng)時(shí)VA值較高。</p><p><b>　　二、可靠性</b></p

64、><p>　　電磁閥分為常閉和常開(kāi)二種；一般選用常閉型，通電打開(kāi)，斷電關(guān)閉；但在開(kāi)啟時(shí)間很長(zhǎng)關(guān)閉時(shí)很短時(shí)要選用常開(kāi)型了。</p><p>　　壽命試驗(yàn)，工廠一般屬于型式試驗(yàn)項(xiàng)目，確切地說(shuō)我國(guó)還沒(méi)有電磁閥的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此選用電磁閥廠家時(shí)慎重。</p><p>　　動(dòng)作時(shí)間很短頻率較高時(shí)一般選取直動(dòng)式，大口徑選用快速系列。</p><p><b

65、>　　三、安全性</b></p><p>　　一般電磁閥不防水，在條件不允許時(shí)請(qǐng)選用防水型，工廠可以定做。</p><p>　　電磁閥的最高標(biāo)定公稱(chēng)壓力一定要超過(guò)管路內(nèi)的最高壓力，否則使用壽命會(huì)縮短或產(chǎn)生其它意外情況。</p><p>　　有腐蝕性液體的應(yīng)選用全不銹鋼型，強(qiáng)腐蝕性流體宜選用塑料王（SLF）電磁閥。</p><p&

66、gt;　　爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)的防爆產(chǎn)品。</p><p><b>　　四、經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　有很多電磁閥可以通用，但在能滿足以上三點(diǎn)的基礎(chǔ)上應(yīng)選用最經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。</p><p><b>　　電磁閥的選型</b></p><p>　　電磁閥選型首先應(yīng)該依次遵循安全性，可靠性，適用

67、性，經(jīng)濟(jì)性四大原則，其次是根據(jù)六個(gè)方面的現(xiàn)場(chǎng)工況(即管道參數(shù)、流體參數(shù)、壓力參數(shù)、電氣參數(shù)、動(dòng)作方式、特殊要求進(jìn)行選擇)。</p><p><b>　　選型依據(jù)：</b></p><p>　　一、根據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格(即DN)、接口方式</p><p>　　1、按照現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來(lái)確定通徑(DN)尺寸。</p&g

68、t;<p>　　2、接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，≤DN50則可根據(jù)用戶(hù)需要自由選擇。</p><p>　　二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組</p><p>　　1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥。</p><p>　　2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造

69、的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類(lèi)型的。</p><p>　　3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)，特別是口徑大于DN25訂貨時(shí)一定要區(qū)分開(kāi)來(lái)。</p><p>　　4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過(guò)此值，則要選用高粘度電磁閥。</p><p>　　三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種</p><p>　　1、公稱(chēng)

70、壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門(mén)的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱(chēng)壓力來(lái)定。</p><p>　　2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。</p><p>　　四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。</p><p>　　五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇：常閉

71、、常開(kāi)、或可持續(xù)通電</p><p>　　2、要是開(kāi)啟的時(shí)間短或開(kāi)和關(guān)的時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。</p><p>　　3、但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開(kāi)的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。</p><p>　　六、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動(dòng)、防水霧、水淋、潛水</p><p>　　1、爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆

72、等級(jí)的電磁閥(我公司現(xiàn)有：d II BT4、d II CT5、Ex m I/II T4) 。</p><p>　　2、當(dāng)管內(nèi)流體有倒流現(xiàn)象時(shí)，可選擇我公司OK71-N、OK72-N系列帶止回功能電磁閥。</p><p>　　3、當(dāng)需要對(duì)電磁閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工操作時(shí)，可選擇我公司OK71-S、OK72-S系列帶手動(dòng)功能電磁閥。</p><p>　　4、露天安裝或粉塵多場(chǎng)合

73、應(yīng)選用防水，防塵品種(防護(hù)等級(jí)在IP54以上)。</p><p>　　5、用于噴泉必須采用潛水型電磁閥(防護(hù)等級(jí)在IP68以上)。</p><p>　　3.4.2電磁閥的選擇</p><p>　　因此綜上所述電磁閥可以選用價(jià)格低廉的直動(dòng)式電磁閥。</p><p><b>　　3.5時(shí)鐘電路</b></p>

74、<p>　　時(shí)鐘電路:AT89C51內(nèi)部有時(shí)鐘電路,但石英晶體和微調(diào)電容是需要外接的.時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列.本次設(shè)計(jì)選用的晶振頻率為6MHZ. 時(shí)鐘電路如下圖所示:</p><p><b>　　3.6特點(diǎn)</b></p><p>　　太陽(yáng)能熱水器自動(dòng)上水閥的特點(diǎn)在于：1、全方位克服了各種缺點(diǎn)，僅需人工開(kāi)一次水閥就完成了上水的全部操作。2、其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

75、單，不易出故障，室內(nèi)室外均可安裝，維修方便，困擾自動(dòng)上水閥推廣的水垢問(wèn)題迎刃而解。3、而且可以在不損壞裝修的情況下為老用戶(hù)進(jìn)行安裝。4、其制造成本比其它自動(dòng)上水閥低得多，但卻達(dá)到了最方便實(shí)用的效果--水滿自動(dòng)關(guān)水?？傊?，這種自動(dòng)上水閥能達(dá)到低成本節(jié)水而且使用方便的目的。 </p><p>　　第四章 主電路的設(shè)計(jì)與工作原理</p><p>　　4.1 課題主電路設(shè)計(jì)</p>

76、<p><b>　　引言</b></p><p>　　在當(dāng)今的企業(yè)中，太陽(yáng)能自動(dòng)加水裝置的設(shè)計(jì)與制作給企業(yè)帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)槿娴淖詣?dòng)化的確給廣大用戶(hù)帶來(lái)了極大的方便。但隨著科技的日益發(fā)達(dá)自動(dòng)化已不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求，智能化已成為人們追逐的目標(biāo)。企業(yè)應(yīng)在不影響效益的前提下提高產(chǎn)品的工藝性能，滿足用戶(hù)的需求。</p><p><b>

77、;　　4.1.1 輸入</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求本課題的電子電路可大致設(shè)計(jì)如下圖4-1是一種單片機(jī)控制水位傳感器控制原理圖.途中虛線表示允許水位變化上限’下限位置.在正常情況下,應(yīng)保持水位在虛線范圍內(nèi).為此,在水內(nèi)的不同高度處安裝不變的三根金屬棒A、B、C來(lái)感知水位變化情況.其中A棒處于下限水位處,C棒處于上限水位處,而B(niǎo)棒在上下水位之間.A棒接+5V的電源B、C均通過(guò)一個(gè)電阻與地相連

78、,這種裝置就是水位傳感器：</p><p>　　圖4-1 水位傳感器控制原理圖</p><p>　　從而根據(jù)水位的變化產(chǎn)生相應(yīng)的電位信號(hào)，由b、c兩端輸入到單片機(jī)中從中實(shí)現(xiàn)水位信號(hào)的輸入。</p><p><b>　　4.1.2 控制</b></p><p>　　單片機(jī)、水位傳感器構(gòu)成數(shù)字量輸入的單片機(jī)前向通道接口，單

79、片機(jī)控制與水位傳感器信號(hào)關(guān)系如表1所示。由電磁閥供水，而單片機(jī)控制電磁閥通電，以達(dá)到水位的控制目的。供水時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥通電供水，水位不斷上升，滑竿在浮球帶動(dòng)下沿套管上升，當(dāng)滑竿上升到頂位時(shí)，則使接觸開(kāi)關(guān)失電，讓電磁閥關(guān)閉水源，停止供水。當(dāng)水位處于上下限時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥保持原有的通斷狀態(tài)，此時(shí)無(wú)論電磁閥通電供水，水位上升，或者電磁閥斷電沒(méi)有工作，使水位不斷下降，都應(yīng)繼續(xù)維持原狀態(tài)。當(dāng)水位下限位置時(shí)，單片機(jī)應(yīng)控制電磁閥通電，供水。

80、</p><p>　　上下限水位信號(hào)由P1.0和P1.1輸入，這2個(gè)信號(hào)共有4種組合狀態(tài)：</p><p>　　具體情況如下表4-1所示。</p><p>　　表3-1 單片機(jī)控制與水位傳感器信號(hào)關(guān)系圖</p><p>　　注：在本電路中，檢測(cè)器為三個(gè)不同位置的電極，控制器是負(fù)責(zé)對(duì)從電極輸入的電信號(hào)進(jìn)行處理的整個(gè)電路，執(zhí)行器是電磁閥。<

81、;/p><p><b>　　0：電機(jī)工作</b></p><p><b>　　1：電機(jī)停止</b></p><p>　　控制信號(hào)由P1.2端輸出，去控制電磁閥。</p><p>　　由P1.3輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管進(jìn)行光報(bào)警。</p><p><b>　　4.

82、1.3 輸出</b></p><p>　　根據(jù)理想的實(shí)驗(yàn)依據(jù)將電位信號(hào)由單片機(jī)輸出來(lái)控制繼電器的常開(kāi)、常閉從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。</p><p><b>　　4.1.4結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況與自我總結(jié)本課題的結(jié)構(gòu)框圖如下圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2 本系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)框圖&

83、lt;/p><p><b>　　4.2工作原理</b></p><p>　　4.2.1水位控制原理</p><p>　　1、供水時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥通電，水位不斷上升，滑竿在浮球帶動(dòng)下沿套管上升，當(dāng)滑竿上升到頂位時(shí)，則使接觸開(kāi)關(guān)失電，讓電磁閥關(guān)閉水源。</p><p>　　2、當(dāng)水為處于上下限之間時(shí)，此時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥的

84、通斷電，無(wú)論電磁閥是在帶通電供水，水位不斷上升，或者電磁閥沒(méi)有工作水位不斷下降,都應(yīng)維持原有的狀態(tài)。</p><p>　　3、當(dāng)水位處于下限位置時(shí)，水箱內(nèi)無(wú)水時(shí)，需要供水，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端與接觸開(kāi)關(guān)接觸得電使電磁閥導(dǎo)通進(jìn)水。</p><p>　　如下是一種單片機(jī)控制水位傳感器控制原理圖.途中虛線表示允許水位變化上限’下限位置.在正常情況下，應(yīng)保持水位在虛線范圍內(nèi)，為此，在水

85、箱內(nèi)的不同高度處安裝不變的三根金屬棒A、B、C來(lái)感知水位變化情況.。其中A棒處于下限水位處，C棒處于上限水位處,而B(niǎo)棒在上下水位之間.A棒接+5V的電源B、C均通過(guò)一個(gè)電阻與地相連，這種裝置就是水位傳感器。如圖3-1所示。</p><p>　　單片機(jī)、水位傳感器構(gòu)成數(shù)字量輸入的單片機(jī)前向通道接口，單片機(jī)控制與水位傳感器信號(hào)關(guān)系如表1所示；原理圖如下圖4-3所示。</p><p>　　圖4-

86、3 太陽(yáng)能自動(dòng)上水原理圖</p><p>　　注:其中開(kāi)光sw1、sw2是用來(lái)模擬水位電位信號(hào)</p><p>　　結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖4-4 原理框圖</b></p><p>　　3.2.3 電磁閥上水工作原理</p><p>　　在太陽(yáng)能水箱（1）的箱底上安裝帶

87、通水孔（7）的套管（2）內(nèi)放置其上連接浮球（4）的滑竿（3），滑竿（3）的一端伸出水箱外，在水箱外連接的支架（8），在支架（8）上安裝接觸開(kāi)關(guān)（5），接觸開(kāi)關(guān)（5）于進(jìn)水管上的電磁閥（6）連接。當(dāng)水箱內(nèi)無(wú)水時(shí)，滑竿落到箱底，滑竿在水箱外的一端與接觸開(kāi)關(guān)接觸得電使電磁閥導(dǎo)通進(jìn)水。隨著水位的上升，滑竿在浮球帶動(dòng)下沿套管上升，當(dāng)滑竿上升到頂位時(shí)，則使接觸開(kāi)關(guān)失電，讓電磁閥關(guān)閉水源。原理圖如下圖4-4所示：</p><p&g

88、t;　　圖4-5 電磁閥控制原理圖</p><p><b>　　注：1為水箱</b></p><p><b>　　2為套管</b></p><p><b>　　3為滑竿</b></p><p><b>　　4為浮球</b></p><p

89、><b>　　5為接觸開(kāi)關(guān)</b></p><p><b>　　6為電磁閥</b></p><p><b>　　7為通水孔</b></p><p><b>　　8為連接支架</b></p><p>　　電磁閥控制原理結(jié)構(gòu)圖如下4-6所示：</p

90、><p>　　圖4-6 電磁閥控制原理機(jī)構(gòu)框圖</p><p>　　電磁閥驅(qū)動(dòng)電路如下圖4-7所示</p><p>　　圖4-7 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　該電磁閥太陽(yáng)能自動(dòng)上水裝置，其特征在于：在太陽(yáng)能水箱（1）的箱底上安裝帶通水孔（7）的套管（2），套管（2）內(nèi)放置其上連接的浮球（4）的滑竿（3），滑竿（3）的一端伸出水箱外，在水箱

91、外連接支架（8）上安裝接觸開(kāi)關(guān)（5），接觸開(kāi)關(guān)（5）與進(jìn)水管上的電磁閥（6）連接。</p><p><b>　　4.3 結(jié)語(yǔ)</b></p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，充分利用單片機(jī)強(qiáng)大控制功能和方便通信接口，該檢測(cè)控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室某實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)得到成功實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè)、自動(dòng)控制、處理和報(bào)警等功能，提高了實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)控制能力。進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)軟

92、硬件設(shè)計(jì)，可為實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端控制，因此，該系統(tǒng)在農(nóng)村太陽(yáng)能水箱，城市水源檢測(cè)控制等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　第五章 本課題改進(jìn)及擴(kuò)展</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)以后科技發(fā)展的速度步入一個(gè)更快更好的階段，隨著科技的飛速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活也在隨著科技的發(fā)展而得到質(zhì)的提升。在當(dāng)今的社會(huì)，人們?cè)诓粩嗟膭?chuàng)新，在不斷的追求完美。在人們的生活中在不斷的尋求能為人類(lèi)而工作的替代品

93、，人們的生活在向著快速與智能化的方向發(fā)展。</p><p>　　本課題的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)送水裝置，此次試驗(yàn)是一次普通的電子實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有太多的更好更新的科技元素在里面，但我想隨著科技的日新月異，此送水裝置一定大有發(fā)展前途，并且會(huì)隨人們的意愿向著智能化方向發(fā)展。</p><p>　　據(jù)了解，在幾家業(yè)績(jī)比較突出的太陽(yáng)能集團(tuán)生產(chǎn)的太陽(yáng)能熱水器上安裝的自動(dòng)送水裝置已具備了初步的智能化需求。

94、本實(shí)驗(yàn)只是一個(gè)自動(dòng)送水裝置，而公司所推出的自動(dòng)送水裝置成品能完成水箱自動(dòng)上水、自動(dòng)控溫等智能化功能?，F(xiàn)在的送水裝置已不是一個(gè)單純的自動(dòng)送水裝置，它已演變成一個(gè)集自動(dòng)上水與自動(dòng)控溫等智能化功能于一身的電氣系統(tǒng)。在這種裝置系統(tǒng)中變壓及整流系統(tǒng)更加完美，電壓更加穩(wěn)定，不受供電線路電壓不穩(wěn)定的影響。所使用的元器件則更加精良，有更好的抗疲勞強(qiáng)度，增長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。這一系列的智能化裝置離不開(kāi)科技的飛速發(fā)展。相信隨著科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)送水裝置系

95、統(tǒng)以后必將更加人性化與智能化。</p><p>　　自動(dòng)送水裝置的發(fā)展用途是多種多樣的，在不斷的發(fā)展中為解放更多的勞動(dòng)力人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N設(shè)施，以及社會(huì)生產(chǎn)與生活中各種設(shè)備會(huì)不斷的更新，將會(huì)更加的智能化，這也就需要大量的各式各樣的送水裝置進(jìn)如我們的日常生活中。所以說(shuō)自動(dòng)送水裝置的發(fā)展必將是多元化，并且發(fā)展會(huì)更加迅速。</p><p><b>　　結(jié)  論</b&

96、gt;</p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向工作崗位的重要一步.從最初的選題,直至到完成設(shè)計(jì)期間查找資料,經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo),與同學(xué)的交流,反復(fù)修改,每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢查與充實(shí).</p><p>　　在于老師的精心指導(dǎo)下，我查閱了各種資料，最終順利的完成了該設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的不懈努力，我終于圓滿的完成了在開(kāi)題報(bào)告中原定的基本任務(wù)，我們?cè)趯?shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中首先對(duì)課題

97、進(jìn)行了系統(tǒng)的討論與論證，繼而對(duì)電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，然后進(jìn)行元器件參數(shù)的修改與論證做到理論聯(lián)系實(shí)際。</p><p>　　電路滿足了我們基本設(shè)想的功能，當(dāng)電路接通電源時(shí)，主電路有相應(yīng)的電源指示燈點(diǎn)亮，指示電源正常。當(dāng)太陽(yáng)能熱水器水箱缺水，電路指示燈能發(fā)出光亮，告知人們應(yīng)向水箱中送水，當(dāng)水箱中的水上升到需要的高度時(shí)，電路指示燈發(fā)出光亮，應(yīng)停止向水箱中送水。</p><p>　　在我們于老師的

98、精心指導(dǎo)下，在我們大量的實(shí)習(xí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的指引下，我們的論文完成的很順利，包括了我們從開(kāi)始試驗(yàn)到我們完成任務(wù)的全部過(guò)程，這是我們小組成員一個(gè)多月以來(lái)辛勤工作的結(jié)晶，是用我們的智慧與汗水換來(lái)的，在這份來(lái)之不易的畢業(yè)設(shè)計(jì)成果中，凝聚了太多的汗水與歡笑，更凝聚了許多給予我們無(wú)私幫助的老師、同學(xué)們的辛勤汗水。</p><p>　　太陽(yáng)能熱水器的自動(dòng)送水裝置是非常有發(fā)展前途的，隨著人們生活水平的不斷提高，我相信太陽(yáng)能熱水器的

99、水位報(bào)警器一定會(huì)向著更加完美的智能化邁進(jìn)。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 《工廠供電》劉介才 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 《電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器》常小玲 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 《電工與電子技術(shù)》周紹平，李嚴(yán) 北京交通大學(xué)出

100、版社</p><p>　　[4] 《控制傳感器原理與應(yīng)用》王煜東 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 《自控原理及系統(tǒng)》孔凡才 上海理工大學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[6] 《控制微處理器原來(lái)及應(yīng)用》</p><p>　　[7] 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》阮立志，裴詠枝 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>

101、;　　[8] 《單片機(jī)原理與應(yīng)用》王效華，張?jiān)伱?北京交通大學(xué)出版社</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本課題的完成中，我得到了很多人的幫助，在此表示衷心的感謝!</p><p>　　首先感謝我的指導(dǎo)老師xx老師，我的課題是在他的指導(dǎo)和幫助下完成的，他深厚的理論功底和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及高度的敬業(yè)精神使我受益非淺，

102、對(duì)我課題的完成起到了至關(guān)重要的作用。</p><p>　　論文寫(xiě)作的過(guò)程真不簡(jiǎn)單：各種壓力的時(shí)時(shí)襲擾,知識(shí)積累的尚欠火候,致使我一次次埋頭于圖書(shū)館中,一次次周旋于文獻(xiàn)資料之中,一次次奮戰(zhàn)于電腦屏幕前。在指導(dǎo)老師xx老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下我的論文畫(huà)上了句號(hào)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成,于老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在論文完

103、成之際,我要特別感謝我的指導(dǎo)老師xx老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo),在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們將所學(xué)的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際開(kāi)發(fā)結(jié)合起來(lái)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高了專(zhuān)業(yè)技能。大量的查閱資料，對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更深入的理解和認(rèn)識(shí)，拓展了知識(shí)面。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面了解和掌握了課題開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)方法和步驟，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了單片機(jī)、模擬電子、數(shù)字電子、傳感器、CAD等專(zhuān)業(yè)知識(shí)。為以后的實(shí)際工作打

104、下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　另外,在論文的寫(xiě)作過(guò)程中,也得到了許多同學(xué)的寶貴建議,同時(shí)還得到許多老師的支持和幫助,在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。三年的大學(xué)生活我從他們身上學(xué)到的將讓我受益終生。</p><p>　　同時(shí),還要感謝三年里教過(guò)我的老師們。我學(xué)到的不僅僅是書(shū)本上的知識(shí),還有著做人的原則與風(fēng)骨,這將對(duì)我走向社會(huì)起到了一個(gè)橋梁作用,將是我人生的一段重要的經(jīng)歷、一個(gè)重要步驟,對(duì)將來(lái)

105、走上正式工作崗位也有著很大幫助。</p><p>　　感謝身邊的同學(xué)和朋友,有了你們,我的大學(xué)才算得上完整。感謝你們?nèi)陙?lái)對(duì)我的寬容與關(guān)照。那有歡笑有淚水,有認(rèn)同有爭(zhēng)執(zhí),有吵鬧有幫助的繽紛歲月讓我懂得了友情的真摯與可貴,能與你們相遇、相交與相知,是我人生中最幸運(yùn)的一件事。 </p><p>　　最后,我要感謝的母校***大學(xué),為我提供的良好的學(xué)習(xí)與發(fā)展環(huán)境。母校開(kāi)放、公正的言論環(huán)境,現(xiàn)代、