电子类毕业论文设计

1湖南都市职业学院HunanUrbanProfessionalcollege毕业论文（设计）水位报警器学生姓名：学号：年级专业：2O07级应用电子专业指导老师：湖南.长沙提交日期：2010年6月2水位报警器摘要本仪器是一款全手工自主设计的主动报警控制器，其功能集测量、报警、控制于一体，整个操作过程无需人工手工控制，已实现全自动化的水位控制，可广泛使用于各工厂，学校，宾馆的各高层屋顶，城市或农村中各类水塔，水池供水，排水。制作水位报警器的过程是一个综合各科知识并运用于操作实践的过程，是一个自主学习和锻炼的过程。有助于提升我们的学习能力与动手实践能力。在课题制作中我查阅大量的相关资料，这在最大程度上提高了我的自学能力和探索能力。在制作的过程中虽然非常辛苦，但我已经能够最大程度的把我在学校课堂上学到的知识融合到自主创新上，这也是我在这次设计制作中最大的收获。总之，毕业设计综合了我三年在校学习的学习成果，理论联系实践，可以锻炼我们走向社会、走向岗位的实践能力，也为社会尽自己的一份绵薄之力。报警控制器电路在设计中要求当水位报警器接通电源时，主电路有相应的电源指示灯点亮，指示电源正常。当水箱缺水，电路能自动启动电泵自动抽水；当水箱中的水上升到需要的高度时，电路可以自动控制电泵，停止向水箱中送水。在最大程度上方便了人们对水位自动控制的需要。3目录水位报警器摘要.…………………………………………2第一章绪论………………………………………………51.1水位报警器的发展现状……………………………………………………51.2国内外的研究现状…………………………………………………………51.3当前温度测量系统存在的问题……………………………………………51.4课题的意义…………………………………………………………………5第二章总体设计方案的选择……………………………62.1系统设计要求………………………………………………………………62.2系统方案确定………………………………………………………………62.3功能要求……………………………………………………………………72.4方案论证……………………………………………………………………7第三章系统硬件电路的设计………………………………83.1主控制器……………………………………………………………………83.2电源模块……………………………………………………………………83.3号采集模块…………………………………………………………………93.4信号处理模块………………………………………………………………103.5所需元器件的选择…………………………………………………………103.5.1STC89C52RC功能及应用………………………………………………103.5.2数码管的功能及应用…………………………………………………113.5.3蜂鸣器的使用及相关知识……………………………………………123.5.4光电耦合器……………………………………………………………123.5.5三极管…………………………………………………………………133.5.6双向可控硅（SCR）…………………………………………………13３.5.7继电器的采用………………………………………………………14３.5.8水泵的相关介绍……………………………………………………14第四章系统软件部分的设计…………………………………154.1开发语言介绍………………………………………………………………154.2开发环境介绍………………………………………………………………154.3系统工作流程及工作原理4.3.1主程序.................................................154.3.2延时子程序............................................164.3.3显示子程序.............................................1645.调试及结果分析........................................175.1调试与测试............................................175.2结果分析与总结.........................................17致谢.......................................................18参考文献.......................................................195第一章绪论1.1水位报警器的发展现状现阶段使用的水位报警系统中，往往采用最直接的人为去观察或利用刻度仪显示，再进行手工控制水位开关，这种做法虽然实惠方便，但也很大程度上也因为电弧的作用造成了人员伤亡，给人们的生活带来极大的不便利和生命隐患。在传统的水位报警器中，往往得需用户自行组装和调试，况且没有统一规范的既定组装设备，使得智能水位报警器难以得到广泛的推广，同时也是一个巨大的商业发展空间，为此我等特设计一款可满足于广大民众的水位报警器。本设计本设计结合新一代水位传感器的特性和现代水位测量系统提出的新要求，提出了基于智能STC89C52RC单片机高精度、系统功能多样的新一代测量系统设计方案。该方案具有安装方便、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，在水位报警及检测中具有广阔的前景。1.2国内外的研究现状随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视自动控制的便捷，许多水位报警产品对水位范围非常要求严格，而目前市场上普遍存在的水位报警器大多功能单一，同时还伴随有性能不稳定、不能满足各种客户要求的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种能够集水位报警和控制的水位报警器就显得很有必要。文章将介绍智能水位报警器的结构特征以及控制方法，并对以此的传感器，STC89C52RC单片机为控制器构成的温度测量装置的工作原理及程序设计和继电器等方面的知识作了详细的介绍。该装置广泛适用各工厂，学校，宾馆的各高层屋顶，城市或农村中各类水塔，水池供水，排水。1.3当前温度测量系统存在的问题在传统的温度测量系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题；而其中某一环节处理不当，就可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。1.4课题的意义目前，许多工农业水位报警系统都采用有水位检测及传感器与智能芯片控制的操作系统。由于环境要求严格，因此必然导致系统得具有相当强的方向性、设计成本增加、故障难以维护和检测等困难。而本款式设计与此相比，具有相当强的适用性和推广的独特优势。这种系统经济、快速、可靠，在工农业等水位控制场合，一定能够得到很好的应用，使工农业水位系统的操作和管理更加科学化与规范。6第二章总体设计方案的选择水位报警控制的方法有很多，可供选择的器件和运用的技术也有多种。因此，系统的总体设计方案应在满足系统整体性能指标稳定的前提下，充分考虑系统使用的环境，所选的结构要尽量简单实用、易于操作，易于实现，器件的选用要着眼于合适的参数、稳定的性能、较低的功耗、低廉的成本以及较好的互换性等等。本章介绍智能自动控制系统的总体设计方案，给出相应的结构框图。提出了系统的功能和技术要求，介绍了水位报警系统的发展前景。通过对比目前国内各大常用的元器件，着重介绍了水位传感器及各类经济适用型芯片的选择。2.1系统设计要求根据系统的特点，总结系统的技术要求如下。1）小体积：水位测量系统的体积要尽可能的小，整个系统的控制系统得易于调试，这样才能减少占用的空间，而且更便于安装和更换。2）高可靠性：为了保证系统能够正常上作，并且尽可能减少水位测量误差，要求水位测量与控制系统之间的可靠链接，因此，系统要有一定的抗干扰性能。3）低成本：在满足系统要求的前提下，尽量降低成本低，才能在市场上有更强的商业竞争力。2.2系统方案的确定对于论文的整个水位操作系统，整个系统由水位检测传感器及AT89C52控制操作和继电器部份组成，三者之间通过数据和信号传输。水位传感器端负责数据的采集和发送；单片机控制端负责数据的接收和处理，继电器端负责开关水泵。图一控制流程图及最小单片机系统图72.3功能要求1、当水位低于下限水位时，系统有信号控制电动机工作，带动水泵工作供水。2、当供水时水位高于上限水位时，系统控制电动机停止工作，水泵停止供水。3、当水位处于上下限水位之间时，水泵保持原有的工作状态。（一种情况是由于用水使水位不断下降，但电机不工作；另一种情况，电动机工作，水位不断上升。）4、整个水位系统能够用数码管进行实时显示并可驱动蜂鸣器报警。5、实现上下水位的控制，当水位低于下限水位或高于上限水位时报警。2.4方案论证为了保证水位报警器完整稳定运行，整个水位控制系统分由信号采集模块、信号处理模块和程序执行等模块组成。信号采集模块采用最新的水位检测仪进行水位测定和数据传输；信号处理模块采用现代最新控制类AT89C52单片机进行数据处理和控制；程序执行模块分由数码管进行水位数据实时显示和继电器对强弱电的无缝链接。根据设计要求并综合各方面因素，本作品设计采用STC89C52RC单片机作为主控制器，由继电器对水泵进行开关控制操作，用静态显示的方法对采集到的水位数据进行实时显示。各个功能模块工作独立但又实现了功能之间的无缝完好链接，这样既便于系统控制和检测及调试，又能避免因某部分失效而造成整个系统的正常运行。图二整个控制电路图8第三章系统硬件电路的设计3.1主控制器系统以STC89C52RC单片机作为主控制器，该系统工作性能稳定，能同时执行各复杂数据的处理。主控制器对于收到的信号进行综合处理，并赋给其他外面显示设备或驱动设备去执行相关操作，是整个工作系统的核心。本系统加上了复位开关，可以保证系统人为的去操作执行，数码管增加了三极管驱动，使得数码管得以有足够的工作电流，增加显示的亮度。主控制器如图三所示：图三主控制器电路图3.2电源模块在产品应用中，通常电源部分是一个非常重要的环节，在很多实用性产品中都已带有电源部分（所指的电源通常是低压或其他不常用的电源），本电源部分采用7805三端稳压电源芯片制作电源部分，经济方便便于采购。水泵和继电器等则用家庭用电即可，如工厂的话可配套相应的电源。系统电源模块电路图如下图四所示：9图四5V系统电源电路图5V系统电源原理:220V电压经过变压器降压后，转换成9V交流电，9V的交流电源再通过全波整流桥的作用，将9V的交流电直接转变成9V直流电，电解电容C1虑去纹波电压，对电压起稳定保护作用，最后经过三端稳压管7805的作用起到调节好电源电压的作用，C2电容的作用则起到再次对电压起稳定作用，二极管在此做对7805的保护作用，发光二极管起显示工作状态的作用，与此串联的电阻保护发光二极管的作用。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。7805为一种三端稳压电源制作芯片，分有输入端、输出端和接地端（可调）。7805在降压电路中应注意以下事项：1、输入输出压差不能太大,太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏；2、输出电流不能太大，1.5A是其极限值。大电流的输出，散热片的尺寸要足够大，否则会导致高温保护或热击穿；3、输入输出压差也不能太小,大小效率很差。３.3号采集模