液位控制器实训报告.docx

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液位控制器实训报告

JIUJIANGUNIVERSITY

高级职业技能培训

实训报告

课题：

液位控制器　　

专业：

电子信息工程技术

班级：

学号：

学生姓名：

同组同学：

指导教师：

设计时间：

2012.09.10—2012.09.21

“液位控制器”的组装、调试与制作

1实践目的

通过对“液位控制器”机的组装、调试与制作，掌握“液位控制器”的工作原理，提高元器件识别、测试及整机装配、调试的技能，增强综合实践能力。

2实践要求

1.掌握和理解“液位控制器”原理图各部分电路的具体功能，提高看图、识图能力；

2.对照原理图和PCB板，了解“液位控制器”元器件布局、装配（方向、工艺等）和接线等；

3.掌握调试的基本方法和技巧；学会排除焊接、装配过程中出现的各种故障，解决碰到的各种问题。

4.熟练使用各种常用仪器、仪表和电子工具，掌握元器件和整机的主要参数、技术或性能指标等的测试方法；

5.解答“思考与练习题”，进一步增强理论联系实际能力。

3“液位控制器”原理简介

在水塔中经常要根据水面的高低进行水位的自动控制，同时进行水位压力的检测和控制。

该液位控制器具有水位检测、报警、自动上水和排水（上水用电机正转模拟，下水用电机反转模拟）、压力检测功能。

液位控制器的电路原理如图9.1所示，该控制器主要由电源电路、显示电路、单片机处理电路、按键及蜂鸣器驱动电路、液位检测电路、压力检测电路组成，由三路“传感器”（三根插入水中的导线）检测液位的变化，由89S52控制液位的显示及电泵的抽放水，由ADC0809采集水位压力的变化并由数码管显示压力。

各部分电路工作原理如下：

液位控制器的电源电路、显示电路、单片机处理电路及蜂鸣器驱动电路与前面章节相类似，在此不在赘述。

液位检测电路：

液位检测电路如图9.2所示，该液位检测是利用水具有导电性的特性，三路检测都采用简单的三极管检测电路检测液位变化，实际检测时，从单片机P3焊接出四根导线，分别将接A、B、C和VCC的导线放入水杯（模拟水塔）中，位置如图9.3所示。

若某端子和VCC间没有水作导体时，其对应三极管截止，对应输出低电平到单片机；若某端子和VCC间有水作导体时，其对应三极管导通，对应输出高电平到单片机。

电路焊接好后，接通电源，改变液位使检测点变化，当液位在A点以下时红灯连续亮并且发出频率较高的报警声，显示00，电机正转；当A≤液位

按键S1是复位按键，按下S3切换到温度显示。

图9.2液位检测电路图9.3模拟水塔

图9.1液位控制器的电路原理

4“液位控制器”元器件

“液位控制器”套装元件清单如下所示。

代号　

型号/参数

封装

数量

C1

10uF

CD0.254A

1

C2,C5

1uF

CC0.254

2

C3,C4

30p

CC0.254

2

C6,C7,C8,C10,C11

0.1uF

CC0.254

5

C9,C12

470uF/50v

CD0.508

2

D1

IN4007

DIODE1.016

1

DS1

display-4CA/CC

0.3684

1

LD,LD1,LD2

LED

LED-3

3

LS1

Bell

Speaker

1

Q1,Q2,Q3,Q4,Q5

9013

TO-92B

5

Q6

8550

TO-92B

1

Q7,Q8

8050

TO-92B

2

R1,R5,R6,R7,R8,R17,R22,R23,R24,R27

10K

AXIAL-0.4

10

R2

500电位器

VR5

1

R3,R4

16K

AXIAL-0.4

2

R9,R10,R11,R12,R13,R18,R28

1K

AXIAL-0.4

7

R14,R15,R21,R26

8.2

AXIAL-0.4

4

R16,R20,R25

27K

AXIAL-0.4

3

R19

4.7K

AXIAL-0.4

1

S1,S2,S3

SW-PB

KEYS-D

3

U1

LM324

DIP14

1

U2

89s52

DIP40

1

U3

74F245

DIP20

1

U4

ADC0809N

DIP28

1

VR1

7805

TO-126

1

Y1

11.0592M

XTAL2

1

B1

Motor

RB5-10.5

1

C1

0.1uF

CC0.254

1

D1,D2,D3,D4

4148

DIODE0.700

4

Q1,Q2

8550

TO-92B

2

Q3,Q4

9013

TO-92B

2

Q5,Q6

8050

TO-92B

2

R1,R2,R3,R4,R7,R8/（R5,R6）

Res2

AXIAL-0.4

8

DIP14

IC配套座

1

DIP20

IC配套座

1

DIP28

IC配套座

1

DIP40

IC配套座

1

　pcb板

1

“液位控制器”主要元器件介绍如下：

ADC0809

ACDC0809位8路A/D转换集成芯片。

可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100us左右。

其引脚排列如图9.4所示，其引脚功能说明如下：

ØIN0～IN7：

模拟量输入通道信号单极性，电压范围0-5V，若信号过小还需进行放大。

ØADDA、ADDB、ADDC：

地址线A为低位地址，C为高位地址。

其地址状态与通道对应关系见表9.2。

ØALE：

地址锁存允许信号。

对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。

ØSTART：

转换启动信号。

START上跳沿时，所有内部寄存器清“0”；START下跳沿时，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。

本信号有时简写为ST。

ØD7～D0：

数据输出线。

ØOE：

输出允许信号。

用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。

OE=0，输出数据线呈高电阻；OE=1，输出转换得到的数据。

ØCLK：

时钟信号。

ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供。

通常使用频率为500kHz的时钟信号。

ØEOC：

转换结束信号。

EOC=0，正在进行转换；EOC=1，转换结束。

使用中该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。

ØVcc：

＋5V电源。

ØVref：

参考电源。

参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。

其典型值为＋5V（Vref（＋）＝＋5V，Vref

（一）=0V）。

图9.4ADC0809引脚排列图

表9.2通道选择

CBA

选择的通道

000

001

010

011

100

101

110

111

IN0

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

集成电路LM324

LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图9.5所示。

它内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

11脚接负电源，4脚接正电源。

图9.5LM324电路符号与管脚图

AT89C51

其中，在这次制作中主要使用如下特殊管脚：

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

RST：

复位输入

集成电路74HC245

5思考与练习题

（1）分析主板刚上电时，芯片9脚的电平变化情况：

先0电平，然后保持1电平不变。

（2）在电路中，PR1起上拉作用；R9、R10、R11、R12在电路中起限流、上拉作用；D11、D12在电路中起的作用相当于数字电路的非门电路。

（3）编写一段简单的电机驱动程序，使图9.8所示电机驱动电路按表9.3所示要求工作。

表9.3电机工作要求

M1（接89S52的16脚）

M2（接89S52的17脚）

电机运行情况

高电平

低电平

正转

低电平

高电平

反转

低电平

低电平

不转

图9.8电机驱动电路

6制作过程

6.1电路仿真

实际仿真电路：

电机模块：

显示模块：

水位A点一下，显示00；

水位AB点之间显示0A

水位BC之间显示0B

C以上显示0C

6.2单片机程序编写

由于我使用的共阴极数码管做显示，单片机0电平使用有效，所以在这一基准编写以下代码：

#include

voiddelay（unsignedcharchishu）;

voiddisplay（unsignedchard）;

sbitwei=P2^7;

sbitduan=P2^6;

sbitMoto1=P2^0;

sbitMoto2=P2^1;

sbitFM=P2^3;

sbitLC=P2^2;

sbitLED_R=P1^1;

sbitLED_G=P1^2;

unsignedcharLA_flag,LB_flag,LC_flag,dspflag;

unsignedcharcodedsp_code_ca[]={0x3f,0x77,0x7f,0x39};

unsignedcharm1_state;

main（）

{

IT0=1;

EX0=1;

IT1=1;

EX1=1;

EA=1;

while

（1）

{

if（LC_flag==0）

{

LC_flag=1;

m1_state=4;

}

if（LA_flag==1）

{

LA_flag=0;

m1_state=1;

}

if（LB_flag==1）

{

LB_flag=0;

m1_state=2;

}

if（LC==0）

{

m1_state=3;

}

//**A以下液面**电机反转**显示00**//

if（m1_state==4）

{

display（0）;

Moto1=1;

Moto2=0;

FM=0;

LED_G=1;

LED_R=0;

}

//**A~~B液面**电机正转**显示0A**//

if（m1_state==1）

{

display

（1）;

Moto1=1;

Moto2=0;

FM=1;

LED_G=1;

LED_R=1;

}

//**B~~C液面**电机不转**显示0B**//

if（m1_state==2）

{

display

（2）;

Moto1=0;

Moto2=0;

FM=1;

LED_G=1;

LED_R=1;

}

//**C以上液面**电机反转**显示0C**//

if（m1_state==3）

{

if（LC==0）

{

display（3）;

FM=0;

Moto1=0;

Moto2=1;

LED_G=0;

LED_R=1;

}

}

}

}

voidfun1（void）interrupt0

{

LA_flag=1;

}

voidfun2（void）interrupt2

{

LB_flag=1;

}

voiddisplay（unsignedchard）

{//A01110111BC00111001

P0=0xff;//消影

duan=0;

wei=1;

P0=0xfd;//送位码

wei=0;

delay（5）;

duan=1;

P0=dsp_code_ca[d/10];//送段码

duan=0;

P0=0xff;//消影

duan=0;

wei=1;

P0=0xfe;//送位码

wei=0;

delay（5）;

duan=1;

P0=dsp_code_ca[d%10];//送段码

duan=0;

}

voiddelay（unsignedcharchishu）

{

unsignedchari,j;

for（i=0;i<40;i++）

{

for（j=0;j

}

}

6.3电路的焊接

在这次电子制作中，单片机的主控电路我没有进行焊接，直接使用51单片机开发板作为主控电路进行控制。

在外围电路的焊接中，这里是按模块进行焊接的。

这些模块主要有液位检测电路和电机驱动电路。

液位检测电路包含了3个通道，即:

A、B、C三个液位检测点。

这三个液位检测点分别接到单片机外部中断IN0，IN1和P2^2管脚。

电机驱动电路输入端接到单

P2^0,P2^1中实现单片机对电机的控制。

在焊接的时候按照原理图进行焊接，注意脱焊、漏焊和虚焊。

电路焊接好后，接通电源，改变液位使检测点变化，当液位在A点以下时红灯连续亮并且发出频率较高的报警声，显示00，电机正转；当A≤液位

6.4调试

液位控制模块：

将液位控制电路电源接5V电压，液位控制电路输出LA接到单片机控制电路外围中断IN0中，LB输出接到单片机控制电路外围中断IN1中，LC接到单片机控制电路外围中断P2^2中。

当将K1按下时，液位控制模块输出一个0电平，触发单片机外围中断IN0使得单片机显示0A，外围电路电机正转;当将K2按下时，液位控制模块输出一个0电平，触发单片机外围中断IN1使得单片机显示0B，电机不转;当将K3按下时，液位控制模块输出一个0电平,使得绿灯连续亮并且发出报警声，显示0C，电机反转。

在刚上电的时候，红灯连续亮并且发出频率较高的报警声，显示00。

在这一测试的过程我们出现了较大问题，液位控制器的输出触发无法放映的主控电路上，但在单片机刚一上电的时候才有轻微触发。

并且液位控制器的输出电压为2.0V左右，介乎0、1之间，所以我们认为是液位控制器输出电压太大（其后接了74LS04）。

因此我们在这个液位检测电路的输出端加了个下拉电阻，效果显著，单片机能成功被触发。

电机驱动模块：

将电机驱动电路电源接5V电压，其信号输入接到单片机P2^0,P2^1端。

这个电机驱动电路电源原本输入12V，但我们只有5v电压且能让单片机驱动所以我们使用了5v的输入电压。

所以在这一测试的过程我们也出现了较大问题，当M0、M1接0、1时，电机无法控制。

当我们检查M1这一通道的时候，其二极管、三极管都是正常的管子。

通过老师的指导我们发现，当单片机输出电压为4.2V电压。

所以其后PNP三极管可能无法正常导通，以导致后面的电机无法被驱动。

所以我们在这单片机电机输出端接了个上拉电阻，把单片机输出电压拉到了5V左右。

而且我们这次把电机输入端的9013的三极管拆除，最后电机能成功。

6.5总结

经过两个星期的实训，让我学到了很多，受益匪浅。

这也让我知道自己的薄弱的地方，自己还有很多要加强（特别是在数模电方面）。

在这次实训中，因为我和同学都卡在一个地方，所以在这次实训中我们是一起合作的，因此这让我意识到团队是很重要的。

这也让我学会了解决一些常规问题的方法和修改一些简单电路，加深了我对电子的认知。

在这次单片机代码编写中，我也遇到了些许问题。

在这次实训我使用的开发板和我以前使用的开发板是不相同的，所以在使用这板子之前我花费了较多的时间来了解这个板子。

总之，在这次实训让我深有体会。

感谢学校给我们安排了这次实训，谢谢！

！