液位控制器实训报告

JIU JIANG UNIVERSITY

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

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“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≤液位图9.2 液位检测电路 图9.3模拟水塔

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图9.1 液位控制器的电路原理

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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 C1 C2, C5 C3, C4 C6, C7, C8, C10, C11 C9, C12 D1 DS1 LD, LD1, LD2 LS1 Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 Q6 Q7, Q8 R1, R5, R6, R7, R8, R17, R22, R23, R24, R27 R2 R3, R4 R9, R10, R11, R12, R13, R18, R28 R14, R15, R21, R26 R16, R20, R25 R19 S1, S2, S3 U1 U2 U3 U4 VR1 Y1 B1 C1 D1, D2, D3, D4 Q1, Q2 Q3, Q4 Q5, Q6 R1, R2, R3, R4,R7, R8 /(R5, R6) DIP14 DIP20 DIP28 DIP40 pcb板 型号/参数 10uF 1uF 30p 0.1uF 470uF/50v IN4007 LED Bell 9013 8550 8050 10K 500电位器 16K 1K 8.2 27K 4.7K SW-PB LM324 89s52 74F245 ADC0809N 7805 11.0592M Motor 0.1uF 4148 8550 9013 8050 Res2 IC配套座 IC配套座 IC配套座 IC配套座 第 4 页 共 14 页

封装 CD0.254A CC0.254 CC0.254 CC0.254 CD0.508 数量 1 2 2 5 2 1 3 1 5 1 2 10 1 2 7 4 3 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 8 1 1 1 1 1 DIODE1.016 1 LED-3 Speaker TO-92B TO-92B TO-92B AXIAL-0.4 VR5 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 AXIAL-0.4 KEYS-D DIP14 DIP40 DIP20 DIP28 TO-126 XTAL2 RB5-10.5 CC0.254 TO-92B TO-92B TO-92B AXIAL-0.4 display-4CA/CC 0.3684 DIODE0.700 4

“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：

➢ IN0～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。 ➢ ADDA、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。

➢ ALE：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。 ➢ START：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。 ➢ D7～D0：数据输出线。

➢ OE：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。

➢ CLK：时钟信号。ADC 0809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。

➢ EOC：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。 ➢ Vcc：＋5V电源。

➢ Vref：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9.4 ADC0809引脚排列图

表9.2 通道选择

C B A 0 0 0 0 0 1 0 1 0

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选择的通道

IN0 IN1 IN2

0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1

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9.5 LM324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

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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）

高电平 低电平 低电平

M2（接89S52的17脚）

低电平 高电平 低电平

电机运行情况

正转 反转 不转

图9.8 电机驱动电路

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6 制作过程

6.1 电路仿真 实际仿真电路：

C1U1X1RN1C2C3R1R2R3Q1Q2Q3Q4R4R5R23R27Q12D1R12R13Q6R19R24Q11D5C7D6R28Q14R20BUZ1Q5Q7Q9Q13R25电机模块：

+5vR210kM1R2610kR26(2)V=3.3372显示模块：

水位A点一下，显示00；

a1b1c1d1e1f1g1dp1R26Q10D3D4R30R29Q8R36R14C5R15R34R16C6R17R18D2R35 R23360R24(1)R24V=3.3372360R27+3V360Q12Q11PNPD51N4148D6C71nF1N4148PNPR28360?R110kR29(1)R29V=2.1926110kM2Q10(C)V=0.0798992-0.01kRPMQ13(C)V=0.152265R25360Q13R30100Q13(B)V=0.936063Q10NPND31N4148D41N4148NPN com4com3com2com1第 8 页 共 14 页

水位AB点之间显示0A

a1b1c1d1e1f1g1dp1com4 水位BC之间显示0B com3com2com1a1b1c1d1e1f1g1dp1 com4 C以上显示0C com3com2com1a1b1c1d1e1f1g1com4com3 6.2 单片机程序编写 com2com1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

void delay( unsigned char chishu ); void display(unsigned char d); sbit wei=P2^7; sbit duan=P2^6; sbit Moto1=P2^0; sbit Moto2=P2^1; sbit FM=P2^3; sbit LC=P2^2; sbit LED_R=P1^1; sbit LED_G=P1^2;

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dp1

unsigned char LA_flag,LB_flag,LC_flag,dspflag;

unsigned char code dsp_code_ca[] = {0x3f,0x77,0x7f,0x39}; unsigned char m1_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;

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}

//**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;

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}

//**C以上液面**电机反转**显示0C**// if(m1_state==3)

{ }

void fun1(void) interrupt 0 {

LA_flag=1; }

void fun2(void) interrupt 2 {

LB_flag=1; }

void display(unsigned char d) {

//A 01110111 B C 00111001 P0=0xff;//消影 duan=0; wei=1;

P0=0xfd;//送位码

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}

if(LC==0) {

display(3);

FM=0; Moto1=0; Moto2=1; LED_G=0; LED_R=1;

} }

}

void delay( unsigned char chishu ) {

unsigned char i,j; for(i=0;i<40;i++) { }

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。

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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;

for(j=0;j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！！

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