漏水检测控制系统设计

漏水检测控制系统设计 摘 要 目前漏水现象经常发生在工业现场，漏水一直以来是导致水资源浪费和发生事故的关键因素，为了减少损失和防止事故扩大，漏水检测是非常必要和重要的。 本设计是采用RS485通信方式的漏水检测控制系统。下节点完成现场检测、控制、记录、报警，同时在网上远传。上节点完成远程监控。主机采用计算机，从机以单片机AT89S52为主控制器，由信号处理模块、A/D转换模块、报警模块、显示模块、电源模块、键盘模块，电磁阀驱动模块等外围电路组成。传感器实时监测漏水信号，发生泄漏时，输出0-20mV电压信号，系统接收漏水信号进行报警和定位泄露位置自动关闭相应水阀。本系统采用MCGS设计界面，用于显示检测画面，当出现故障时，相应显示画面自动跳出，显示故障点，实现对整栋办公大楼的模拟监控。 本漏水检测控制系统具有实时性能好、成本低、运行安全可靠等优点，及时的解决了办公大楼各个场所的漏水检测问。 关键词:AT89S52;模拟监控;漏水检测;RS485通信 I Abstract Leakage phenomena often occurs in the industrial field at present, leaking is always the key factor of leading to water wastage and accidents. In order to reduce the loss and accident prevention, leak detection is very necessary and important. This design is to adopt RS485 communication mode of leakage detection and control systems. Node completes the scene detection, control, record and alarm, remotes transmission on the Internet at the same time. The complete remote monitoring nodes. Host computer from the machine is given priority to with single-chip microcomputer AT89S52 controller, the signal processing module, A/D conversion module, alarm module, display module, power module, keyboard module, peripheral circuit of electromagnetic valve drive module, etc. Sensor real-time monitoring of the leakage signal, leak, 0-20 mv voltage signal, the system which receives the leak signal alarm and locates leak position corresponding water valve shut off automatically. The system USES MCGS design interface, which is used to display images when fault occurs, the corresponding display automatically jump out and show the failure point, which realizes the simulation of the whole office building monitoring. The leakage detection control system has good real-time performance, low cost, safe and reliable operation and so on, which can solve the office building each places leaking problem in time. Water leakage detection;RS485 Key words:AT89S52;Simulation monitoring; communication II 目 录 第1章 绪 论 .......................................................................................................... 1 1.1 课题的来源及意义 ................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ....................................................................................... 2 1.3 论文研究的内容 ....................................................................................... 3 第2章 系统总体设计 ............................................................................................ 4 2.1 概述 ........................................................................................................... 4 2.2 论证 ................................................................................................... 4 2.2.1 控制模块论证 ................................................................................ 4 2.2.2 电源模块论证 ................................................................................ 6 2.2.3 显示模块论证 ................................................................................ 6 2.2.4 键盘模块论证 ................................................................................ 7 2.3 设计要求 ................................................................................................... 7 2.4 系统总体框图 ........................................................................................... 8 第3章 硬件设计 .................................................................................................... 9 3.1 单片机最小系统设计 ............................................................................... 9 3.2 传感器的选择 ......................................................................................... 11 3.3 多路转换开关选择 ................................................................................. 13 3.4 放大电路 ................................................................................................. 14 3.5 滤波电路 ................................................................................................. 15 3.6 V/I转换电路 ........................................................................................... 16 3.7 I/V转换电路 ........................................................................................... 17 3.8 隔离电路 ................................................................................................. 18 3.9 A/D转换电路 ......................................................................................... 19 3.10 显示电路 ............................................................................................... 21 3.11 电源电路 ................................................................................................ 22 3.12 电磁阀的选择 ....................................................................................... 24 3.13 电磁阀驱动电路 ................................................................................... 26 3.14 报警电路 ............................................................................................... 27 3.15 单片机I/O扩展 .................................................................................... 28 3.16 RS485通信电路 ................................................................................... 29 III 3.17 键盘电路 ............................................................................................... 32 第4章 软件设计 .................................................................................................. 33 4.1 主程序流程图 ......................................................................................... 33 4.2 A/D转换电路流程图 ............................................................................. 34 4.3 显示电路流程图 ..................................................................................... 35 4.4 RS485通讯程序流程图 ......................................................................... 36 第5章 监控界面设计 .......................................................................................... 39 5.1 大楼管道监控 ......................................................................................... 39 5.2 数据中心底层地板监控 ......................................................................... 40 5.3 总体监控 ................................................................................................. 41 5.4 系统连接示意图 ..................................................................................... 41 第6章 结论 .......................................................................................................... 42 参考文献 ................................................................................................................ 43 致谢 ........................................................................................................................ 44 附录I ...................................................................................... 错误～未定义书签。 附录II ..................................................................................................................... 45 附录III ................................................................................................................... 58 IV 第1章 绪 论 1.1 课题的来源及意义 21世纪随着科技的飞速发展，人们生活节奏的加快，由于管道漏水引起的事故也越来越多。由于开始的施工质量，加上排水管网使用年限的不断增长，地质结构的变化，外界压力变化等各种因素共同作用下，管道难以避免会产生裂缝导致渗漏，随着渗漏的发生，周围地基松动沉降会进一步拉动管道裂缝，使漏点不断变大恶化。为了节约水资源，降低供水成本，提高经济效益，减少泄漏对室内室外、建筑设施及装置的危害，排除由于泄漏原因造成的安全隐患，需要一套科学的漏水检测控制系统。随着自动化技术及人们生活水平的提高,智能家居的概念被越来越多的人所接受。所谓智能家居,是以住宅为平台, 利用综合布线技术、 网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统提升家居安全性、 便利性、 舒适性、 艺术性,并实现环保节能的居住环境。在智能家居系统中,智能防漏水系统是在家居安全里具有十分重要的作用。通常由于一时疏忽,如停水时忘关水龙头、下水不通畅、管道破损等意外原因所造成家居漏水,很多情况下事态严重,不仅是自家受损失,同一栋楼里的人也会同样受害。因此设计一种漏水检测控制系统,能自动检测选定区域的意外漏水,通过电磁阀及时切断水管, 并伴随声光报警,提示出现的浸水事件,减少漏水状况的恶化,能有效地防止各种损失进一步扩大。 由于办公大楼或者生产车间，装置工艺复杂，管道密集。地下埋设着各类不同的综合管线，如供水管线、循环水管线、排水管线、排油管线、物料管线等，就像人体中的毛细血管，密密麻麻，纵横交错，形成各自的网络。供水管线长期埋设于地下，会造成地下管线泄漏现象。一旦水管出现泄漏，很难找到破裂处，如果没有及时发现就可能引起水灾,所以非常需要一套科学的漏水检测控制系统，进而保证水管长期、稳定、健康运行，为安全提供基本保障，将损失降到最低。 本系统为专业漏水检测控制系统，很好的解决了由于漏水带来的问题，本系统也是很有科技创新和发展前景的漏水检测控制系统。系统设计合理，经济适用，非常适合监控办公大楼等场所。 1 1.2 国内外研究现状 目前，我国供水行业普遍存在管网漏水问题，平均水损率约20,，其中漏损约占水损的50,，有的地方管网漏水问题甚至非常严重，这就大大地降低了供水企业的供水效益，也给水资源造成严重浪费，有些甚至影响到人们的正常生产和生活。 国内漏水检测所面临的问题有很多，自上世纪八十年代以来，国内大多数自来水公司对管网漏水问题都非常重视，而且建立了自己的专业漏水检测队伍，也配置了一些专业的漏水检测设备。目前国内自来水公司测漏队伍大多采用传统的测漏方法——声波检测，包括阀栓听音、路面听音、相关分析、地面钻孔等方法。这种方法对于具体的漏点定位比较有效(微观方面)，而对于漏水控制(宏观方面)有一定的局限性。由于漏水检测工作是一项长期而艰苦的工作，依靠传统的测漏手段需要投入大量的人力和物力，而且工作效率较低。往往是测漏人员花去大量的时间和精力在一些根本不漏水的管网工作，而没有把主要精力投入到具体的漏点定位工作中去，这样就大大影响了测漏工作效率。 目前国内漏水检测仪器设备和技术大多数采用声波检测的原理——通过检测承压水从漏点喷出而产生的噪声来确定管道是否漏水和漏点的位置。国内比较出名的有BTR、平行自动化、置信还有很多公司，都是做水浸传感器，漏水检测线的。这些公司大部分采用的点式，或者铜丝短路的方式进行检测，相比国外同类产品比较简单，低端，不能精确定位，达不到瑞侃和TTK的同等功能。能够和国外产品媲美的目前只有深圳祥为测控的漏水检测系统，全套可以和美国瑞侃的tracetek泄漏检测系统兼容，搭配使用，线缆的灵敏度，强度等各方面达到瑞侃的同等水准，性价比较高。 国外漏水检测技术一直走在世界的前线，随着时代的发展，当然漏测检测技术也是发展的越来越好，漏水查漏，当最初的简单的听漏技术发展到现在各种的漏水检测设备和自动化漏水检测，在众多的地下漏水检测技术中，相对来说更先近漏水检测技术是相关检漏法。相关检测法在1960年由英国水研究中心研发的。随着英国研发的开始，慢慢的日本，法国也慢慢的开发出自己人的样关漏水检测仪,在20世纪80年代,国外开始相互关注研究了管道漏水检测技术,并且漏水检测技术越来越先近，在众多国外国家中试验最的长的距离的是德国，长达3.5km。漏孔检测的可靠度高于90%。对于80%以上检测到的漏孔，其定位的精确度达?l m。后来加拿大对塑料自来水管漏水检测做出很大的贡献，塑料自来水管漏水检测的研究主要利用流动体在通过漏孔漏水流动的水声和噪声。它们通过传感器接 2 收信号，漏水点的所在位置主要是通过物体在管道传输过程中,漏点的位置会根据信号到达而传播时间差来对其进行分析判断。现在我国也研发出一系列的漏水检测仪，根据不同的管道来达到最高的检测效率。我国研发出的相关漏水检测仪不仅用于自来水管漏水检测，也用天然气，煤气，石油管道等一些地下管道的管道探测。 随着供水管网管理的和漏水检测技术的发展，许多水公司逐步引进更为先进的检漏设备，采用更为有效和快速的漏水检测方法，这对快速降低漏失，控制漏损将起到积极的作用。但从总体上看，我国漏损控制与发达国家相比还有相当大的差距。普遍存在着投入资金偏低、检漏技术人员较少、专业技术素质差、对先进设备的使用方法理解不深、激励机制不活等，这些因素严重影响了漏水检测工作的进一步开展。 由此可见，我国供水管网漏损控制工作任重道远，要达到12%以内漏控目标还有相当长的一段路要走。因此，对国内供水企业来说，加强漏水检测工作，降低管网漏损的潜力还相当大。 总之，经济、有效地控制供水管网漏损始终是国内外供水行业致力于研究的重要问题。供水企业加强漏水检测工作，合理控制管网漏损，可极大地提高有效供水能力，对节约用水，创建“节约型社会”，提高企业的社会效益和经济效益具有十分重要的意义。 1.3 论文研究的内容 本系统为漏水检测控制系统，系统完成整栋办公楼房的监控，对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。当泄漏发生时，感应传感器与水接触，就会立即将信号传给报警控制器。通过微处理器可显示泄漏具体位置。系统工作于三种状态:正常、液体渗漏、线缆中断;系统能自动检测显示状态。当故障发生后，系统能自动关闭相应管道的阀门;同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。 传感器选择线式水浸传感器，当泄漏清理好后，线缆线缆很快便干爽而报警器即回复监察工作。采用MCGS设计界面，用于显示检测画面，当出现故障时，相应显示画面自动跳出，显示故障点。 因系统较大，所以采用多个单片机处理，可采用RS485通信，组成一个网络监测系统。下节点完成现场检测、控制、记录、报警，同时在网上远传。上节点完成远程监控。 该系统能精确检测到是否有漏水发生，并且报告具体漏水位置，因此这种方案适合于整栋办公大楼。 3 第2章 系统总体设计 2.1 概述 漏水现象在建筑物中经常发生，一旦发生，就可能造成重大损失。在我国，北方使用供暖设备多，南方制冷空调普及，供暖供冷输水管道又分布在楼层间，再加上生活用水、消防用水等，都是漏水事故的潜在隐患;正因为水等液体的渗漏对办公大楼等重要场所安全存在如此大的危害性，而办公大楼内电子设备较多，一般又采用无人值守方式，所以在办公大楼的监控系统中，漏水检测监控是必不可少的组成部分，高可靠、高灵敏的漏水检测系统能在水患发生的初期就对事故作出报警反应，以便办公大楼管理人员迅速采取应急措施，从而将水患事故控制在最初萌芽阶段，真正做到防范于未然、防止损失的进一步扩大，整体上提高机房的安全性能。 本系统就是根据上面存在的问题设计的一套漏水检测控制系统。该系统可以完成对整栋办公大楼的漏水检测，包括对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。系统能自动关闭相应管道的阀门;同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。 2.2 方案论证 2.2.1 控制模块论证 方案一:采用C8051F单片机作为主控制器。C8051F单片机集成12位DAC，集成高精度内部时钟振荡器。指令执行速度最高达100MIPS，C8051F单片机是封装最小的集成模拟功能的单片机，11个管脚可以提供8个用户I/O。集成模拟、数字外设，包括ADC、DAC、电压比较器、高精度内部振荡器、高电压60V差分放大器等等。I/O口通过Crossbar与片内各个功能单元连接，可以动态进行I/O口的分配。C8051F单片机能提供多达5个16位定时器，他们可以用来ADC采样，DAC波形生成，方波输出等，考虑到价格以及功能的原因，C8051F单片机并不适合本系统。 方案二:采用AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵 4 巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。它和51系列单片机相比较具有运算速度快，抗干扰能力强，支持ISP在线编程，片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个I/O口，2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系统兼容，降低了系统软件设计的难度，电路设计简单、价格低廉。 方案三:采用AT89C51单片机为主控制器。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。现在市场上AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。 综合以上三种方案，我们选择比较经济比较实用的方案二更为合适，AT89S52完全可以满足本系统的设计要求，使用AT89S52单片机为我们整个系统的控制核心更为合适。单片机AT89S52如图2.1所示。 图2.1 AT89S52 5 2.2.2 电源模块论证 方案一:采用半波整流电路。半波整流是一种利用二极管的单向导通特性来进行整流的常见电路，除去半周、下半周的整流方法，叫半波整流。作用是将交流电转换为直流电，也就是整流。变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率;整流电流的脉动成分太大，对滤波电路的要求高。只适用于小电流整流电路。 方案二:采用单相桥式整流电路。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路。单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况理想。单相桥式整流电路的优点是:线路简单、调整方便。单相桥式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。 综合以上方案，根据本系统的控制要求，选择方案二单相桥式整流电路更为合理更为合适。 2.2.3 显示模块论证 方案一:采用LCD显示电路。采用两片HD61202作为列驱动器，同时使用一片HD61203作为行驱动器的液晶模块。HY12864具有简单而功能较强的指令集，与微控制器的数据传输采用8位并行传输方式。在HY12864中，两片HD61202的ADO均接高电平，RST也接高电平，这样在使用HY12864时就不必再考虑这两个引脚的作用了。片内Flash中存入了需要使用的字符库，通过调用LCD字符显示程序，可以显示中英文字符，市场价格比较高。 方案二:采用LED数码管显示电路。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的 2个8数码管字样了。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。电路简单、经济适用、实现起来比较容易。 6 由于本系统显示模块对漏水位置进行显示，四位静态显示就可以满足系统的设计要求，而LED数码管显示恰恰可以很好完成本系统的任务要求，所以选择方案二更为合适。 2.2.4 键盘模块论证 方案一:采用矩阵式键盘电路。矩阵式键盘电路适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。通常情况下，按键无动作时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，则对应的行线和列线短接，行线电平状态将由于此行线连接的列线电平决定。很明显，在按键较多的场合中，矩阵键盘要节省很多的I/O口线。 方案二:采用独立式按键电路。独立式按键电路是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线，每根I/O口线上的按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。通常按键输入都采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。由于每个独立式按键单独占有一根I/O口线，I/O口浪费量较大，在按键数量不多的情况下，常常采用这种按键电路。 综合以上方案，根据本系统设计要求。由于本系统的按键数量相对不是很多，而且单片机的I/O分配足够，考虑到键盘电路的稳定，方便等原因，本系统采用独立式按键电路。 2.3 设计要求 1、结构合理、可靠性高，无可调部件，操作简便，决不忽视任一报警，也不会误报警; 2、无暴露的金属结构，特种聚合物结构使得线缆耐腐蚀、强度高、质量可靠; 3、简单易懂的监测面板，清晰明确地指示系统状态，自我校正，模块化设计，扩充组态能力强，安装、维护、替换方便 。 4、快速检测、实时响应，使泄漏降低到最小的危险程度; 5、定位精度高，误差不大于千分之一; 6、监测范围广，设计系统检测距离可达1500米; 7、感应线缆上的每一部分都可连续感应液体的存在，不同于旧式的点感应测漏产品，可以精确定位并可检测绳子断裂，不同于普通感应线缆; 8、适应性好，兼容性强，具有多种信号接口，不仅有继电器输出，还有RS-485通讯接口，方便纳入集中监控系统; 7 9、当泄漏发生后，控制器的继电器输出可控制阀门关闭，切断水源，避免事故发生; 10、在以嵌入式微处理器为基础的漏水检测控制系统中，在LED上显示泄露位置，如果检测到泄漏时，在感应线缆实际位置有漏水标记闪动并报警，便于按图排查。 2.4 系统总体框图 系统完成整栋办公楼房的监控，对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。当泄漏发生时，感应传感器与水或其它液体接触，就会立即将信号传给报警控制器。通过LED显示模块可显示泄漏具体位置。系统工作于三种状态:正常、液体渗漏、线缆中断;系统能自动检测显示状态。当故障发生后，系统能自动关闭相应管道的阀门;同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。 本设计以单片机AT89S52为处理核心，采用RS485现场总线技术，组成一个A/D 网络监测系统。下节点完成现场检测、控制、报警，同时在网上远传,上节点完成远程监控。主机连接计算机，从机总体框图如图2.2所示。 V/IV/I I/V滤放 转转换波多大电传感器1 V/I 换路 电路 电隔放电转路 转换路离大路 电 转路转 换…电 电换换路开… 电路电V/IV/I关 路 路 滤放 转换波转大电传感器15 路 电换 电路电 路 路 时钟电路 复位电路 单片机 键盘电路 报警电路 电源电路 隔离电路 显示电路 RS485通信电路 驱动电路 图2.2从机总体框图 8 2341 D D C C B 第3章 硬件设计 3.1 单片机最小系统设计 对于AT89S52 单片机，其内部已经包含了一定数量的程序存储器和数据存 储器，在外部只要增加时钟电路和复位电路即可构成单片机最小系统。 单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部 分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。最小系统一般应 该包括:单片机、时钟电路、复位电路。最小系统如图3.1所示。 AT89S52 139 P1.0P0.0238P1.1P0.1 337P1.2P0.2 436P1.3P0.3535 P1.4P0.4634P1.5P0.5 733P1.6P0.6 832P1.7P0.7 1321INT1P2.0 1222INT0P2.1VCC23 P2.21524 T1P2.3C2C11425T0P2.433pf 33pf26P2.512MHZ3127 EAP2.6B28 P2.719XTAL1 CRYSTAL11810XTAL2RXDAA11 TXD930+5RESETALE 29PSEN图3.1最小系统 1740RDVCCR2C31620 WRVSS1K22uf 1. 时钟电路 Title 晶振和无源晶振两个大类，无时钟电路如图3.1所示，图3.1中采用的是内VCC 时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接SizeNumberRevisionS0 定时元件(一个石英晶体和两个电容)，内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说 B论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 9 Date:22-Jun-2013Sheet of 1234 File:C:\Users\Administrator\Desktop\ 晶振可以在1.2 , 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。在本系统中采用的12MHZ 的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在20 , 40pF 之间选择(本实验套件使用33pF);当采用陶瓷谐振器件时，电容要适当地增大一些，在30 , 50pF之间。通常选取33pF 的陶瓷电容就可以了。 另外值得一提的是如果读者自己在设计单片机系统的印刷电路板(PCB)时，晶体和电容应尽可能与单片机芯片靠近，以减少引线的寄生电容，保证振荡器可靠工作。检测晶振是否起振的方法可以用示波器可以观察到XTAL2 输出的十分漂亮的正弦波，也可以使用万用表测量( 把挡位打到直流挡，这个时候测得的是有效值)XTAL2 和地之间的电压时,看到2V 左右一点的电压。 晶振是为电路提供频率基准的元器件，通常分成有源源晶振需要芯片内部有振荡器，并且晶振的信号电压根据起振电路而定，允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围电路(电感、电容、电阻等)，如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要好。 2复位电路 复位电路如图3.1所示:为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V?5%，即4.75,5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞(运行不正常)或死机(停止运行)时，就需要进行复位。MCS-5l系列单片机的复位引脚RST( 第9 管脚) 出现 片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平，2个机器周期以上的高电平时, 单片机就处于循环复位状态。复位操作通常有两种基本形式:上电自动复位和开关复位。图3.1中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位。随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。一般来说，只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平，就能使单片机有效的复位。图中所示的复位电阻和电容为经典值，实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替，读者也可自行计算RC 充电时间或在工作环境实际测量，以确保单片机的复位电路可靠。 10 3.2 传感器的选择 本系统传感器选择深圳矢量科技有限公司的型号VEC-A-10的线式水浸传感器。它能对水、酸、碱等各种液体进行泄漏检测，广泛应用于通讯、半导体、金融系统及图书馆、博物馆、档案馆、机场以及邮电、石油、化工、药业等行业。 漏水感应线可检测到线缆上沿线任何位置水的出现。本线缆与本设计控制系统配套安装，一旦检测到有水侵入，即会启动报警并准确指明漏水位置。VEC-A-10漏水感应线采用导电聚合技术与含氟聚合物材料，使之具有强韧的机械性能与耐腐蚀、耐磨损性能。线缆螺旋式构造保证无任何金属暴露，甚至可在腐蚀环境下反复使用。 型号VEC-A-10感应线缆由四根不同类型导线植入特种聚合物中，其中两根彩色线是低电阻表面绝缘线;两根黑线由非金属导电聚合物加工而成，其单位长度电阻被精密加工并为定值，具有极高的抗腐蚀性和耐磨性。在无泄漏时，其中两根导线间电流为正常，当感应线缆被泄漏液体浸泡，则两根导电聚合物之间被短接，并使所测电压值发生变化，该漏水检测控制系统测量这些电子信号进行漏水报警和关闭水阀。 型号VEC-A-10漏水检测传感器特点: 1)本线缆电阻均匀，误差在0.5%内，对以电阻为重要参数的泄漏检测系统来说，具有检测定位高稳定性和高准确性。 2)漏水感应线带有独特防水结构的塑料接插头，可级联延长。线缆柔韧性强，易安装;光滑的设计特点利于线缆快速干燥。 3)四芯定位漏水检测线，能与市面上大部分漏水报警主机连接使用。 4)一组线芯传输漏水信号，另一组线芯传输断线信号。 5)能对水,弱酸,弱碱性液体渗漏作出检测感应。 6)螺旋式结构，比平行式结构，可大大减少电磁干扰及误报率。 7)螺旋式结构，使电缆具有强韧的机械性能与耐腐蚀,耐磨损性能，在恶劣的环境下反复使用，也不会使金属暴露，干扰信号传输。 8)漏水检测线缆由防腐,少烟,无毒材料制成，符合环保要求。 型号 VEC-A-10感应线式水浸传感器(漏水检测传感器)，专为对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。当泄漏清理好后，线缆很快便干爽而报警器即回复监察工作，稳定性好，安装简单轻松.产品如图3.2。 11 图3.2线式水浸传感器 表3.1 线式水浸传感器主要技术参数 型号 VEC-A-10 供电电源 10-30VDC 感应电缆长度 1-50米 感应电缆宽度 14mm 感应电缆厚度 5mm 感应电缆重量 约1.5千克/10米 连接端子 5PIN5.08间距插拔端子 报警输入电阻 <200千欧 静态电流 <20mA 告警电流 <30mA 电导率 >5us.cm-1 隔离度 >2000V 误报率 0 工作环境 -40,85?，10-95%RH 耐火性 二级电缆 耐磨性 >65个周期 12 1234 DD3.3 多路转换开关选择 由于该系统需要多个水浸传感器所以该系统需要使用多路转换开关，该系统选用两个CD4051多路转换开关。 CD4051相当于一个单刀八掷开关，有A、B和C三个二进制控制输入端以及INH共4个输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。INH”是禁止端，“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰,峰值达15V的交流信号, 只有当INH=0时，三位二进制信号才可以选通8通道中的一个通道，连接该输入端至输出。其中VEE可以接负电压，也可以接地。当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。例如，若模拟开关的供电电源VCC=，5V，VSS=0V，当VCC=,5V时，只要对此模拟开关施加0,5V的数字控制信号，就可控制幅度范围为-5V,，5V的模拟信号。使用十六进制代码就可以对CD4051进行操作了。比如说P1=0X07，这样CD4051就选择的是7号(二进制111)通道了。 CD4051如图3.3所示。 Us6 CCCD4051 FT1FT2+5 VOVcc FT3FT4 12 FT5FT6 34 FT7FT8 56 INHP2.5 78P2.6 P2.7 A 图3.3 CD4051 B VSS C 13 BB AA Title SizeNumberRevision B Date:22-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234 234 1 D 3.4 放大电路 该系统采用同相比例放大电路对传感器采集的微弱电压信号进行放大，由于 该系统用到多个放大电路，列举一个由运算放大器组成的同相输入比例放大电路 如图3.4所示。 R33 D10K+12 40ΩR31μA741 R32Us2Us1 10K -12图3.4放大电路 信号电压通过电阻R32加到运放的同相输入端，输出电压Us2通过电阻R31 和R33反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。 同相比例运算电路的特点如下: 1、输入电阻很高，输出电阻很低。 2、由于vN= vP= vS，电路不存在虚地(因为N点的电压被流过R31的电流 i1抬高了)，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。 根据虚短、虚断的概念有运放同相端与反相端电压相等电流为零。 于是求得同相放大器的电压放大倍数为: Us2R33Ckf,,1， (3-1) Us1R31 可见，同相比例放大器运算电路的放大倍数KF>1，当R31趋近正无穷，KF=1, 放大器构成一个等幅、同相的电压跟随器。同相放大器运算电路具有输入阻抗高 的特点。 14 B C B A Title SizeNumberRevision A B 论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB Date:24-Jun-2013Sheet of 4123 File:C:\Users\Administrator\Desktop\ 234 1 3.5 滤波电路 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负 载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成 的各种复式滤波电路。滤波电路作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分， D保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。 C1该系统采用压控电压源型二阶低通滤波电路对放大电路输出的电压信号进 C行滤波，二阶滤波电路如图3.5所示。 +12 0.01uFD R4R5 μA741 1K1KUs10 0.01uFV2 C2 R6Us9-12 1K R7 1K 图3.5滤波电路 压控电压源型二阶低通滤波电路特点: 将简单的二阶低通滤波电路中接地的电容C1端该接到集成运放的输出端， 便得到压控电压源二阶低通滤波电路。电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈。 当信号频率趋于零时，由于C1的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱;当信号频 率趋于无穷大时，由于C2的电抗趋于零，因而Up(s)趋于零。所以，只要正反馈 引入得当，就既可能在f=f0时使电压放大倍数数值增大，又不会因正反馈过强而 产生自激振荡。同相输入端电位控制由集成运放和R4、R5组成的电压源，二阶 低通滤波器电路的频率特性为:fo=1/2πRC。 15 B C B A Title SizeNumberRevision A B 论文最终牛Drawn By:B\刘庆论文引脚\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB Date:10-Jun-2013Sheet of 1234 File:C:\Users\Administrator\Desktop\ D +5V R9 +12V2 100KR51 μA741Us3R53V1R52 Ub 100K R54-12 123420KR56 200Ω R55 20KRL23.6 V/I转换电路 Is1 该系统采用由运放构成的V/I转换电路，它由运算放大器及晶体管V1、V2组成。V1构成倒相放大级，V2构成电流输出级。Ub为偏置电压，用以进行零位平移由于电路采用电流并联负反馈，因此具有较好的恒流性能。 V/I转换电路如图3.6所示。 C D 图3.6 V/I转换电路 利用叠加原理，可求出在Us3、Ub及输出电流Is1作用下，运算放大器的同相输入及反相输入端电压。电路将0-10V电压信号转换成0-10mA。 考虑只有输入电压Us3作用时，因R55>RL2，故有 R55U,,U (3-2) s3R，R5155 由于R51=R52、R55=R54，则 BR54I,(U,Ub) (3-3) S1S3RR5256C 16 A B A RSizeevisionTitle B 论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDBDate:22-Jun-2013Sheet of Number File:C:\Users\Administrator\Desktop\1234 34 21 D 3.7 I/V转换电路 I/V转换电路用于将输入电流信号转换为与之成线性关系的输出电压信号。 该系统采用同相输入型I/V转换电路。 同相输入型I/V转换电路如图3.7所示。 R46 +1215.3K R43μA741 5.1KUs4R44R45 250Ω3.9KD 图3.7 I/V转换电路 Is1-12 输入电流Is1首先经过电阻R44变为输入电压。加到运算放大器的同相输入 端，经过同相比例放大后得到输出电压: R46(3-4) UIsR,(1，)4144sR43 R44值根据电流输出器件对负载的要求确定，一般为几百欧数量级。当R44 确定后，可根据Is1和Us4的范围决定R46、R43的值。为避免偏置电流造成误 差，要求两个输入端对地的电阻值相等，即: RR4643R, (3-5) 45R，R4643 本系统要将0-10mA的输入直流电流转换为0-10V的输出直流电压，R44=250欧， 取R43=5.1k，则R46=15k+0.3k，R45=3.9K.由于采用同相端输入，因此，电路中 的运放应选用共模抑制比较高的运算放大器。 17 C B C B A Title SizeNumberRevision A B 论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB Date:20-Jun-2013Sheet of 4123 File:C:\Users\Administrator\Desktop\ D 1234 +12V3.8 隔离电路 +5VC3 +12该系统采用线性隔离放大电路对I/V转换电路输出端电压进行隔离放大。 +12 R25μA741μA741线性隔离放大电路由两运放、两光耦构成的电流串联负反馈电路。输入信号1K VLC2加入到运放N1的反相端，N1的输出电流同时加到两个光耦合器VLC1和VLC2。Us5R26 R24经VLC2耦合的信号经过跟随器N2缓冲隔离后输出，提高了电路的负载能力。N21KUs4N1100K经VLC1耦合的信号由集电极输出接到运放N1的同相端、形成负反馈。电容C3D 用于防止运放的自激震荡。为获得更好的特性，电路采用两个同型号的光耦合器-12 -12VLC1输入端串联，组成差分负反馈，来补偿光耦的非线性电流传输系数。两光耦虽然本身具有一定的非线性，但是非线性程度相同，故产生相消作用。为获得更好的特性，常采用双耦合器，两光耦集成在一个芯片内，可保证其特性基本一致。线性光耦隔离放大电路如图3.8所示。 C GND 图3.8线性隔离放大电路 图3.8利用理想运放虚短虚断的概念，又对于特性一致的两个光耦，其电流传输特性系数相同，故输出电压: CR26U,U,(U,U)(3-6) S521S4R25 该系统同样需要一个非线性隔离电路对单片机输出信号进行隔离，将隔离后的信号传送给电磁阀驱动电路进而驱动电磁阀。非线性隔离电路前电路把输入电 B压信号转换成与之成正比的电流信号，经光耦合器耦合到后级，光耦合器中的硅 18 B A 论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234 A Title SizeNumberRevision B Date:22-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\ 234 1 D +12V R39D 1K C+5V NPN 1KR40μA741Ui+12 μA741 U0 -12 VLC5 光敏晶体管输出电流信号，运放把电流信号转换成电压信号。非线性隔离电路使R38 1K用晶体管补偿光耦合器的非线性。即便如此，在要求较高时任难以消除光耦合器 -12的非线性。原因之一是晶体管的非线性与光耦合器的非线性不完全一致。非线性隔离电路如图3.9所示。 +5V-12 C B 图3.9非线性放大隔离电路 3.9 A/D转换电路 该系统采用由芯片ADC0809构成的A/D转换电路。 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 IN0,IN7:8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求:信号单极性，电压范围是0,5V，若信号太小，必须进行放大;输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 19 B AA Title SizeNumberRevision B论文最终牛Drawn By:B\刘庆论文引脚\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB Date:12-Jun-2013Sheet of 1234 File:C:\Users\Administrator\Desktop\ U4 Us62621P1.0IN-0msb2-120P1.1 2-2Us122719P1.2IN-12-318P1.3 2-4288P1.4IN-22-515P1.5地址输入和控制线:4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALEU5A2-6WR114P1.62IN-32-7为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行0锁存，17P1.73lsb2-821IN-4经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，7EOCD3IN-5用于选通IN0,IN7上的一路模拟量输入。 74HC0025U6AADD-A4243WR数字量输出及控制线:11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内IN-6ADD-B74HC02231ADD-C52CD_0809部寄存器清零;下跳沿时，开始进行A/D转换;在转换期间，ST应保持低电平。IN-722ALEU7AEOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束;否则，表明正在进3 GND1691ref(-)ENABLE行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换74HCO262RDSTART+5V1210ref(+)CLOCK得到的数据。OE,1，输出转换得到的数据;OE,0，输出数据线呈高阻状态。 ADC0809D7,D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时 钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF(，)， VREF(,)为参考电压输入。 2DADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S52单片机直接相连。初始化 3CLK时，ST和OE信号全为低电平。送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。是否转换完毕，我们根据EOC1234信号来判断。当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给 单片机了。A/D转换电路如图3.10所示。 RD P2.1 C D +5V +5V U9AU8A 255DQQCDSDCDSD1414 ALE3CLK 66QQ SW-PBSW-PB 图3.10 A/D转换电路 +5V+5V 20 B C A B 论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234 A Title SizeNumberRevision B Date:23-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\ 3.10 显示电路 在单片机应用系统中经常使用发光二极管来显示，发光二极管简称LED (Light Emitting Diode)。LED的价格便宜，而且配置比较灵活，与单片机的接口1234也比较方便。单片机中经常使用7段LED来显示数字，也就是用7个LED构成 字型“8”，并另外用一个圆点LED来显示小数点，也就是说一共有8个LED， 构成了“8.”的字型。7段LED分共阴级和共阳极两种，实际中，各个型号的7 段LED的管脚配置可能不会是一样的，在实际应用中要先测试一下各个管脚的配 置，再进行电路原理图的设计，本系统选用7段共阳极。 本系统需要四位静态显示电路对漏水位置进行监控显示，选用7447芯片组成 四位数码管静态显示电路。7447是一块BCD码转换成7段LED数码管的译码驱 DD动IC，7447的主要功能是输出低电平驱动的显示码，用以推动共阳极7段LED 数码管显示相应的数字。当LT，RBI，BI，端接高电平时，从DCBA端输入BCD 码时，从abcdefg端输出相应的数码管显示码。 每一位数码管的公共端分别连接到一个NPN三极管的集电极。通过单片机的 IO口控制三极管的基极来选通数码管。高电平选通。而四位数码管的8个段是连 在一起的，都连接到7447的输出端。在使用前还应注意一点，就是要把P7总的 选通跳线接上。三极管和7447是由单片机的I/O口来控制。 显示电路如图3.11所示。 7131111DPYDPYDPYDPYaaaa Aa1122a2a2a2abbbbBb2113333ccccfbfbfbfbCc gggg6104444ddddDd495555eeeeececececR1e 3156d6d6d6dffffLTfPA05147dp7dp7dp7dpggggRB1gPA18888 dpdpdpdp7447PA2PA3 +5 Q11Q12Q13Q14 PA44.7K PA5CC+5PA6 PA7 图3.11显示电路 21 BB AA Title SizeNumberRevision B Date:20-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234 3.11电源电路 该系统的供电系统由电源电路实现，根据该系统的设计要求，本系统设计三个电源电路，分别为+5V直流稳压电源的设计和?12V、+24V直流稳压电源的设计。 +5V直流稳压电源的设计，直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现+5V电压稳定输出。 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。直流稳压电源一般思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络最后经过稳压网络。以全波整流电路作为整流网络，以极性电容作为滤波网络，采用固定式三端集成稳压电路设计制作连续可调的双极型直流稳压电源。交流，经桥堆整流、大电容滤波后分别经过集成稳压块作用得到+5V的直流输出。 其中: 电源变压器:是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 整流电路:整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。各滤波电容C满足RC,(3~5)T/2，或中T为输入交 流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。 稳压电路:稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。 +5V直流稳压电源的主要技术指标: ? 输入电压交流220v，输出直流电压Uo=+5v ? 输出电流Io=1A 22 D 1234 DD C 1234 CC D 1234 B BB DD1Vin +5V直流稳压电源如图3.12所示。 D9 C 7805 2+5V+5V 1.5A GND3 T1C12C13++2200uC10100uC11 0.10.1AC220V 50Hz TRANS1图3.12 +5V直流稳压电源 +12v7812 +5V直流稳压电源与+24V 电源设计类似不做过多介绍，?12V直流稳压电源T2 相同思路是让输入电压先通过电压变压器，再通过整流网络，然后经过滤波网络C14C16C18C20AA0.33uF100uF0.1uF最后经过稳压网络，需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。?12V直1000uFD8流稳压电源如图3.13所示。 12Vin+12CC C15C17+24V0.33uFC19Title GND1000uF100uFC21A3TRANS5 0.1uFSizeNumberRevisionT3C28C30++~220v 2200uC29100uC31B-12v0.10.1AC220VDate:25-Jun-2013Sheet of 50HzGNDFile:H:\新建文件夹\今天刘庆答辩了\漏水总图\Backup of Backup of Drawn By:漏水图一.DDB123Vin-12 1234TRANS1 7912NSizeumberRevision B图3.13 1?12V直流稳压电源 论文最终牛Drawn By:B\刘庆论文引脚\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234Date:9-Jun-2013 Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\ +24V电源如图3.14所示 B CW7824 12Vin+24V GND3 图3.14 +24V直流稳压电源 BB 23 A AA TitleTitle SizeNumberRevision B Date:25-Jun-2013Sheet of File:H:\新建文件夹\今天刘庆答辩了\漏水总图\Backup of Backup of Drawn By:漏水图一.DDB 1234 3.12电磁阀的选择 电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件，属于执行器;通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在电动调节阀隔磁套管内的铁芯完成，不存在动密封，所以外漏易堵绝。电动阀力矩控制不易，容易产生内漏，甚至拉断阀杆头部;电磁阀的结构型式容易控制内泄漏，直至降为零。所以，电磁阀使用特别安全，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。电磁阀本身结构简单，价格也低，比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。更显著的是所组成的自控系统简单得多，价格要低得多。由于电磁阀是开关信号控制，与工控计算机连接十分方便。在当今电脑普及，价格大幅下降的时代，电磁阀的优势就更加明显。 安装时应注意阀体上箭头应与介质流向一致。不可装在有直接滴水或溅水的地方。电磁阀应保证在电源电压为额定电压的15%-10%波动范围内正常工作。接管时注意，密封材料不可使用过量，如螺纹连接时，接管外螺纹长度不可超过电磁阀内螺纹的有效长度，并在外螺纹前端半螺距处用锉刀倒棱，自螺纹2牙处开始缠绕密封带，否则过量的密封带或粘结剂残渣进入电磁阀的内腔会引起故障。与电磁阀相关的电源控制线路及设施，如继电器、开关和接触器等应连接牢固、不得有松动或振动，电气回路要接入相应的保险线，作为电气回路的保护，否则将影响电磁阀的正常工作或损坏。 根据管道参数选择电磁阀通径规格，按照办公大楼输水管道内径尺寸和流量要求来确定通径(DN)尺寸。接口方式，一般>DN50要选择法兰接口。根据流体参数选择电磁阀的:材质、温度组。选用耐腐蚀电磁阀和全不锈钢;食用超净流体:选用食品级不锈钢材质电磁阀。本系统流体为自来水所以选用水阀2WT250-25 常开电磁阀，电压规格AC220V、DC24较为方便。2W型水用电磁阀是自动控制系统中常见的管路开关元件，被广泛应用于是有、化工、冶金、纺织、环保以及其他各个工业部门的管路装置中，完成系统中水、液体、油类等介质的自动控制，实现节能和程序控制的自动化，电磁阀如图3.15所示。 24 图3.15 2WT250-25电磁阀 表3.2 2WT250-25技术参数 型号 2WT250-25 公称通径 25mm Cv值 12m2/h 压差范围 0-0.8Mpa 适用介质 水、油、瓦斯 型式 常开型 使用流体粘滞度 20CST以下 介质温度(?) -5-80? 环境温度(?) -5-60? 材质 黄铜 形态 隔膜式 流动方向 单向 连接形式 螺纹 类型(通道位置) 直通式 电压规格 AC 220V,DC 24V, 零部件及配件 阀体 25 1234 DD CC BB 3.13电磁阀驱动电路 电磁阀是用来控制流体方向的自动化基础元件,通常用于机械控制和工业阀 门, 对介质方向进行控制, 从而达到对阀门开关的控制。本方案中水管在一般状 态下是畅通的, 所以选择常开型的电磁阀, 先导阀接受电控制信号开关后带动主 阀动作, 切断水管,从而避免漏水状况的进一步恶化。由于单片机输出控制信号为 TTL电平,不能直接控制电磁阀动作, 需要增加驱动电路。 +24V驱动电路如图3.16所示。 12+24V R62+5V 5KR614K+5V R60D11 510ΩR65电磁阀 Uo 1KR62 5KR63R64D102K10K10V AA D9IFR540LED VLC12 Title SizeNumberRevision 图3.16 驱动电路 B Date:24-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB1234图3.16为驱动24V直流电磁阀的驱动电路:此电路已经在实际应用中，稳 定，可靠。此电路驱动24V的电磁阀，电流只能在2A左右，不能太大，因为Vgs 只有5V，IRF540没有达到完全的导通状态，如果要增大电流得重新设计驱动电 路，使Vgs在10V左右才能充分发挥IRF540的驱动能力。经计算此电路可以满 足该系统的设计要求。 电路采用光电耦合器将控制信号输出电路与电磁阀驱动电路隔离,从而抑制 驱动电路的高频干扰进入控制电路部分, 以保证其正常工作。电阻 R64 和二极 管在电磁阀关闭时构成放电通路,以防止功率三极管损坏,它们和电磁阀线圈组成 消弧电路。 26 D1234 +5V R70 1234 P2.3 DDR69 1K C 3.14报警电路 该系统检测到漏水信号需要报警提示漏水信息，本系统选用蜂鸣报警。 GND C蜂鸣器选择有源蜂鸣器, 其内部集成了多谐振荡器,只需要在外部施加必要的 直流电平即可发生, 其驱动及控制电路简单。蜂鸣器俗称喇叭，是广泛运用于各D 种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多运用场合。同时驱动 发光二极管,在检测到漏水时点亮二极管。电路图如图3.17、3.18所示。 +5V R68 1K P2.2 R67 1K图3.17声音报警 GND C B B C 图3.18 闪光报警 27 B A A B Title SizeRevision SizeNumberRevisionB B论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDBDate:24-Jun-2013Sheet of 论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB Date:24-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\12341234File:C:\Users\Administrator\Desktop\ A A Title Number D 1234 D C C 8255 344PA0BD0PA0333PA1D1PA1322PA2D2PA23.15 单片机I/O扩展 311PA3D3PA33040PA4D4PA42939PA5由于该系统单片机外围电路比较多、比较复杂需要使用的单片机引脚也很多，D5PA52838PA6D6PA6所以对本系统单片机进行引脚的扩展。本系统使用8255可编程并行接口芯片扩展2737PA7D7PA7RD5I/O口，具体电路图如图3.19所示。 RD74LS373WR618PB0WRPB0 P0.032919PB1D0Q0A0PB1P0.145820PB2 D1Q1A1PB2P0.276P2.7621PB3 D2Q2CSPB3P0.389PC01422PB4D3Q3PC0PB4 P0.41312PC11523PB5D4Q4PC1PB5P0.51415PC21624PB6 D5Q5PC2PB6P0.61716PC31725PB7D6Q6PC3PB7 P0.71819PC413D7Q7PC41PC512 QEPC5ALE11PC611LEPC6 PC710PC7 B 图3.19 I/O扩展电路 8255A是INTEL公司生产的一种通用可编程并行I/O接口芯片。它有3个并 行端口，分别称为PA、PB、PC口，其中PC口又分为高4位口和低4位口两部 份。它们都可以通过软件编程来设置各I/O口的工作方式。 并行端口PA、PB、PC三个端口都为8位，都可被编程为输入或输出两种方 A式，但它们在结构和功能上有差异。PA口有一个8位数据输出锁存器/缓冲器和 一个8位数据输入锁存器，可编程为输入/输出或双向寄存器;PB口有一个8位 输入/输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器(不锁存)，可编程为输入或输 出，但不能双向输入/输出;PC口有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数 据输入缓冲器，可分为两个4位口使用。它除了作为输入输出口外，还可作为PA、 TitlePB口工作于选通方式时的状态控制信号。 SizeNumberRevision B 论文最终牛Drawn By:B\刘庆论文引脚\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDBDate:9-Jun-2013 Sheet of 28 1234File:C:\Users\Administrator\Desktop\ A 1234 DD CC 3.16 RS485通信电路 RS,485串行总线接口标准以差分平衡方式传输信号，具有很强的抗共模干 扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备。工业现场控制系统+12V+5 中一般都采用该总线标准进行数据传输，而且一般采用RS,485串行总线接口标 准的系统都使用8044芯片作为通信控制器或各分机的CPU。8044芯片内部集成R71R72 2K1K了SDLC，HDLC等通信协议，并且集成了相应的硬件电路，通过硬件电路和标 准协议的配合，使系统的通讯准确、可靠、快速。利用单片机本身所提供的简单D3RXD 串行接口，加上总线驱动器如SN75179等组合成简单的RS,485通讯网络。 +5常用的RS,485总线驱动芯片有SN75175，SN75176，SN75179。SN75179TIL117 485A芯片有一个发送器和一个接收器的双向通信芯片，非常适合作为RS,485总线驱R80+12V+5R77动芯片。本设计选用SN751769。SN75179接口电路如图3.20所示。 203.3K+5BBD1 R73R74751761K2K 18RVCCR7827REB120 36D4DEA45DGNDD2 75179 R79TXDTIL1173.3K485BR81 +12V R75 1K +5 U5 P2.4 TIL117 R76 2K AA图3.20 RS485接口电路 29 Title SizeNumberRevision B Date:22-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234 1234 DD CC 由于该系统负责整栋大楼的漏水检测监控，所以需要多个系统进行通信。在 由单片机构成的多机串行通信系统中，一般采用主从式结构:从机不主动发送命 令或数据，一切都由主机控制。并且在一个多机通信系统中，选计算机作为主机， 各台从机之间不能相互通讯，即使有信息交换也必须通过主机转发。 当总线上没有信号传输时，总线处于悬浮状态，容易受干扰信号的影响。将 总线上差分信号的正端A+和+5电源间接一个10K的电阻;正端A+和负端B-间 7517975176+5+575176接一个10K的电阻;负端B-和地间接一个10K的电阻，形成一个电阻网络。当1881RXDRXDRVCCVCCR+P2.42772总线上没有信号传输时，正端A的电平大约为3.2V，负端B-的电平大约为1.6V，REBBRE3663P2.4DEAADE4554即使有干扰信号，却很难产生串行通信的起始信号0，从而增加了总线抗干扰的DGNDGNDDTXDTXD 75179能力。 75179+57517681RXD采用RS,485构成的多机通讯原理框图如图3.21所示。 VCCR72BREP2.463ADE 54GNDDTXD 75179+575176 BB81RXDVCCR72BRE P2.463ADE54GNDDTXD 75179 +57517681RXDVCCR 72BREP2.463ADE 54GNDDTXD 75179+575176 81RXDVCCR72BREP2.4 63ADE54GNDDTXD 图3.21 多机通信 由于RS,485通讯是一种半双工通讯，发送和接收共用同一物理信道。在任 意时刻只允许一台单机处于发送状态。因此要求应答的单机必须在侦听到总线上 呼叫信号已经发送完毕，并且没有其它单机发出应答信号的情况下，才能应答。 AA半双工通讯对主机和从机的发送和接收时序有严格的要求。如果在时序上配合不 好，就会发生总线冲突，使整个系统的通讯瘫痪，无法正常工作。 30 Title SizeNumberRevision B Date:22-Jun-2013Sheet of File:C:\Users\Administrator\Desktop\论文最终牛Drawn By:B111\刘庆 毕业设计电总图\刘庆修改总图\漏水总图\Backup of Backup of 漏水图一.DDB 1234 本系统上位机采用计算机实现多个单片机的通信。需要选择一个RS232转RS485接口转换器，本系统选择型号为HY-813的RS232转RS485转换器，HY813应用起来非常简单，只需要找到RS485通讯系统的两个输出端口RS485A和RS485B，将其连接到HY813转换器之后连接计算机就可以工作，HY-813如图3.22所示。 图3.22 HY813 表3.3 HY813技术参数 HY813 型号 接口特性 兼容EIA/TIA的RS232、RS485标准 电气接口 RS232端DB9孔、RS485端D9针 工作方式 异步半双工差分传输 传输介质 双绞线或屏蔽线 传输速率 300-115.2KBPS 外形尺寸 63mm*33mm*18mm 使用环境 -40?-80? 传输距离 1800米(RS485端)15米(RS232端) 31 1234 DD +5V 10K10K10K10K10K10K 1234 3.17键盘电路 K0PC0 K1PC1 本系统主机选择6按键独立式键盘K0、K1、K2、K3、K4、K5分别切换办 K2PC2公大楼一楼、二楼、三楼、四楼、五楼、六楼监控画面。从机选择独立式8按键+5VK3键盘，K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12、K13分别切换对数据中心底层地板、PC3 K4PC410K10K10K10K10K10K10K10K电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水监控画CC K5面， 由于控制系统比较庞大，控制所需要的按键也比较多，所以系统采用独立式PC5K6PB0按键电路。按下键帽时，按键内的复位弹簧被压缩，动片触点与静片触点相连， K7PB1按键两个引脚连通，接触电阻大小与按键触点面积及材料有关，一般在数十欧姆 K8PB2DD以下;松手后，复位弹簧将动片弹开，使动片触点与静片触点脱离接触，两引脚 K9PB3返回断开状态。具体电路如图3.23、3.24所示。 K10PB4 K11PB5 K12PB6 K13PB7 图3.23 主机键盘电路 BB CC 图3.24 从机键盘电路 32 AA BB Title SizeNumberRevision B Date:25-Jun-2013Sheet of File:H:\今天刘庆答辩了\漏水总图\Backup of Backup of Drawn By:漏水图一.DDB 1234 AA Title SizeNumberRevision B Date:25-Jun-2013Sheet of File:H:\今天刘庆答辩了\漏水总图\Backup of Backup of Drawn By:漏水图一.DDB 1234 第4章 软件设计 4.1 主程序流程图 系统控制软件采用循环扫描时,实时监测水传感器状态。如果检测到传感器 异常,启动声光报警电路。如果周围有人,确认是否发生了漏水, 则可以手动关闭 进水阀门;如果周围没有人, 系统在报警5s内启动电磁阀控制电路自动切断进水 阀门, 等待人员前来解决问题。 其中单片机的软件流程图如图4.1所示。 开始 初始化 扫描漏水信号 N 是否漏水 Y 数据远传声光报警 延时5S 关闭电磁阀 返回 图4.1 主程序流程图 33 4.2 A/D转换电路流程图 由芯片ADC0809构成的A/D转换电路流程图如图4.2所示。 开始 初始化 启动A/D转换 N 是否A/D转换完成 N Y N 输出数据 延时 返回 图4.2 A/D转换流程图 34 4.3 显示电路流程图 由单片机控制LED的亮灭和无线数据的接收(数据通过无线模块接收后，单 片机的串行接口收到数据并传到主控芯片7447中处理，当有无线数据传到时，优 先处理接收数据。 显示屏程序流程图如图4.3所示。 开始 初始化设置 漏水信号采集 模块化处理 N 判断是否漏水 N Y N 显示泄露位置 返回 图4.3显示子程序流程图 35 4.4 RS485通讯程序流程图 RS485 是异步半双工的通讯总线。主机处于主导和支配地位，定时发出监控命令，等待从机的应答。从机处于 侦听状态，不能主动往总线发送数据，在接收到主机发送 的一帧信息后，首先判断地址码是否本机地址，如果此帧 信息的地址码和本机地址相同，则继续处理命令码和数据，如果此帧信息的地址码和本机地址不同，则忽略。主机流程图如图4.4所示。 开始 串口初始化 N N 通信测试正确? Y N 给从机发送命令 接受从机数据 N CRC校验正确? N Y N 从机返回错误代码? YN N N 正常处理 返回 图4.4主机流程图 36 RS485接收数据流程图如图4.5所示。 开始 数据采集 打开发送控制CLR P2.4 写SBUF N N T1=1? Y N 延时T秒 N 发送完毕, N Y N 关闭发送控制 SETB P2.4 返回 图4.5发送流程图 接收完一个主机监控命令后，先进行校验，如果校验正确则执行接收的监控命令，并根据命令回送相应的应答帧。任何时刻只能有一个从机处于发送状态，但主机发送时所有从机都必须处于接收状态。 延时T秒的取值 (1) 传送地址帧时，T>2X(1/波特率),可以选取T=2.5X(1/波特率)。 (2) 传送数据帧时，T>1X(1/波特率)，可以选取T=1.5X(1/波特率)。 RS485接收数据流程图如图4.6所示。 37 开始 SETB P2.4 处于接受态 N R=1? N Y N 延时T秒 读SBUF N N 接收完毕, Y N 返回 图4.6接收流程图 38 第5章 监控界面设计 5.1 大楼管道监控 本系统选择的每个线式水浸传感器可以检测50米长度管道，监控大楼每层主要输水管道大概在200米左右，所以每层布置4个线式水浸传感器用于检测漏水管道。管道监控示意图如图5.1、5.2、5.3所示。 图5.1 分支管道 图5.2 主管道 39 图5.3双层管道 5.2 数据中心底层地板监控 对数据中心底层地板管线进行监控，由于数据中心地板面积大概40平方米面积，需要一个线式水浸传感器就可以满足要求;侦测泄漏源头可以挑选特定的报警模块适应具体应用,并且可以方便地增加和修改现有系统。 地板监控示意图如图5.4所示。 图5.4地板监控 电信室、暖通空调设备区、电力室、储存室、大水槽与屋顶具体监控方案与 与以上两种类似，不一一列举。 40 5.3 总体监控 列举办公大楼一层，具体监控示意图如图5.5所示。 图5.5总体监控示意图 5.4 系统连接示意图 本设计系统针对整栋办公大楼的漏水检测，列举其中空调柜机、恒温恒湿空 调、风机盘管机组连接示意图，具体示意图如图5.6所示。 图5.6系统连接示意图 41 第6章 结论 本设计是以RS485通信方式的漏水检测控制系统。下节点完成现场检测、控制、记录、报警，同时在网上远传。上节点完成远程监控。本系统是以单片机为核心部件配合相应外围电路构成的漏水检测控制系统，本系统用于办公大楼对数据中心底层地板、电信室、暖通空调设备区、管道、电力室、储存室、大水槽与屋顶等漏水检测。 主机采用计算机，从机以单片机AT89S52为主控制器，由信号处理模块、A/D转换模块、报警模块、显示模块、电源模块、键盘模块，电磁阀驱动模块等外围电路组成。软件部分由控制软件和单片机汇编程序组成。通过硬件和软件的协调工作，泄露发生时，系统能及时检测到漏水信号并通过显示电路和报警电路显示泄露点并报警，通过电磁阀驱动电路关闭相应的水阀。系统工作于三种状态:正常、液体渗漏、线缆中断;系统能自动检测显示状态，当故障发生后，系统能自动关闭相应管道的阀门;同时进行报警，同时报警信号上传至监控室。本系统采用MCGS设计界面，用于显示检测画面，当出现故障时，相应显示画面自动跳出，显示故障点，实现对整栋办公大楼的模拟监控。 本系统性能稳定、硬件器件使用少、成本低廉、具有推广意义，软件部分功能全面，操作简单，结合当代最流行最科学的定位式检测模式很好的对办公大楼实时监控。 42 参考文献 [1] 朱兆优等.智能仪器原理与设计[M].第一版. 北京:北京航空航天大学出版 社(2005，3. 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[16] 张国雄.测控电路[M](北京:机械工业出版社(2007，7(第二版( [17] 刘春艳.供水管网漏损分析及应对措施.城镇供水.2012，2 [18] Xinlei Guo,kailin Yang,Yongxin Guo.Leak detection in pipelies by exclusively frequency domain method.Science China Technological Sciences,2011,Vol.55(3) [19] Anonymous.Uniwersity devises quick way to find water leaks.2012,Vol. .55(3) [20] Hu Y.Hubble D.W.Factors contributing to the failure of asbestos cement Water mains.Canadian Journal os Civil Engineering,2007,34 43 致谢 历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的指导老师表示最衷心的感谢～ 感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正～ 44 附录II #include < reg51.h > #include < intrins.h > sbit K1 =P1^0 ; sbit K2 =P1^1 ; sbit BEEP =P2^1 ; unsigned char PWM=0x7f ; void Beep(); void delayms(unsigned char ms); void delay(unsigned char t); void main() { P0=0xff; TMOD=0x21 ; TH0=0xfc ; //1ms延时常数 12M TL0=0x18 ; //频率调节 TH1=PWM ; //脉宽调节 TL1=0 ; EA=1; ET0=1; ET1=1; TR0=1 ; while(1) { do{ if(PWM!=0xff) {PWM++ ;delayms(10);} else Beep() ; } while(K1==0); do{ if(PWM!=0x02) 45 {PWM-- ;delayms(10);} else Beep() ; } while(K2==0); } } // 定时器0中断服务程序. void timer0() interrupt 1 //控制低电平 { TR1=0 ; TH0=0xfc ; TL0=0x66 ; TH1=PWM ; TR1=1 ; P0=0x00 ; //启动输出 } // 定时器1中断服务程序 void timer1() interrupt 3 //控制高电平 { TR1=0 ; P0=0xff ; //结束输出 } //蜂鸣器子程序 void Beep() { unsigned char i ; for (i=0 ;i<100 ;i++) { delay(100) ; 46 BEEP=!BEEP ; //Beep取反 } BEEP=1 ; //关闭蜂鸣器 delayms(100); } // 延时子程序 void delay(unsigned char t) { while(t--) ; } void delayms(unsigned char ms) //延时1ms { unsigned char i ; while(ms--) { for(i = 0 ; i < 120 ; i++) ; } } #include #include sbit S1=P3^4; sbit S2=P3^5; sbit S3=P3^6; sbit S4=P3^7; unsigned char flag1,flag2,flag3,flag4; unsigned char temp,i; void delay(unsigned int z) { unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=100;y>0;y--); } void main() 47 { TMOD=0x01; //设置定时器T0为工作方式1 TH0=(65536-10000)/256; //定时器赋初值 TL0=(65536-10000)%256; EA=1; //开总中断 ET0=1; //开启定时器T0中断 TR0=1; //启动定时器T0 while(1) { if(flag1==1) { P2=0xfe; delay(500); temp=P2; for(i=0;i<8;i++) { if(flag1==1) { temp=_crol_(temp,1); P2=temp; delay(500); if(i==7) i=0; } } } if(flag2==1) { P2=0x7f; delay(500); temp=P2; for(i=0;i<8;i++) { if(flag2==1) { 48 temp=_cror_(temp,1); P2=temp; delay(500); if(i==7) i=0; } } } if(flag3==1) { if(flag3==1) { P2=0x0f; delay(1000);} if(flag3==1) { P2=0xf0; delay(1000);} } if(flag4==1) P2=0xff; for(i=0;i<10;i++) { if(flag4==1) { P2=~P2; delay(1000); } } } } } void timer0() interrupt 1 //定时器T0中断服务 { TH0=(65536-10000)/256; //T0重新装初值 TL0=(65536-10000)%256; if(S1==0) //检测是否是S1按下 { 49 delay(5); //软件延时消抖 if(S1==0) //再次检测S1是否确实按下 { while(!S1); //松手检测 flag1=1; //设置标志位 flag2=0; flag3=0; flag4=0; } } if(S2==0) { delay(5); if(S2==0) { while(!S2); flag1=0; flag2=1; flag3=0; flag4=0; } } if(S3==0) { delay(5); if(S3==0) { while(!S3); flag1=0; flag2=0; flag3=1; flag4=0; } } 50 if(S4==0) { delay(5); if(S4==0) { while(!S4); flag1=0;flag2=0;flag3=0;flag4=1; } } } #include #define uchar unsigned char #define LCM_Data P0 #define Busy 0x80 //用于检测LCM状态字中的Busy? sbit RW=P2^1; //定义引脚 sbit RS=P2^0; sbit EN=P2^2; sbit int1=P3^3;//定义管脚功能 //sbit cs=P3^2; //使能端 sbit wr=P3^6; //写端口 sbit rd=P3^7; //读端口 unsigned char disp[4]={0,0,0,0}; unsigned char _adc; void dataproc(unsigned char); void display(unsigned); void delay1ms(char); unsigned char adc0809(); unsigned char v='v'; unsigned char adc0809( ) //读AD0809子程序 { unsigned char addata,i; rd=1; wr=1; int1=1; //读ADC0809 前准备 51 P1=0xff; //P1全部置一准备 //cs=0; wr=0; wr=1; //启动ADC0809开始测电压 while(int1==1); //查询等待A/D转换完毕产生的INT(低电平有效)信号 rd=0; //开始读转换后数据 i=i; i="i"; //无意义语句，用于延时等待ADC0809 读数完毕 addata=P1; //读出的数据赋与addate //while(1); rd=1; //cs=1; //读数完毕 return(addata); //返回最后读出的数据 } #include #include #define unsigned char uchar #define unsigned int uint /* 通信命令 */ #define __ACTIVE_ 0x01 // 主机询问从机是否存在 // 主机发送读设备请求 #define __GETDATA_ 0x02 #define __OK_ 0x03 // 从机应答 #define __STATUS_ 0x04 // 从机发送设备状态信息 // 缓冲区长度 #define __MAXSIZE 0x08 #define __ERRLEN 12 // 任何通信帧长度超过12则表示出错 uchar dbuf[__MAXSIZE]; // 该缓冲区用于保存设备状态信息 uchar dev; // 该字节用于保存本机设备号 sbit M_DE = P1^0; // 驱动器使能，1有效 sbit M_RE = P1^1; // 接收器使能，0有效 void get_status(); // 调用该函数获得设备状态信息，函数代码未给出 void send_data(uchar type, uchar len, uchar *buf); // 发送数据帧 bit recv_cmd(uchar *type); // 接收主机命令，主机请求仅包含命令信息 void send_byte(uchar da); // 该函数发送一帧数据中的一个字节，由send_data()函数调用 52 void main() { uchar type; uchar len; /* 系统初始化 */ P1 = 0xff; // 读取本机设备号 dev = (P1>>2); TMOD = 0x20; // 定时器T1使用工作方式2 TH1 = 250; // 设置初值 TL1 = 250; TR1 = 1; // 开始计时 PCON = 0x80; // SMOD = 1 SCON = 0x50; // 工作方式1，波特率9600bps，允许接收 ES = 0; // 关闭串口中断 IT0 = 0; // 外部中断0使用电平触发模式 EX0 = 1; // 开启外部中断0 EA = 1; // 开启中断 /* 主程序流程 */ while(1) // 主循环 { if(recv_cmd(&type) == 0) // 发生帧错误或帧地址与本机地址不符，丢 弃当前帧后返回 continue; switch(type) { case __ACTIVE_: // 主机询问从机是否存在 send_data(__OK_, 0, dbuf); // 发送应答信息，这里buf的内容并未 用到 break; case __GETDATA_: len = strlen(dbuf); send_data(__STATUS_, len, dbuf); // 发送设备状态信息 break; default: 53 break; // 命令类型错误，丢弃当前帧后返回 } } void READSTATUS() interrupt 0 using 1 // 产生外部中断0时表示设备状 态发生改变，该函数使用寄存器组1 { get_status(); // 获得设备状态信息，并将其存入dbuf指向的存储区，数据 最后一字节置0表示数据结束 } /* 该函数接收一帧数据并进行检测，无论该帧是否错误，函数均会返回 * 函数参数type保存接收到的命令字 * 当接收到数据帧错误或其地址位不为0时(非主机发送帧)，函数返回0，反 之返回1 */ bit recv_cmd(uchar *type) { bit db = 0; // 当接收到的上一个字节为0xdb时，该位置位 bit c0 = 0; // 当接收到的上一个字节为0xc0时，该位置位 uchar data_buf[__ERRLEN]; // 保存接收到的帧 uchar tmp; uchar ecc = 0; uchar i; M_DE = 0; // 置发送禁止，接收允许 M_RE = 0; /* 接收一帧数据 */ i = 0; while(!c0) // 循环直至帧接收完毕 { RI = 0; while(!RI); tmp = SBUF; RI = 0; if(db == 1) // 接收到的上一个字节为0xdb { 54 switch(tmp) { case 0xdd: data_buf[i] = 0xdb; // 0xdbdd表示0xdb ecc = ecc^0xdb; db = 0; break; case 0xdc data_buf[i] = 0xc0; // 0xdbdc表示0xc0 ecc = ecc^0xc0; db = 0; break; default return 0; // 帧错误，返回 } i++; } switch(tmp) // 正常情况 { case 0xc0: // 帧结束 c0 = 1; break; case 0xdb: // 检测到转义字符 db = 1; break; default: // 普通数据 data_buf[i] = tmp; // 保存数据 ecc = ecc^tmp; // 计算校验字节 i++; } if(i == __ERRLEN) // 帧超长，错误，返回 return 0; } /* 判断帧是否错误 */ 55 if(i<4) // 帧过短，错误，返回 return 0; if(ecc != 0) // 校验错误，返回 return 0; if(data_buf[0] != dev) // 非访问本机命令，错误，返回 return 0; *type = data_buf[1]; // 获得命令字 return 1; // 函数成功返回 } /* 该函数发送一帧数据帧，参数type为命令字、len为数据长度、buf为要发 送的数据内容 */ void send_data(uchar type, uchar len, uchar *buf) { uchar i; uchar ecc = 0; // 该字节用于保存校验字节 M_DE = 1; // 置发送允许，接收禁止 M_RE = 1; send_byte(dev); // 发送本机地址 ecc = dev; send_byte(type); // 发送命令字 ecc = ecc^type; send_byte(len); // 发送长度 ecc = ecc^len; for(i=0; i说明

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