职业技术学院毕业设计题目智能水塔水位控制器学生姓名专业应用电子指导教师班级0 _2010年6月26日目录第一章前言 (2)第二章功能说明，结合功能框图 (3)第三章使用操作说明 (5)第四章原理图分析主要部分工作原理 (7)第五章 PCB板制作 (9)第六章主要芯片资料应用说明 (11)第七章程序框图及说明 (15)第八章调试数据记录表及调试故障现象及其解决方法 (16)第九章心得体会 (20)第十章致谢 (22)第十一章参考文献 (23)第十二章附录（源程序） (24)第一章前言目前我国水资源已经相当的匮乏，如何节约用水也成为了电子爱好者设计制作的焦点。
现有的二级供水方式，既先用水泵从水井中抽到蓄水池中供用户使用，要求蓄水池的水位必须保持一定的高度，还需要防止水的溢出。
可是现在市售的都是传统的水位控制器，多以浮球式、触点式为主，可靠性不好，有着无法改进的致命缺点，如：无水位显示，无电机保护，可靠性不高，控制精度改进度不大，寿命不长……相对于机械式水位控制器，电子式的水位控制器有着无可比拟的优点：添加水位显示电路、电机保护电路、强制性手动开、关机电路可以达到水位显示、简单的电机保护、水位自动控制，控制精度是传统机械式水位控制器的几何倍。
本控制器采用了高效率、高稳定性、低功耗的ATMEL80s51单片机，具有水位状态显示、抽水时间显示、并有故障检测功能。
集高效、高精度、高稳定性、低功耗、高性价比、良好的人机交流界面、操作简便、显示直观以及低功耗等功能于一体的智能水塔水位控制器无疑将会家用水位控制器极具竞争力的一匹黑马。
第二章 功能说明，结合功能框图结构方框图（-）本产品控制部分采用低电压，高性能CMOS8位微处理器ATMEL 的AT89S51，该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，功能十分强大并且价格低廉。
水位开关采用三组带环行磁铁的密封在水管中的干簧管,磁铁在水的浮力作用下吸合干簧管而使之导通,灵敏度很高。
工作电压： 220V ±10%消耗功率： 0.1W （待机） 2W （工作） 控制输出功率：≤6.6KW 水位控制精度： ±5cm 短期使用环境温度： －40~75度 短期使用环境湿度： 5%~95%稳定使用环境温度： －20度~50度 长期使用环境湿度： 35%~80% 误 差 ： <1%2.1 各部分的设计：2.1.1 水位开关的设计：三个水位开关由三个钢簧管组成。
控制部分状态指示灯报警装置水位开关 潜水泵按键 数码管显示分别安装在水塔的高，中，低部位。
最高是停止抽水，最低是启动抽水，中间是起时间报警保护水泵作用。
2.1.2 潜水泵的选择：水泵为单相水泵。
潜水泵安装在水源内部。
2.1.3 设计按键部分：复位按键，维护按键，模式按键，功能按键，电源开关。
复位按键设计在内部。
维护按键，模式按键，功能按键，电源开关按键都安装在外部。
2.1.4 数码管显示设计：抽水时间和次数，由一个四位数码管显示2.1.5 报警器的设计：以低电平触发。
当电机出现空转，欠压，失压，水源缺水以及系统电路出现故障时，进行自动报警并且自动控制电机停止运转。
2.1.6 状态指示灯设计：当红、黄、绿三灯同时亮起时显示水位已满，红灯闪烁表示高水位警告显示，红灯亮表示高水位正常显示，黄灯亮表示中水位显示，绿灯亮表示低水位正常显示，绿灯闪烁表示低水位警告，红黄绿三灯同时闪烁表示水源缺水报警。
2.1.7 控制部分：按下电源开关后，本产品开始自动检测，若无故障则开始工作，检测水塔内的水位，若水位过低则绿灯闪烁，自动启动水泵开始抽水直到水满，数码管开始显示抽水时间，水位过中间时黄灯会亮，当水抽满时三盏等全亮；如果水位正常则本产品进入待机状态。
第三章使用操作说明3.1 产品操作简介：三盏灯常亮高水位警告红灯闪烁水满红灯常亮高水位正常黄灯常亮中水位显示绿灯常亮低水位正常绿灯闪烁低水位警告三灯闪烁水源缺水报警指示灯功能表（一）本产品为智能化水位自动控制器，接同电源后无须任何操作即可自动工作。
如有必要也可通过按键在任何正常工作情况下强制开启停止水泵。
产品面板上有三个按键，左边一个红色带锁的维护键，中间一个绿色点触式模式键、和右边一个绿色点触式按键，内部还有一个复位按键，按下复位键则恢复默认设置。
四个数码管分别显示和记录抽水次数、时间。
当红、黄、绿三灯同时亮起时显示水位已满，红灯闪烁表示高水位警告显示，红灯亮表示高水位正常显示，黄灯亮表示中水位显示，绿灯亮表示低水位正常显示，绿灯闪烁表示低水位警告，红黄绿三灯同时闪烁表示水源缺水报警。
操作规程：按下电源开关后，本产品开始自动检测，若无故障则开始工作，检测水塔内的水位，若水位过低则绿灯闪烁，自动启动水泵开始抽水直到水满，数码管开始显示抽水时间，水位过中间时黄灯会亮，当水抽满时三盏等全亮；如果水位正常则本产品进入待机状态。
用水时，数码管全部显示横杠，三盏指示灯显示相应的水位，灯的显示情况与水位状况如下所示：本产品的水位为自动控制，在水位过低时可自动抽水，水满则自动停机。
若想进入手动状态，在抽水状态下按下红色维护键，再按下功能键就停止抽水，再按一次则再次启动水泵抽水；在待机状态下按下红色维护键，再按一次功能键就启动水泵抽水，再按一次则停止抽水。
注意：在水已经满了的时候，按启动键无效，不能手动启动水泵。
在不抽水的用水期按下维护键，数码管显示00-00，可通过功能键可以翻阅以前的抽水次数和时间。
当出现了一些程序错误不能正常工作的时候，按下内部的复位键则可以解决大部分的问题。
按下复位键的同时再按下模式跟功能按键1S以上则清除所有数据，恢复出厂状态。
第四章 原理图分析主要部分工作原理4.1 电源部分采用了常用的三端稳压电路。
通过变压器将220v 的市电降成12v 的交流电，经过D1~D4桥堆和2200UF 电容进行整流、滤波，通过0.1uf 电容滤出高次谐波，得到了波形叫平稳的13.2v 左右的直流电，通过7812后得到了非常平稳的12v 直流电；再经过一次相同的稳压过程得到了纹波系数更小的5v 直流电。
整个电路的输出功率也完全可以达到本厂品的需求。
P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSE N 29AL E 30E A 31+VCC40RST 9XT AL 218XT AL 119P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717GND 20C51G N D 1G N D 2G N D 3G N D4N I5N I 6N I 7+V C C824C 0410K10KVin1G N D2Vo ut37812+12V1234*12MH33PF33PF10K 10K10K 10K 0.1UF0.1UF 0.1UF 4.7K 4.7K 4.7K 330+5V10K 10K5101k 1k 1k红灯黄灯绿灯4.7kNPN+12v2200u f 2200u f 0.1u f0.1u f+12V0.1u f470uf Vin1G N D2Vo ut3780510012+12v+5v+5V200200200200200200200a bc d e f g 200d pa b c d e f g d p1234J17CON41234J16CON4+5v+5vPNP200200200NPNBUZ Z E R27PNPPNP+5v10K12345678J-8CON812345678J15CON84.7K 12J100CON2s 112a 11f 10s 29s 38b7s 46g 5c 4p3d 2e 1J1000CON2PNP200S 1a f S 2S 3be d d pcg S4R?RE S2D?L E D12345678J-8CON812345678J-9CON8+5V 12345678J-8CON8a b c d e f g d ps1s2s3s412345678J11CON8+5VD100DIODE +5VFR 10011223455+5v+5v原理图（-）4.2 主面板: 主要是由TA89S51、24C04存储芯片和一些外围电路构成主要由小电流控制大电流。
由三个水位开关分别装在水塔的“上，中，下”三个水位。
当水塔水位在底水位时，底水位传感器信号输入给TA89S51 P2.5-P2.7,然后TA89S51通过P3.7控制光耦来控制水泵抽水,直到水塔抽满，水泵才停.在抽水的过程中4位数码管显抽水时间,和的抽水的次数.4.3 TA89S51各引脚所对应外电路如下：P0.0~P0.7 数码管驱动P1.0~P1.2 按键控制输入端P1.3~P1.5 指示灯输出端P1.6~P1.7 接24C204第5、6脚P2.0~P2.4 数码管位选信号输出P2.5~P2.7 传感器信号输入P3.7 接光耦第2脚4.4 24C04各引脚功能：第1、2、3、4、7脚接地第8脚接电源4.5 光耦各引脚功能：第1脚5v电源第2脚P3.7第3脚悬空第4脚三极管Q5基极第5脚12v电源第6脚悬空第五章 PCB板制作5.1 主面板PCB：5.2 控制与显示PCB：5.3 电源部分：5.5 电路板的选用：选用环氧树脂板, 环氧树脂与铜箔有极好的粘合力,同箔的附着强度与工作温度高,可以在260度的焊锡熔中不起泡。
也可使用覆铜聚四氟乙烯玻璃布层压板。
不同的材料有不同的特点，由调试中可能多次更换元件，所以要考虑到铜箔的粘合力。
5.6 布线注意事项：布线的好环直接影响着放大器的性能，不好的线路板，会使信号产生歧变，产生本底噪音生尖峰脉冲干扰等，为了尽避免上述影响，线路板在线出尽量做到：5.6.1 接照信号的传输路径由小到大的顺序在电路板上合路的布置各各元器的位置，尽量缩短各元器件之间的距离，以减少外部干扰的引入和不必要的干扰。
5.6.2 在供电线路中，大电流通过的路径应尽量度设计得实一些，以降低电源内阻，使电流能顺利通过。
5.6.3 在供电线路中，应尽量避免大电流的印刷电路式导线交布置在小电流通路的中间或附近，以免造成对小电流的干扰。
5.6.4 走线时，应尽量走大于90度直角的线以防止产生尖峰脉冲造成干扰。
5.6.5 在设计电线时，尽量使星型供电方式，而且地的低尽量离滤波电的地端近。
，5.6.6 大功率元件与小功率元件尽量分开布线。