传感器→控制器（单片机）→阀门开关

福万葱 2019-03-21 08:43:15

我是小白，请问一下，有没有大佬能够仔细解释一下电信号怎么往后传递？自己合适的开关元器件？十分感谢！

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1 绪论随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中。并且目前，我国住宅小区楼房自来水供水系统主要采用高塔供水，即在楼顶或者另外建设的高塔上面建个蓄水池以保证用户水压的恒定。目前大多数的住宅小区都是采用人工加水的办法，即当水用完的时候，就人工开启水泵进行加水，十分不便。所以这一切问题的存在，都在呼唤一种简单经济的高塔水位检测报警控制系统的诞生。传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,而自动控制系统, 依据用水量的变化自动调节系统的运行参数,保持水压恒定以满足用水要求, 从而提高了供水系统的质量。此装置成本低，安装方便，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。本次设计--- 基于单片机的液位控制器设计，利用单片机为控制核心，设计一个对供水箱水位进行监控的系统。根据监控对象的特征，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制固态继电器的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设定值时，要求报警，断开继电器，控制水泵停止上水；检测值若低于下限设定值，要求报警，开启继电器，控制水泵开始上水。现场实时显示测量值，从而实现对水箱液位的监控。液位控制器的硬件主要包括由单片机、液位传感器、键盘电路、数码显示电路、A／ D转换器、报警电路、控制水泵电路等。设计的主要内容是：基于单片机实现的液位控制器是以8051芯片为核心，由键盘、数码管显示、A／D模数转换、筒式电容传感器，电源和控制部分等组成。工作过程如下：水箱(水塔)液位发生变化时，即把电容变化量转化成电压信号；该信号经过反相比例运算放大电路放大后变成幅度为0～5 V标准信号，送入A／D转换器，A／D转换器把模拟信号变成数字信号量，由单片机进行实时数据采集，并进行处理，根据设定要求控制输出，同时数码管显示液位高度。通过键盘设置上限值,下限值。该系统控制器特点是直观地显示水位高度，可任意控制水位高度。 2 本课题主要研究内容本设计是采用8051单片机为核心芯片，及其相关硬件来实现的水体液位控制系统，在用液位传感器测液位的同时，CPU循环检测传感器输出状态，并用3位八段LED显示液位高度，检测液位数据,实施报警安全提示，当水体液位低于用户设定的值时，系统自动打开泵上水，当水位到达设定值时，系统自动关闭水泵。 2.1系统硬件总体方案系统的原理是采用电容式液位传感器对液面进行控制，并把液位状态通过模数转换器 ADC0809传到单片机中，再通过3位八段LED显示器显示出液位的测量值及报警安全提示。用LED显示是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水泵，需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。 2.2设计的研究进程本设计第3章主要介绍了核心芯片8051及ADC0809转换芯片、MC14499芯片、74ls373芯片、LED数码管、X25045芯片，对他们的端口、功能与用途进行介绍。第4章主要介绍了系统的硬件设计，包括液位传感器设计，显示电路设计，键盘电路设计，继电器控制水泵加水电路，报警电路，电源电路，看门狗电路，对它们的原理、结构和电路连接进行了，在此我着重介绍了本设计所使用的传感器，因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用，尤其对检测精确度起着重要的作用。第5章介绍了整个系统的软件设计。 3 主要芯片介绍 3.1核心芯片8051单片机计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。它是在MCS- 48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。系统的原理是采用电容式传感器测量液体的液位值,通过单片机的转换与分析在LED上显示及输出控制；根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关水泵,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。图3-1 8051管脚图上图是8051的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的

本系统主要由单片机和GSM短信模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。 (1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数。 (2)本震动防盗报警系统由震动传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。 (3)系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，设置在监测点上的震动传感器变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至STC89C51 单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。 (4)系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。

基于单片机的防盗报警器课程设计报告基于单片机的防盗报警器课程设计摘要：基于社会安全保障的需要，电子报警这门综合技术的正在不断的发展。与此同时，红外技术已成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片机 AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。关键词：单片机；红外传感器；数据采集；报警电路 1 设计任务与要求 (1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数。 (2)本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。 (3)系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声[1]。 (4)红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。 2 方案设计 2.1 总体设计思路本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、 单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图2总体设计框图所示：图2总体设计框图处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟 10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警[4]。 2.2 具体电路模块设计 2.2.1 热释电红外传感器原理本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图 3所示, 在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过NPN的转化，输出OUT为低电平。图3 热释电红外传感器原理图 2.2.2 放大电路的设计如图4所示为最基本的放大电路，Vi是输入电压信号，Vo是输出放大的电压信号。图4 放大电路图 2.2.3 时钟电路的设计 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件

软件学院课程设计报告书课程名称 ARM体系结构与编程设计题目基于单片机红外报警系统专业班级嵌入式软件08-2班学号 0820010202 姓名冯雪连指导教师崔丽群 2010年 12月 "目录 " " " "1 设计时间 1 " "2 设计目的 1 " "3 设计任务 1 " "4 设计内容 1 " "4.1本系统的设计方案 1 " "4.1.1系统概述 2 " "4.1.2 功能模块 3 " "4.1.2具体电路模块设计 4 " "4.1.3 系统硬件电路的选择及说明 7 " "4.3 软件的程序实现 7 " "4.2.1 主程序工作流程图 7 " "4.2.2软件仿真 9 " "5 总结与展望 10 " "程序源代码： 11 " "参考文献 23 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "1 设计时间 " "2010年12月20日-12月24日 " "2 设计目的 " "随着时代的不断进步 ,人们对环境的安全性提出更高的要求 ,很多小区都安装了智能报警系统 " ",大大提高了小区的安全程度 ,有效保证居民的人身财产安全.目前国内使用的各类防盗、保安 " "报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础.而这里所设计的被动 " "式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器.这种热释电红外传感器能以非接触" "形式检测出人体辐射的红外线 ,并将其转变为电压信号,同时 " ",它还能鉴别出运动的生物与其它非生物.热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于" "自动控制、接近开关、遥测等领域. " "本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、安装比较方便，而且防盗性能比较 " "稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时它 " "的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件 " "设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电" "路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。 " "3 设计任务 " "1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数 " "。 " "2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关" "的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能 " "。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。 " "3.系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有" "人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光 " "谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL " "电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声[1]。 " "4.红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此 " "类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当 " "然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。 " "4 设计内容 " "4.1本系统的设计方案 " "4.1.1系统概述 " "1．AT89C51简介 " "AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and " "Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 " "是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复 " "擦除1000次。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，ATMEL的AT89C51是 " "一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C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。如图4-1所示。 " " " "图4-1 AT89C51引脚 " "2 .系统设计简介 " "本系统采用了热释电红外线传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比 " "较稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同时 " "它的信号经过单片机系统处理后方便和PC

智能燃气灶控制系统 2.1 设计思路压力传感器通过测量外界的压力通过放大电路输出电流信号，经A/D转换器进行模数转换后给单片机，单片机进行算法处理将压力传感器的输出信号和测量的压力对应起来并实时显示在LED灯上，当所测压力大于一定值时，电磁阀打开并实现对燃气灶进行供气；当所测压力小于给点值时，电磁阀关闭，因此，燃气灶就得不到供气。供气之后单片机又会控制脉冲点火器进行点火，当燃气灶点燃时温度传感器输出经信号调节电路（放大电路、模数转换），送给单片机处理，同理单片机进行算法处理关闭脉冲点火器。否则，单片机将控制脉冲点火器一直点火。 2.2 原理设计（1）、当燃气灶感受到外界压力（设定值）时（或超过设定值），压力传感器输出的信号通过信号调节电路，送到单片机，经单片机处理，输出信号控制外围电路打开电磁阀给燃气灶通燃气，延时1s控制脉冲点火器点火。然而，当燃气灶没有感受到压力时或压力没有达到设定值时，系统则不会工作。（2）、燃气灶有没有点燃，通过温度传感器来判断。温度传感器输出经信号调节电路（放大电路、模数转换），送给单片机处理，若没点燃则继续点火，若点燃则关闭脉冲点火器。系统组成原理图如下：智能燃气灶控制系统全文共18页，当前为第1页。图2.1 系统组成原理图智能燃气灶控制系统全文共18页，当前为第1页。 2.3 硬件设计（1）感受压力部分：通过压力传感器感受压力，再通过运算放大器放大信号，模数转换送给单片机处理。当没有压力时或者压力没有达到预定值，电磁阀、脉冲点火器均不工作。由于压力传感器要避免温度的影响，所以将压力传感器放置在燃气灶与桌面接触的底脚上。（2）点火部分：本部分由继电器，脉冲点火器两部分组成。继电器是用于实现用弱电来控制强电，其目的是减小脉冲点火器产生的高压脉冲对单片机的影响。脉冲点火器的工作还需外界电源供电。（3）控制电磁阀部分：本部分通过单片机输出信号控制继电器再控制再控制电磁阀的开关。控制电磁还需外界供电。由于电磁阀要么全开要么全闭，通燃气的大小由燃气灶的那个可旋转阀门控制，本系统默认打开的阀门打开50%，火候的大小由人工控制，通过旋转燃气灶上的阀门来调节火候的大小。（4）检查点燃与否部分：本部分是通过热电偶温度传感器来检查。热电偶感受燃气灶出火处的温度，对应输出一个数值经运放放大模数转换，送达单片机进行处理。若点燃，热电偶输出数值高于软件设定的值，则脉冲点火器不工作；若没点燃，热电偶输出数值低于软件设定的值，则脉冲点火器继续点火直到点燃。（5）模数转换部分：本部分由ADC0809这块芯片来实现，其作用是将压力传感器和热电偶温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号供给单片机进行处理。（6）发光二极管部分本部分作用是通过发光二极管的亮灭来判断哪个部分在工作与否。 2.4 软件设计（1）定义程序中所需要的各种数据类型（无符号整型，无符号字符型），定义所需单片机与外围电路连接的I/O口。（2）延时函数的编写，为后面所需的延时部分调用。（3）模数转换部分程序的编写。由于系统有两路模拟信号（压力传感器，热电偶温度传感器信号）的出入，所以需要编写两次模数转换。其编写需要按照ADC0809的时序进行编写。笔者在这就不说明，读者自己查阅相关资料。智能燃气灶控制系统全文共18页，当前为第2页。（4）主函数的编写。本部分的作用是将之前模数转换所得到的数值进行处理。当得到的压力传感器的数值大于或等于某个数值时，则执行I/O口的输出，控制继电器从而控制电磁阀，脉冲点火器；当得到的热电偶温度传感器数值大于或等于某个数值时，则执行I/O的输出，控制继电器从而控制脉冲点火器。当压力数值达到设定数值时由于电磁阀，脉冲点火器工作需要间隔一段时间，所以需要调用延时函数进行延时处理。智能燃气灶控制系统全文共18页，当前为第2页。对本系统进行试验，没有重物在上面时，电磁阀关闭，脉冲点火器不工作。当把一个重物压在燃气灶上后，系统中的电磁阀打开给燃气灶供气，1s后脉冲点火器工作。当点燃时热电偶检测到的温度达到设定值时，脉冲点火器停止点火。当重物从燃气灶上拿下时，电磁阀关闭。 3 基于单片机智能燃气灶控制系统的硬件设计 3.1 硬件分析（1）AT89C51单片机： AT89C51是一种带4K字节 FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种2k字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。本设计采用的是最为常用的51型单片机，主要作用就是用来控制电磁阀和脉冲点火器。然而，由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在芯片中，ATMEL的AT89C51又是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性

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