水塔水位控制Word格式文档下载.docx
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在本次设计中，我们小组首先进行了硬件电路的设计，包括了A/D转换器的选择，单片机型号的选择，LED显示器的选择及整体的连接设计。
然后进行了软件的设计，即通过绘制系统流程图并根据其编写程序。
最后，绘制出整体的电路原理图。
目录
第1章硬件电路设计
1.1各元器件的设计与选择
1.1.1水位传感器的设计·
·
4
1.1.2单片机型号的选择·
1.1.3A/D转换器的选择·
5
1.1.4LED显示管的选择·
6
1.1.5水力电磁阀的选择·
1.1.6水泵的简介·
7
1.2系统总原理图
1.2.1系统总体结构图·
11
1.2.2系统电路原理图·
12
第2章软件设计
2.1程序设计思路·
13
2.2程序流程图的绘制·
2.3源程序代码·
14
第3章课程设计体会·
18
参考文献·
19
第一章硬件电路设计
1.1.1水位传感器的设计
众所周知，纯净水几乎是不导电的，但自然界存在的人们日常使用的水会含有一定的Mg2+、Ca2+等离子，它们的存在使水导电。
基于上述原理与现象，我们小组所设计的水位传感器如下所示：
如上图所示，传感器S1，S2和A处于同一水平面（位于最底部），而S3处于欠水状态的最低处，S4处于满水状态的最低处。
当水塔处于无水状态时，四个水位传感器与A均不导通，即均不与+5V电源相连，输出为0，此时，满足S1=0水塔处于无水状态的要求；
当水塔水位漫过S2，处于少水状态时，S2与A导通，从而与+5V电源相连，输出为1，此时，满足S2=1，水塔处于少水状态的要求；
当水塔水位漫过S3，处于欠水状态时，S3与A导通，从而与+5V电源相连，输出为1，此时，满足S3=1，水塔处于欠水状态的要求；
当水塔水位漫过S4，处于满水状态时，S4与A导通，从而与+5V电源相连，输出为1，此时，满足S4=1，水塔处于满水状态的要求。
综上所述，该水位传感器满足任务要求。
1.1.2单片机型号的选择
在本次设计中，选择的单片机型号为8031。
8031是最常见的MCS51系列单片机之一，是Intel公司早期的成熟的单片机产品，应用范围涉及到各行各业。
其引脚图与各引脚的功能如下所示：
1.1.3A/D转换器的选择
本次设计中，A/D转换器的作用是将四个水位传感器输出的模拟电压转换为数字电压输入8031，即需要4个输入通道，而ADC0809具有8个输入通道，满足要求，故选用ADC0809，其与8031的接口图如下所示：
1.1.4LED显示管的选择
在本次设计中采用八段共阴极的LED数码显示管，其结构图如下所示：
其原理很简单，是通过同名引脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮从而显示不同字形的。
例如，若在共阴LED管得SP、g、f、e、d、c、b、a引脚上分别加上7FH控制电平（即SP上为0伏，不亮；
其余为TTL高电平，全亮），则LED显示管显示字形“8”。
1.1.5水力电磁阀的选择
为了能成功控制水泵及出水口的开断，必须将单片机输出的电平信号经放大电路后，通过电磁阀来带动水泵与出水口。
此类阀结构简单，成本低，根据设计的不同可变换成多种不同原理的产品，其出现代替了很多手动产品及结构复杂高成本现代化新产品。
经查找资料，本次课程设计选用ZCS水用电磁阀。
这种电磁阀设计为橡胶密封，故对工作介质的清洁度降低，启动迅速，性能可靠等特点，适用于以水或液体为工作介质的管路中作为通断。
其主要应用范围为：
机械、医疗、消防、空调、灌装、电厂、石油、化工、冶金、食品、环保、城市等行业。
1.1.6水泵的简介
水泵是每个家庭必不可少的生活工具，虽然大多数人并没有认识到这一点，但这确是事实。
很多人对水泵一无所知。
（1）水泵的分类
水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类，有时根据需要也按使用部门、用途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。
1）按使用部门分：
有农业用泵（农用泵）、工作用泵（工业泵）和特殊用泵等。
2）按用途分：
有水泵、砂泵、泥浆泵、污水泵、污物泵、井用泵、潜水电泵、
喷灌泵、家用泵、消防泵等。
3）按动力类型分：
有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、
机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。
4）按工作原理分：
有离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵、射流泵、容积泵（螺
杆泵、活塞泵、隔膜泵）、链条泵、电磁泵、液环泵、脉冲
泵等。
（2）选择水泵的主要参数
水泵参数是指泵工作性能的主要技术数据，包括流量、扬程、转速、效率和比转数等。
1）流量（Q）
泵的流量是指单位时间内所排出的液体的数量。
通常泵的流量用体积计算，以Q表示，单位为米立方米/时（）、立方米/秒（）、升/秒（），也可用重量计，以G表示，单位为吨/时（t/h）、吨/秒（t/s）、千克/秒（kg/s）。
G与Q的关系：
G=r×
Qr-液体重度（）。
因水的重量近似1000，故1=3.6=3.6（t/h）
2）扬程（H）
泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。
以H表示，实质上就是水泵能够扬水的高度，又叫总扬程或全扬程。
单位为米液柱高度，习惯上省去“液柱”，以米（m）表示。
泵的总扬程由吸水扬程与出水扬程两部分组成，因此总扬程=吸水扬程=出水扬程但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程，因此：
吸水扬程=实际吸水扬程+吸水损失扬程
出水扬程=实际出水扬程+出水损失扬程
损失扬程=吸水损失扬程+出水损失扬程
总扬程=实际扬程+损失扬程
由于水泵铭牌上标明的扬程是上述水泵的总扬程，因此不能误认为铭牌上的扬程是实际扬程数值，水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。
因此在确定水泵扬程时，这一点要特别注意。
否则，如果只按实际扬程来确定水泵的扬程，订购来的水泵扬程就低了，那可能会降低水泵的效率，甚至打不上水来。
损失扬程与管路上的水管和附件种类（低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管）、数量、水管内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系，这一点在管路设计和选配水管和附件时也应注意。
3）允许吸上真空高度（Hs）
允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程，也就是泵的吸水扬程（简称泵的吸程），包括实际吸水扬程与吸水损失扬程之和。
以Hs表示，单位为米（m）。
允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数，安装水泵时，应使水泵的吸水扬程小于允许吸上真空高度值，否则安装过高，就吸不上水或生产气蚀现象。
如生产气蚀，不仅水泵性能变坏，而且也可能使叶轮损坏。
4）转速（n）
转速是指泵叶轮每分钟的转数，以n表示，单位为转/分（r/min）。
每台泵都有一定的转速，不能随意提高或降低，这个固定的转素称为额定转速，水泵铭牌上标定的转速即为额定转速。
如泵运转超过额定转速，不但会引起动力机超载或转不动，而且泵的零部件也容易损坏；
转速降低，泵的效率就会降低，影响水泵的正常工作。
5）比转数（ns）
在前述水泵型号中，有些型号的组成部分有比转数这个参数。
比转数与转速是两个概念，水泵的比转数，简称比速，常用符号为ns。
水泵的比转数是指一个假想的所谓标准水泵叶轮的转数，这个假想的水泵与真实水泵的叶轮各部分都几何相似，而在消耗功率为0.735千瓦、扬程为1米、流量为0.075立方米/秒时所具有的转数。
叶轮形状相同或相似的水泵比转数相同，叶轮形状不相同或不相似的水泵比转数不相同。
如轴流泵比转数比混流泵大，混流泵比转数也是反映水泵特性的综合性指标。
此外，要注意比转数大的水泵，其转速不一定高；
比转数小的，转速不一定低。
大流量、低扬程的水泵，比转数大，反之则小。
一般比转数较低的离心泵，其流量小、扬程高；
而比转数较高的轴流泵，其流量大、扬程低。
（3）水泵故障原因
1）水泵在启动时不出水
A、在启动前未注水或未注满水。
应停泵重新将水注满。
B、吸水高度过大p应降低吸水高度，使不超过6米。
C、吸水管漏气或有气泡，应检查吸水管，消灭漏气。
D、水龙头堵塞，应清理水龙头。
E、转数太低，检查动力情况。
2）启动后，水泵排水量很小
A、叶轮进水口被杂物堵塞，叶轮损坏或被堵塞；
检查水泵第一段，清理杂物或更换叶轮。
B、水龙头局部被堵塞；
检查清理。
C、吸水管路接头不严密；
检查接头对口，上紧或换垫。
D、叶轮的筋磨损，口环密封圈磨损过大；
检查确认后，更换口环密封圈。
E、盘绠箱漏气；
更换盘绠箱。
3）水龙头突然掉水
A、水龙头露出水面；
停泵。
B、水龙头被堵塞；
停泵清理。
4）电动机电流过大
A、启动时排水闸门末关严；
启动时注意。
B、平衡环板倾斜太大或零件有卡住现象；
检查内部，把不正常部分修好。
C、转动部分调整得不正确，向吸水方向串，动过大，使叶轮抵住口环；
先将叶轮转子推到进水侧的顶点，并应根据刻线检查。
D、对轮接合不正或皮圈过紧；
找正处理。
5）乏水管泄水太多跑高压水
A、平衡盘尾套与串水套间隙扩大；
检查处理，必要时更换其中一个零件。
B、橡胶平衡环的装配不适当，未被支架或加紧圈压住，在加紧圈下未加橡皮绳；
取下支架，重新装配平衡环。
6）运转时泵有震动
A、水泵和电动机中心未对好；
检查调整。
B、水管固定的不正确；
C、支架轴承间隙大；
D、轴弯曲；
检修，更换新轴。
E、叶轮或平衡盘歪斜；
检修。
F、地脚螺丝松弛，基础不紧固；
拧紧地脚螺栓或研究解决基础问题。
7）轴承发热
A、油不干净或油量不足；
清洗轴承，换油或加油。
B、油圈不转或不灵活；
检查处理。
C、轴瓦间隙太小；
适当调整（加垫或刮瓦）。
D、盘经发热盘绠装得太紧或未浸透
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