鱼塘水位水质自动控制系统硬件设计1、鱼塘水位水质自动控制系统硬件结构鱼塘水位水质自动控制系统如图3-1所示：测氧1J33F1=t-AD620=_3*O+5ViV iTiFiTpy1/ a n工KM1/ a n工KM1/ a n工KM图3-1硬件结构设计图2、水位检测和水质检测、报警等接口电路水位、含氧量检测和接口电路为了便于实现水位检测功能，用三个开关来作用，正常情况时，开关断开, 给单片机的信号是低电平（即0）,单片机此时不发出命令；浮球随水位的涨落， 当水位到达下限水位时，开关SQ1闭合，这时单片机检测到P0.0为高电平（即 1）, P1.0发出命令，执行机构让灌水机进水；当水位到中限，此时水位正好， SQ2闭合，这时单片机检测到P0. 1为高电平，给单片机一个停水信号，Pl. 1输 出停水信号，停机；当水位涨到上限水位时，SQ3闭合，单片机检测到P0.2为 高电平后，排水机开始工作，到达SQ2时，停机。当测氧传感器输出一个高电平 给单片机的P0. 4脚，P1.4输出信号，氧气泵启动，一段时间后，泵停。1. 报警接口电路为了避免系统发生故障时，水位失去控制造成严重后果，在超出、低于警戒 界水位时，报警信号直接从高、低警界水位电极获得。单片机P0.0端口为启动 电机命令输出端口，P0.0=l为高电平，与电机的另一端接地导通，启动电机工 作；P0. 1二1为高电平，反之，电机停止工作。水位过高时P0. 2=1为高电平，排 水电机启动；当P1. 3为高电平时蜂鸣器报警。水位超过高警戒水位，单片机控 制系统使电机停止转动，向鱼塘内供水工作也停止。2. 存储器扩展接口电路为了便于系统扩展，存放大容量应用程序，系统设计扩展-片程序存储器, 用于存放源程序代码。74LS373用于锁存地址，单片机的P0. 0P0. 7通过复 用方式分别接锁存器74LS373的DOD7和存储器2732的D0D7端，地址锁存 信号线ALE接锁存器的0E端，通过软件设置实现地址和数据信息的传输，锁存 器的输出端0Q007与存储器地址线A0A7相连，剩余的3根地址线A8All 接P2. 0P2. 2.单片机选通引脚丽接存储器0E端，因只扩展一片存储器，片 选端CE接地。3. 3键盘及其接口技术3. 3. 1键盘输入的特点键盘实质上是一组按键开关的集合。通常，按键所用开关为机械弹性开关, 均利用了机械触点的合断作用。一个电压信号通过机械触点的断开、闭合过程, 其波形如图3-3-1所示。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会 马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴有 一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5-lOms,这是 一个很重要的时间参数，在很多场合都要用到。鱼塘的水位初级检测电路相当于 键盘输入，因此要采取消抖措施。3. 3. 2按键的确认键的闭合与否，反应在电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示 闭合的话，那么低电平则表示断开，所以通过电平的高低状态的检测，便可确认 按键按下与否。鱼塘水位的检测根据这一原理，达到检测控制水位的目的。当浮 球上浮和下降，使开关闭合和断开，来给单片机高低电平。3. 3. 3消除按键抖动的措施1. 硬件消抖(1) 双稳态消抖双稳态消抖电路用两个与非门构成一个RS触发器。当按键未按下时，输出 为1,当键按下时，输出为0.此时即使因按键的机械性能，使按键因弹性抖动而 产生瞬时不闭合(抖动跳开b),只要按键不返回原状态a,双稳态电路的状态不 改变，输出保证为0,不会产生抖动的波形。就是说即使b点的电压波形是抖动 的，单经双稳态之后，其输出为正规的矩形方波，这一点很容易通过分析RS触 发器的工作过程得到验证。(2) 滤波消抖电路因为RC积分电路具有吸收干扰脉冲的作用，所以只要选择好适当的时间常 数，让按键抖动信号通过此滤波电路，便可消除抖动的影响。当K未按下时，电容两端电压为0,与非门输出为1.当K按下时，由于C 两端电压不能突变，即使在接触过程中出现抖动，只要C两端的充电电压波动不 超过门的开启电压(TTL为0.8V左右)，门的输出将不会改变，这可通过适当选 取Rl、R2和C的值来实现。同样，K在断开过程中，即使出现抖动，由于C两 端电压不能突变，它要经过R2放电，只要C两端的放电电压波动不超过的门的 关闭电压，门的输出也不会改变。所以，关键在于R1、R2和C时间常数的选取， 必须保证C由稳态电压充电到开启电压或关闭电压的延迟时间大于或等于lOmso 这既可由计算确定，也可由实验确定。2. 软件消抖如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，因此常采用软件的方法进行消抖。在 第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序后再确认该键电平是否 仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平则确认为真正有键按下，从而消除 了抖动的影响。