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單片機(jī)水塔水質(zhì)監(jiān)控器設(shè)計(jì)

作者:七彩流星雨   來(lái)源:本站原創(chuàng)   點(diǎn)擊數(shù):  更新時(shí)間:2014年04月21日   【字體:
確定選題:據(jù)我所見(jiàn)鄰居生活都是用井水的。下雨時(shí)雨水下滲,水里雜質(zhì)含量大,抽到水塔里后時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)在水塔積一層水垢,清洗麻煩;有時(shí)抽到泥沙損壞水泵;有時(shí)抽滿(mǎn)水人不知道,繼續(xù)抽浪費(fèi)了地下水;關(guān)鍵時(shí)候遇到枯水期抽不上水。基于這四點(diǎn)我決定了這個(gè)選題


本作品設(shè)計(jì)目的和基本思路:目的是更好地幫助人們利用地下水資源;減少清洗水塔的次數(shù);合理抽取井水,避免枯水期沒(méi)有日常用水;以低成本低價(jià)格應(yīng)用于老百姓家中。思路是從井水的渾濁度、水塔和井的水位高低監(jiān)測(cè)獲取參數(shù),控制抽水機(jī),水井枯水期來(lái)時(shí)提醒人們,并預(yù)先抽滿(mǎn)水塔。當(dāng)抽水中渾濁度過(guò)高時(shí),則會(huì)停止抽水,等待水自然澄清,緊急用水時(shí)還可以通過(guò)按鍵人工強(qiáng)制抽水


項(xiàng)目摘要本系統(tǒng)是一個(gè)全自動(dòng)化水塔管理電子設(shè)備,減少清掃水塔的次數(shù),用水更合理更有保障,能夠充當(dāng)家用水塔的管家婆



2012年11月20日上午
在淘寶網(wǎng)上訂購(gòu)的電子元件終于到了。經(jīng)歷11.11購(gòu)物狂歡節(jié),還真牛。淘寶和支付寶的服務(wù)器是撐過(guò)去了,后面苦的是快遞員們吶!

與上次做的自行車(chē)安全行駛監(jiān)控器相比,這個(gè)裝置算是最簡(jiǎn)單的了。裝置的具體功能是要實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的檢測(cè),然后根據(jù)渾濁程度做出相應(yīng)的處理。具體的話(huà),等我做好再補(bǔ)充哈!
反正我的樂(lè)趣在于制作過(guò)程,最后的參賽結(jié)果也碰運(yùn)氣吧。主要在于創(chuàng)新點(diǎn)上。

程序我已經(jīng)在2012年11月14日22:38:32開(kāi)始編寫(xiě)了,因?yàn)橐冗^(guò)市里面那關(guān)吧,現(xiàn)在程序里面已經(jīng)寫(xiě)好數(shù)碼管顯示程序了,準(zhǔn)備繼續(xù)寫(xiě)片內(nèi)AD的控制程序。

這次使用的主控芯片,哈哈,你猜是什么呢?按照我的風(fēng)格,應(yīng)該會(huì)猜到是AVR單片機(jī)——ATmega16L。
沒(méi)錯(cuò),這次使用的仍是它,因?yàn)樗δ茌^全,引腳數(shù)量恰好合適,不是太多也不太缺。
這次用了兩塊74HC573來(lái)控制四位共陰數(shù)碼管的顯示。其實(shí)一塊都不用也行,AVR單片機(jī)的IO口驅(qū)動(dòng)能力也不遜色于51 。但為了穩(wěn)定,還是用上吧。

另外,剛一拿到數(shù)碼管時(shí),就愁了。數(shù)碼管背面什么標(biāo)識(shí)都沒(méi)有,僅僅有一個(gè)CS字樣,我就知道那個(gè)引腳是位選的,但是剩余的引腳什么也沒(méi)標(biāo)。好不容易才上網(wǎng)找得到準(zhǔn)確詳細(xì)的引腳排列。仔細(xì)一看,還真不規(guī)律呢,不知道他們這樣子設(shè)計(jì)數(shù)碼管的引腳排列的目的是什么。囧。。

還有一個(gè)關(guān)鍵的傳感器沒(méi)到,期待中。這個(gè)必須要有的,一切就靠它了。Come on!我先焊接最小系統(tǒng)和數(shù)碼管顯示電路


 
2012年11月22日23:25:08
郁悶啊~~~~呼呼!終于弄好數(shù)碼管顯示了。電路在中午焊接完成了,但是寫(xiě)程序測(cè)試時(shí)一直不正常。
第一次不正常的地方:數(shù)碼管一通電時(shí),內(nèi)容一閃而過(guò),隨后一直處于滅了的狀態(tài)。我一下子以為哪哪短路了,連忙斷電,深怕燒壞三個(gè)芯片。然后我看了下電路板,然后對(duì)照下芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè),發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有接錯(cuò)線(xiàn),那是不是程序問(wèn)題呢?我直接寫(xiě)IO輸出0x0,另一個(gè)IO輸出0xFF,按理說(shuō)數(shù)碼管全亮的,但是這次再一實(shí)驗(yàn),數(shù)碼管連閃都不閃了。然后我懷疑數(shù)碼管是否有問(wèn)題,我用萬(wàn)能表的二極管去搭,發(fā)現(xiàn)每個(gè)LED都可以發(fā)光。然后就卡在這了,直到下午兩點(diǎn),我外公一個(gè)偶然的動(dòng)作:用手指靠近芯片,指著芯片說(shuō)話(huà),忽然我發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管跳動(dòng)了!
按照我以往的經(jīng)驗(yàn),IO口在被單片機(jī)控制下,電平是不容易被改變的,當(dāng)然也有可能發(fā)生改變,那種耦合我想應(yīng)該對(duì)于這種電路很少發(fā)生。但是我外公手指靠近的時(shí)候,IO口電平改變了!這就說(shuō)明:74HC573的其中幾個(gè)IO口的引腳是懸空的!
那就麻煩了,形成這個(gè)原因的是焊接問(wèn)題:虛焊。 隨后我用萬(wàn)能表一條條線(xiàn)測(cè)電阻,唯有一條電阻無(wú)窮大。我輕輕一碰 。。。郁悶的線(xiàn)都從孔里滑出來(lái)了。
焊接一定不能粗心吶!確保每一個(gè)焊點(diǎn)都焊得結(jié)實(shí)。其實(shí)我前幾天焊接時(shí)有點(diǎn)趕速度。
將線(xiàn)焊接好后, 跑程序一看,問(wèn)題又出現(xiàn)了:
數(shù)碼管數(shù)字亂七八糟的跳動(dòng)顯示。。。。
我不斷地把程序簡(jiǎn)化,邊簡(jiǎn)化邊測(cè)試,一直簡(jiǎn)化到?jīng)]有循環(huán),單單控制IO口。只有這樣才能判斷問(wèn)題在哪。
我結(jié)合AVR Studio4編程環(huán)境還有它內(nèi)嵌Proteus 。將這兩個(gè)軟件聯(lián)合調(diào)試,步進(jìn)步進(jìn)……
突然,我發(fā)現(xiàn)當(dāng)我只要求在第一位上顯示2時(shí),第三位也顯示出來(lái)了!然后我回去看位選表,并沒(méi)有問(wèn)題。然后一步進(jìn),發(fā)現(xiàn)IO口輸出和我表里的內(nèi)容并不符,但是從程序開(kāi)始跑到運(yùn)行這輸出代碼期間并沒(méi)有任何代碼對(duì)IO口進(jìn)行修改。隨后我就猜想,是不是IO口的輸出算法 有問(wèn)題。因?yàn)锳VR單片機(jī)不像51單片機(jī)可以直接引用指定的端口設(shè)置1和0的。AVR一下子操作的就是8位。隨后我到文件頭一看,哎呀我的媽呀!


與運(yùn)算居然寫(xiě)成了求模運(yùn)算!這種錯(cuò)誤在編譯的時(shí)候是不會(huì)報(bào)的。哎呀,粗心問(wèn)題吶!可困擾死我了!


程序的電路板如下兩圖。我手頭沒(méi)有其他顏色的線(xiàn)了,就只有粗細(xì)不同的紅線(xiàn)兩種。沒(méi)辦法進(jìn)行細(xì)致的劃分。我用粗的紅色線(xiàn)來(lái)連接VCC和GND,細(xì)的紅線(xiàn)是連接IO口。走線(xiàn)規(guī)則是走直線(xiàn),走直角,少穿越。我從老式收音機(jī)電路板中學(xué)到一種走線(xiàn)辦法是走到電路板另一面,在合適的地方再穿回來(lái),這樣可以避免直接交叉。當(dāng)然這是對(duì)于單面板來(lái)說(shuō)比較好看的走線(xiàn)辦法。實(shí)際上像數(shù)碼管那樣排列不規(guī)則,又密集的IO口,這樣做有點(diǎn)麻煩,我干脆直接走好了。不過(guò)這樣子堆,有可能發(fā)生電感耦合,導(dǎo)致IO數(shù)據(jù)“無(wú)形”中被修改了。

 



聽(tīng)說(shuō)每一位程序員都喜歡1024這個(gè)數(shù)字,呵呵,我們認(rèn)為它是一個(gè)整數(shù),和人們常說(shuō)的100元類(lèi)似。
1024KB=1MB。1024MB=1GB……于是我就作為測(cè)試了。實(shí)際上第四位我不打算用來(lái)顯示數(shù)字,我打算用來(lái)顯示控制狀態(tài)。





晚安!加油,明天繼續(xù),明天先用萬(wàn)能表測(cè)試傳感器是否能正常工作先!
因?yàn)槭欣锩娴慕刂谷掌谝呀?jīng)到了,雖然有理由延時(shí)提交,但是不會(huì)多久的,先來(lái)個(gè)能對(duì)水渾濁度變化做出一點(diǎn),哪怕是亮一個(gè)燈或是數(shù)碼管閃一下的反應(yīng),去過(guò)市里面這關(guān)。對(duì)于欽州市來(lái)說(shuō),直接過(guò)去算了,不像南寧市那么有競(jìng)爭(zhēng)力。比賽還是去年那個(gè)廣西青少年科技創(chuàng)新大賽。具體也是在三月份左右開(kāi)始。


可能有人疑惑我做的東西怎么沒(méi)發(fā)電路圖。對(duì)于這種小制作,其實(shí)我也沒(méi)為此畫(huà)過(guò)電路圖,我是直接看著芯片的引腳定義來(lái)焊接的,電路圖在腦畫(huà)
了。


2012年11月23日23:44:17
渾濁度傳感器測(cè)試完成,實(shí)驗(yàn)證明到手的兩個(gè)渾濁度傳感器都能起作用。但是我有一個(gè)疑惑的地方。
對(duì)于該傳感器的接線(xiàn),我查閱網(wǎng)上資料和官方數(shù)據(jù)手冊(cè),接線(xiàn)大概有三種。如下:
 


這個(gè)是來(lái)自官方數(shù)據(jù)手冊(cè)的。由圖可知,這樣接的時(shí)候。渾濁度和電壓的圖像曲線(xiàn)是減函數(shù)的。渾濁度越大,電壓越低。
我中午按照這種接線(xiàn)辦法,發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)論在渾水還是清水中,幾乎保持在0.18V~0.22V之間。更換水環(huán)境后,稍稍有點(diǎn)變動(dòng),但還是在那個(gè)區(qū)間內(nèi)。我覺(jué)得這種變化太小了,精度不夠高。我差點(diǎn)以為傳感器壞了,或者是傳感器本身不好用。但是我不甘心吶!繼續(xù)上網(wǎng)找了下大學(xué)生們的論文。





這個(gè)是來(lái)自[學(xué)士]基于單片機(jī)全自動(dòng)洗衣機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)_secret  這種接線(xiàn)辦法
 我又試了一下這個(gè),這個(gè)的話(huà),無(wú)論換到哪個(gè)水環(huán)境。電壓幾乎不發(fā)生變動(dòng),保持在3.8V。這比官方的還差多了。這樣接法好像是測(cè)總的電壓,總的電壓一般是不會(huì)變的。



這個(gè)是來(lái)自 
TS濁度傳感器在洗衣機(jī)中的應(yīng)用  他的接線(xiàn)方法與官方的不同。
看得出像是綜合了官方的和上一個(gè)的電路圖。我試了下這種接線(xiàn)辦法,不過(guò)我去掉了其中的R1和無(wú)極電容 ,我的電路圖如下圖:



我現(xiàn)在只是用萬(wàn)能表去測(cè)試傳感器,實(shí)際上還沒(méi)有接到單片機(jī)中。萬(wàn)能表紅針接VCC,黑針接②。VCC為5V直流。
我這樣接后,在懸空狀態(tài)下測(cè)得電壓1.42V。



在純凈自來(lái)水中測(cè)得電壓1.17V


在渾濁的井水中(我外婆說(shuō),搞渾濁多容易,然后她東擦西擦,越擦越來(lái)勁,結(jié)果出乎意料地渾濁。。。)
測(cè)得電壓2.30V 




綜合上面的三個(gè)不同環(huán)境下的電壓值,我發(fā)現(xiàn)它的渾濁度與電壓的圖像并不是像官方數(shù)據(jù)手冊(cè)里說(shuō)的那樣是一個(gè)遞減的減函數(shù)。反而是一個(gè)增函數(shù)。隨著渾濁程度的變大,電壓也跟著變大。

但是由官方的數(shù)據(jù)手冊(cè)可知,該傳感器用的是發(fā)光二極管和光電三極管配合工作的。由官方提供的圖可知引出來(lái)的是光電三極管的發(fā)射極。一般來(lái)講光電三極管的伏安圖像是向上的,即是增函數(shù),而且它還有電流放大(增益)功能。
但是官方給的圖像確實(shí)向下的,而我按照他提供的電路圖,電壓始終保持在0.18V~0.22V之間。這讓人費(fèi)解呢……

不過(guò) ,不管怎么樣,已經(jīng)能夠明顯地識(shí)別出水環(huán)境的變化了。接下來(lái)準(zhǔn)備接到單片機(jī)上,利用AVR單片機(jī)內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換器,算出得出電壓并顯示在數(shù)碼管上。




2012年11月24日21:39:27
中午的時(shí)候,我編寫(xiě)完AD轉(zhuǎn)換程序了。在開(kāi)發(fā)板上實(shí)驗(yàn)成功。
void AD_init()
{
SREG|=0x80;
ADCSRA|=1<<ADEN|1<<ADIE|0x07;//AD轉(zhuǎn)換器啟動(dòng),中斷使能,128分頻
ADMUX=1<<REFS0|1<<ADLAR;//使用AVCC作參考電壓,使用AD0通道,左對(duì)齊
ADCSRA|=1<<ADSC|1<<ADATE;//啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。置位自動(dòng)轉(zhuǎn)換

}
SIGNAL (ADC_vect)
{
//static char last;
char temp;
temp=ADCH;//舍去兩個(gè)精度,直接取高位。實(shí)際上我就只有四位的數(shù)碼管,再多位數(shù)也無(wú)意義。
//if (abs(temp-last)>2)
{
display(temp);
//last=temp;
}
}
 
下午放學(xué)回來(lái)后, 將傳感器連接到電路板上。可是連接好后,同樣的程序,又出現(xiàn)了亂碼。
郁悶的,我繼續(xù)一個(gè)個(gè)用萬(wàn)能表電阻檔測(cè),發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)74HC573好像每個(gè)輸出引腳都互通的,他們之間存在1KΩ的電阻。實(shí)際上正常的話(huà),輸出引腳之間為高阻態(tài)。哎,不知道什么時(shí)候弄燒你了,真是郁悶的。我之前焊接的時(shí)候,沒(méi)有放IC卡座,這下有得我拆了……







今晚拆的時(shí)候,我開(kāi)始是用上我的秘密武器——真空吸錫器去拆的,但是,我甩了好幾下,也用力打了幾下氣,感覺(jué)總是被堵住,氣不夠大,這個(gè)情況上次我就出現(xiàn)了,但那次我仍是沒(méi)辦法疏通,即使是加熱情況下,里面細(xì)小的管子里附著的焊錫怎么甩都不移位,冷了又堵了。
今晚我狂甩,但仍是沒(méi)法通,然后突然,“啪”!的一聲,它中間冒出火花,電阻絲短路了,頓時(shí)房間黑暗……我也被嚇到,叫了一聲,但并沒(méi)有電到我。
外公怕了怕,聽(tīng)說(shuō)他正在前往廁所,聽(tīng)到我叫聲后,回頭一看房間的燈黑完了,他說(shuō)怕死了。
外公家這層樓的設(shè)計(jì)還算不錯(cuò),幾乎每個(gè)房間都有漏電斷路器,只需要在門(mén)口處把開(kāi)關(guān)打回去即可。我以為沒(méi)有呢,然后又要跑到一樓大門(mén)外面冒著冷風(fēng)摸黑換保險(xiǎn)絲。
 

不過(guò),沒(méi)有熱風(fēng)機(jī)的我,只要用土辦法——撬,我邊用電烙鐵加熱邊撬,撬得一點(diǎn)是一點(diǎn),往死里撬,
越撬越憤怒,撬得我想死的念頭都有了。沒(méi)有先進(jìn)的工具真可怕。但我照樣把你給拆出來(lái)了!~~~~
然后我吸取教訓(xùn),先給他一個(gè)IC座,再插上新的。也拖這次“福 ”,我把電路板的線(xiàn)又整齊排了下,要是不動(dòng)這個(gè)功夫的話(huà),我也不再想去排線(xiàn)了。


然后再而三地用萬(wàn)能表測(cè),直到把整個(gè)電路都測(cè)完,第一確保沒(méi)有短路現(xiàn)象(焊接問(wèn)題),第二接對(duì)線(xiàn)。測(cè)試合格后,我自信地接上傳感器!
傳感器與主板的連接,我還是像上次自行車(chē)安全行駛監(jiān)控器那樣,設(shè)計(jì)一個(gè)直角三角形的接頭,為了防止反插。但是如果非常非常不小心的話(huà),仍會(huì)出現(xiàn)反插的情況。但是對(duì)于這個(gè)渾濁度傳感器內(nèi)部的電路來(lái)說(shuō),沒(méi)有像觸摸傳感器那樣?jì)赡郏谴挝覔Q掉三個(gè)~~~),要盡早意識(shí)到就沒(méi)問(wèn)題。

哈哈,一接上去,馬上看到了相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)字180左右。
然后我把它放到清水里,AD的電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果為239 。我再放到渾濁了一天的水里,電壓示數(shù)為223!!!!
天啊!居然這次正常了!和官方數(shù)據(jù)手冊(cè)的圖像一樣!大概就是一個(gè)減函數(shù)的圖像。隨著渾濁度增大,電壓越來(lái)越低。然后我用一張紙直接隔著傳感器,示數(shù)為5左右。哈哈!是不?電壓這時(shí)很低了,如果水很渾濁,就會(huì)像紙一樣,阻礙光線(xiàn)的散射和反射。








PS:AD轉(zhuǎn)換器把通道里的電壓轉(zhuǎn)換出來(lái),輸出到寄存器里的結(jié)果并不是實(shí)際電壓值。
它是把基準(zhǔn)電壓(我設(shè)為由AVCC提供,電壓為5V) 平均分成256份(我舍去了兩位精度)。即每份5/256約為0.02V。然后它會(huì)自動(dòng)利用單片機(jī)提供的系統(tǒng)時(shí)間,把電壓從GND的0V一份一份遞增,就是逐次逼近通道電壓。當(dāng)很近的時(shí)候,觸發(fā)系統(tǒng)中斷并把遞增了多少份這個(gè)數(shù)值寫(xiě)到寄存器里。在這里我設(shè)置了自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換,AD轉(zhuǎn)完后緊接著進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換,除了斷電和使能位清零,它都會(huì)一直轉(zhuǎn)換下去,而且轉(zhuǎn)換速度也不慢。我的系統(tǒng)時(shí)鐘使用內(nèi)部8MHz,AD轉(zhuǎn)換時(shí)選用了256分頻因子。

實(shí)際電壓可以通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)獲取。即是把數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)乘上 0.02V即可。

因?yàn)檗D(zhuǎn)換速度快,而且我設(shè)置自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換,每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果立刻顯示出來(lái)。
這樣的話(huà),數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)會(huì)一直有所跳動(dòng),比如傳感器懸空時(shí),數(shù)碼管會(huì)隨機(jī)顯示179~181這三個(gè)數(shù)據(jù),帶有閃爍。
我在想能不能降低點(diǎn)轉(zhuǎn)換頻率呢?但是對(duì)水的靈敏度就降低了。
如果我要限制在兩次結(jié)果相差不到2的時(shí)候,取上一次的結(jié)果顯示。這樣的話(huà),確實(shí)是可以減少閃爍。明天先吧,明天把程序改下。還要注意下單片機(jī)里面的減法運(yùn)算出現(xiàn)負(fù)數(shù)的情況,因?yàn)橛玫亩际莡nsigned char。盡量避免吧
 

明天打算再去取更多的渾水來(lái),我要知道傳感器的分辨率,這點(diǎn)在數(shù)據(jù)手冊(cè) 中沒(méi)有提到。
外公外婆家用的是井水,而且門(mén)口到處是泥沙,多容易的事~~~最后還要測(cè)下對(duì)可溶性雜質(zhì)的反應(yīng)。




2012年11月25日11:38:40
我對(duì)各種水進(jìn)行測(cè)試:
 


在干凈的井水中為238.


混有大顆粒的泥沙,中層液體為145


加了食鹽溶解后,測(cè)得食鹽水為230


這時(shí)碰巧我媽洗完菜,我拿了一點(diǎn)洗菜水。測(cè)得232


在細(xì)小的沙粒中,取上層測(cè)得203



實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是比較滿(mǎn)意的。對(duì)可溶性的物質(zhì)也可以測(cè)得出,而且相差5以上。往后還要考慮要模擬水井下的物質(zhì)。
還有管道的設(shè)計(jì)。


2012年11月25日15:42:18
對(duì)程序改編,使用定時(shí)器控制AD的啟動(dòng)。我設(shè)置為每秒只轉(zhuǎn)換兩次。轉(zhuǎn)換太快閃爍得要緊。
void AD_init()
{
SREG|=0x80;
ADCSRA|=1<<ADEN|1<<ADIE|0x07;//AD轉(zhuǎn)換器啟動(dòng),中斷使能,128分頻
ADMUX=1<<REFS0|1<<ADLAR;//使用AVCC作參考電壓,使用AD0通道,左對(duì)齊
//ADCSRA|=1<<ADSC|1<<ADATE;//啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。置位自動(dòng)轉(zhuǎn)換

TCNT1=0xC2F7;//每0.5秒一次中斷
TCCR1B|=0x04;//256分頻
TIMSK|=0x04;//定時(shí)器1中斷溢出使能

}
SIGNAL (ADC_vect)
{
char temp;
temp=ADCH;
display(temp);
TCNT1=0xC2F7;
}
SIGNAL (TIMER1_OVF_vect)
{
ADCSRA|=1<<ADSC;//AD啟動(dòng)轉(zhuǎn)換
}

2012年11月26日下午
和在市政府的科協(xié)主任 聊過(guò)后,深感時(shí)間緊迫。定于12月1日前提交文字資料和相片。我決定以水的渾濁度為根據(jù)控制抽水機(jī)是否繼續(xù)抽水作為本次項(xiàng)目的功能。另外加裝水位傳感器,實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的全自動(dòng)。不知道這個(gè)定位好不好,雖然不如去年的好,總之拼一下試試。
現(xiàn)在只需要文字資料和照片,不管實(shí)際功能如何,得想辦法以假亂真。。。在照片上體現(xiàn)出所有功能 。
抽水機(jī)聽(tīng)取主任的建議,用養(yǎng)魚(yú)的水泵代替。

 2012年12月5日下午,再次與科協(xié)部長(zhǎng)見(jiàn)面還碰巧看見(jiàn)張老師,他對(duì)該裝置也提出了幾點(diǎn)建議,但是時(shí)間太緊,目前沒(méi)做完是一大麻煩,而且外觀和整體模型都未成形,僅僅做好了核心部分。這種情況比去年的還糟。
建議有:
不僅由數(shù)碼管顯示水的渾濁程度,旁邊加上3個(gè)LED燈輔助顯示水的渾濁程度。
再外加四個(gè)LED燈,分別顯示正常工作中,因缺水而補(bǔ)水中,強(qiáng)制抽水中,因渾濁而停止抽水中。
外殼封裝成黑匣子,只保留對(duì)用戶(hù)有直接作用的部分。渾濁度傳感器打算使用熱熔膠密封,將其捆綁在水泵上,隨水泵一起入水。
設(shè)計(jì)水塔與水井(模型) 的水循環(huán)管道,方便演示其功能。
 我個(gè)人發(fā)現(xiàn),對(duì)于不同環(huán)境,即使是讓人感覺(jué)很清的水,顯示出來(lái)的數(shù)值都不相同,并不能以一個(gè)定值來(lái)評(píng)估水的渾濁度。我看需要以我目前所看見(jiàn)的最純凈的水為標(biāo)準(zhǔn),采用百分比形式。當(dāng)換了不同的環(huán)境后,通過(guò)一個(gè)按鍵,設(shè)定以當(dāng)?shù)丨h(huán)境的清澈時(shí)的數(shù)值為準(zhǔn),然后程序里把該數(shù)值乘上一個(gè)百分比得出渾濁與不渾濁的分界點(diǎn)。
造成不同數(shù)值的原因有可能是光線(xiàn)問(wèn)題、不同容器的容器壁的反射和散射作用,水質(zhì)的問(wèn)題。一個(gè)弊端就是當(dāng)?shù)氐乃钋宄壕椭荒茉谶@個(gè)值了,不能再高了。所以臨時(shí)采用百分比這種比較粗略的方式判斷,否則就會(huì)導(dǎo)致一直處于因渾濁而不能抽水的狀態(tài)。


 2013年1月28日17:36:51
今天上網(wǎng)登錄科技創(chuàng)新大賽的服務(wù)平臺(tái),發(fā)現(xiàn)市級(jí)和省級(jí)的審查都通過(guò)了吶。。那我就打算在這個(gè)寒假做完它。上次那個(gè)自行車(chē)安全行駛監(jiān)控器在一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)趕做,太趕了,沒(méi)爸在家?guī)团脑?huà),根本沒(méi)時(shí)間完成,好險(xiǎn)。



2013年2月7日23:51:17
接到通知,大賽組委會(huì)發(fā)的通知,我的作品已經(jīng)列在進(jìn)入決賽的名單里了。http://www.gxqs.org/creative/wjtz/201302/821.html
3月22號(hào)報(bào)到。嗯,還有兩個(gè)月。看來(lái)這次時(shí)間還是比較充分的。那就趕快做吧!欽州市算我在內(nèi)總共有三個(gè)人參加比賽,其中兩個(gè)是小學(xué)生,他們都是靈山縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)的,看來(lái)靈山確實(shí)不錯(cuò)。

今晚, 我第一次嘗試使用三極管,我以前一直很怕它,不是很知道怎么用法,今晚鼓起勇氣,就算失敗也要試一下。因?yàn)橄肓讼拢瑑H僅是控制一個(gè)繼電器,就動(dòng)用一個(gè)ULN2003,就太浪費(fèi)了。我上網(wǎng)自學(xué)了下,了解三極管的種類(lèi)和構(gòu)造,以及使三極管工作在放大和開(kāi)關(guān)下的條件后,我焊接進(jìn)去試了下,居然成功了!
比起以前常用ULN2003電路來(lái)得更簡(jiǎn)潔,又占極少的電路板面積。我用的是8050D NPN型三極管來(lái)控制繼電器。好簡(jiǎn)潔呢!爽吶!以后一定常用三極管,當(dāng)然控制量多就用IC了 

我的接法是,單片機(jī)IO引腳串聯(lián)100歐電阻(因?yàn)檎麄(gè)系統(tǒng)都是用5V的,單片機(jī)IO輸出即使電流不大,但也是5V,串電阻是使基極的電壓小于集電極的電壓,就是
集電結(jié)反向偏置)到三極管基極,發(fā)射極接地(發(fā)射極正向偏置),+5V接到繼電器的一個(gè)線(xiàn)圈引腳,另一個(gè)線(xiàn)圈引腳接到三極管集電極,這樣三極管就工作在放大狀態(tài)下了。
三極管有三種狀態(tài). 
1). 截止?fàn)顟B(tài) : uB<0,兩個(gè)PN結(jié)均為反偏,iB≈0,iC≈0,uCE≈UCC。三極管呈現(xiàn)高阻抗,類(lèi)似于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 
2). 放大狀態(tài) : uB>0,發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,iC=βiB。 
3). 飽和狀態(tài) : uB>0,兩個(gè)PN結(jié)均為正偏,iB≥IBS(基極臨界飽和電流)≈UCC/βRc ,此時(shí)iC=ICS(集電極飽和電流)≈UCC/Rc 。三極管呈現(xiàn)低阻抗,類(lèi)似于開(kāi)關(guān)接通。

對(duì)于PNP三極管而言,如果要使PNP三極管導(dǎo)通,那么基極與發(fā)射極(發(fā)射結(jié))正偏,即:基極(N)電勢(shì)要比發(fā)射極(P)電勢(shì)低,(這就是發(fā)射結(jié)正偏).還需要基極(N)電勢(shì)要比集電極(P)電勢(shì)高,(集電結(jié)反偏).

對(duì)于NPN三極管而言,如果要使NPN三極管導(dǎo)通,那么基極與發(fā)射極(發(fā)射結(jié))正偏,即:基極(P)電勢(shì)要比發(fā)射極(N)電勢(shì)高,(這就是發(fā)射結(jié)正偏).還需要基極(P)電勢(shì)要比集電極(N)電勢(shì)低,(集電結(jié)反偏).








2013年2月11日22:24:19
更改5V電源輸入接口的位置,騰出空間放置按鍵、LED燈。我想把所有開(kāi)關(guān)、LED燈連同數(shù)碼管放在一個(gè)開(kāi)口處。
另外,我再焊接上一個(gè)IN4007二極管,用來(lái)防止電源線(xiàn)的正負(fù)接反。到時(shí)候參賽期間如果出問(wèn)題,急忙檢查的話(huà),怕接錯(cuò)線(xiàn)燒得更厲害。這么做是有點(diǎn)保障。





 

2013年2月12日10:20:09
完成四個(gè)按鍵的焊接。經(jīng)過(guò)程序測(cè)試無(wú)虛焊。
四個(gè)按鍵一端接到+5V,另一端接到PD0~PD3 。另外這四個(gè)端口引腳都接103排阻到地。
這樣便是高電平觸發(fā)了。只要按鍵按下,對(duì)應(yīng)引腳就被拉高,在程序里進(jìn)行“與”運(yùn)算即可知道按了哪個(gè)鍵了。





2013年2月12日22:29:34

焊接完所有LED燈了,線(xiàn)好多啊。。。。~~~不過(guò)也沒(méi)事,對(duì)于LED燈,只有6個(gè)LED的線(xiàn)擠在一起產(chǎn)生的干擾不會(huì)怎么樣的。
 



2013年2月13日15:20:11
 水位傳感器的IO口也焊接完了。。。其實(shí)就是和按鍵一樣的焊接方式,把它們引出來(lái)。到這里,如果不出什么意外的話(huà),電路板的所有焊接都已經(jīng)完成了吧。就剩程序和那些水井模型了






2013年2月17日12:41:44
計(jì)劃是: 
2月底前做完水塔、水井的模型,三月初編寫(xiě)和調(diào)試程序,最后兩星期做展板


2013年2月23日21:49:19
今天去買(mǎi)了抽水機(jī)、一個(gè)置物架,定做了兩個(gè)玻璃缸。
玻璃缸工程圖如下:(3D模型、工程圖制作軟件:SolidWorks 2011 。我還不太熟練這個(gè)軟件,不過(guò)比AutoCAD在這方面好用點(diǎn),我個(gè)人覺(jué)得AutoCAD用于平面畫(huà)圖很棒,立體建模和制作零件工程圖我就用SolidWorks了)然后直接打印工程圖去白沙街那些做魚(yú)缸的師傅定做。










另外,對(duì)于這個(gè)裝置,我加多了一塊木頭做支撐,然后開(kāi)了一道口子,用來(lái)插線(xiàn)的。還買(mǎi)了一個(gè)排插,總不能剪斷抽水機(jī)的插頭來(lái)接繼電器吧。

引出來(lái)的IO和VCC插針,用熱熔膠固定了下,焊錫的硬度不夠。










還有就是置物架了。
買(mǎi)散裝的回來(lái),自己組裝。汗,還沒(méi)有送說(shuō)明書(shū),就一袋螺絲……
而且我發(fā)現(xiàn)不知道是偷工減料還是沒(méi)有焊穩(wěn)上去運(yùn)輸途中掉了(八九不離十是沒(méi)有焊接上去,因?yàn)闆](méi)有斷裂的痕跡),架子的頂部,支撐頂板的螺絲,只用了3個(gè),就是上了三個(gè)角而已,還有一個(gè)角沒(méi)有焊上孔,而且送的螺絲也只送3個(gè)。
這個(gè)架子中間本來(lái)還有一層的,我不裝它了,因?yàn)槌樗畽C(jī)有點(diǎn)高,只能放在下層。這樣還好,中間那層空出來(lái)的兩個(gè)螺絲我用來(lái)懸掛這個(gè)水塔水質(zhì)監(jiān)控器






看到了嗎?螺絲的”耳“只有三個(gè)。。。

裝好了!~~~~即使沒(méi)有安裝說(shuō)明書(shū)也是很so easy 的。



2013年2月24日14:24:10
在盒子旁邊開(kāi)個(gè)口子,僅僅露出插孔。
開(kāi)口我是去街上的五金電動(dòng)工具店里借電鋸自己開(kāi)的。但電鋸的齒輪直徑有點(diǎn)長(zhǎng),達(dá)到這個(gè)深度時(shí)已經(jīng)有點(diǎn)超長(zhǎng)了,但是電鋸比手鋸快得多,而且手鋸開(kāi)孔麻煩不好看。
后來(lái)用電工膠布包一層邊。











接好插排內(nèi)的線(xiàn),線(xiàn)頭先上點(diǎn)焊錫,這樣扭進(jìn)去不容易松散,而且又壓得穩(wěn)。再打個(gè)結(jié)。因?yàn)槲掖蛩闶怯媚z水把它與盒子粘起來(lái)。一旦粘好后,里面的線(xiàn)出問(wèn)題的話(huà)就很難拆開(kāi)了。


2013年2月24日20:35:52
回家吃飯時(shí),路過(guò)一家店,看到門(mén)口有賣(mài)白色的膠布,走近一看,呵電工膠布!
然后順手就買(mǎi)下了。我拆開(kāi)原來(lái)貼的黑色膠布,換上白色的。這樣更好看 呵呵!~~~~







內(nèi)部差不多就完工啦~~~明天放學(xué)后買(mǎi)些電線(xiàn),3米應(yīng)該夠了。



2013年2月25日
買(mǎi)好了線(xiàn)和接頭了。
買(mǎi)了五米多的粗銅線(xiàn)和十幾米細(xì)一點(diǎn)的銅線(xiàn)(主要是價(jià)格問(wèn)題。粗的1.5元一米,細(xì)的1.2元)
粗銅線(xiàn)打算用來(lái)連接抽水機(jī)的。細(xì)的拿來(lái)連接傳感器和延遲5V電源的。
另外。在買(mǎi)插頭時(shí),發(fā)現(xiàn)有一種插頭特別新穎,好有創(chuàng)意的設(shè)計(jì)!
它的腳可以旋轉(zhuǎn)的,隨時(shí)可以方便轉(zhuǎn)成三角插頭、兩個(gè)角的插頭,各個(gè)孔都可以插入!還申請(qǐng)了專(zhuān)利呢!~~~2元一個(gè)。






接線(xiàn)時(shí),在盒子里面打了個(gè)結(jié),無(wú)論是220V的電源線(xiàn)還是5V的電源線(xiàn),都打上。鉆孔鉆8mm的。防止要是拿去參賽的時(shí)候,一不小心拉開(kāi)了。多做點(diǎn)安全措施有必要的。不過(guò)這也就降低了制作的速度,慢工出細(xì)活嘛!



這樣就接好電源線(xiàn)啦!~~~黑色的插頭輸出5V 1A直流電,另一個(gè)直接接220V到電機(jī),由繼電器控制電路通斷。
另外,在電路板焊接的時(shí)候,我盡量把繼電器下的220V的兩根陰線(xiàn)與其他線(xiàn),無(wú)論是電源線(xiàn)還是IO線(xiàn),都離遠(yuǎn)點(diǎn),在繼電器那個(gè)區(qū)域,基本上不布線(xiàn)。繼電器的引腳到接線(xiàn)端子座采用焊錫走線(xiàn),所以該裝置工作時(shí),繼電器那個(gè)區(qū)域蠻危險(xiǎn)的。等全部做完后,這個(gè)區(qū)域還要用酒精清洗一遍,檢查有沒(méi)有殘留的焊錫把電引到別的地方去,不然運(yùn)輸過(guò)程中稍微一搖晃說(shuō)不準(zhǔn)就短路上了,220V的電源線(xiàn)一旦碰到5V電源線(xiàn)或單片機(jī)IO非常非常不妥的。

2013年2月26日23:17:44
快速地接完抽水機(jī)的電線(xiàn),僅用了四分鐘~~~不過(guò)還算慢了。時(shí)間花在包膠布上,包得扎扎實(shí)實(shí)的。









另外,今天兩個(gè)玻璃缸工匠師傅那邊都做好了,但是沒(méi)有小車(chē),而且又剛好不合適,只能一個(gè)一個(gè)搬回來(lái)了,明天再搬回一個(gè)就齊了。
然后還要解決水管的問(wèn)題,我打算用軟水管做。還要弄兩個(gè)水閥才行,玻璃缸已經(jīng)鉆好25mm的孔了,不知道有什么水閥合適裝的,能夠密封好的,而且玻璃孔沒(méi)有螺紋。要不就用像空心螺絲那樣的水閥吧,如果漏水就剪一塊自行車(chē)內(nèi)胎墊下去。


2013年2月28日23:01:58
做這個(gè)玻璃缸,老爸也來(lái)插手啦。覺(jué)得還不如自己割玻璃做劃算,前幾天請(qǐng)白沙街的那個(gè)師傅做,兩個(gè)玻璃缸65+60=125元!
工費(fèi)太貴了,材料聽(tīng)說(shuō)才20元一平米。當(dāng)初是怕鉆孔鉆不好漏水之類(lèi)的問(wèn)題。不過(guò)這費(fèi)用算學(xué)校經(jīng)費(fèi)的話(huà),就不管了,以后就自己做算了。
今天下午做了一下,發(fā)現(xiàn)還是有點(diǎn)漏水的問(wèn)題,我用報(bào)紙墊在底部,灌多多的水,很快,深色的地方就出現(xiàn)在接口處。在水管接口處沒(méi)處理好,可能加厚點(diǎn)橡膠墊和涂一層玻璃膏在接口外面會(huì)比較好,等明天后天玻璃膠干了再說(shuō)。







2013年3月2日
今天下午和爸一起合作搞,速度很快。
漏水地方懷疑是螺紋處水浸出來(lái),然后卷上幾層層生料帶 ,再扭回去。這樣就不太漏水了。問(wèn)題解決。

在臺(tái)子的頂部,拿兩塊木頭來(lái)固定玻璃缸的兩個(gè)角 ,防止它因底下的抽水機(jī)震動(dòng)而移位掉下去。
另外在出水口,一半采用軟水管,一半采用硬水管,一方面好運(yùn)輸一方面簡(jiǎn)潔好看。
 硬水管還需要一個(gè)卡扣固定,控制器還需要幾根螺絲來(lái)固定,目前只是暫時(shí)綁一下來(lái)測(cè)試。



今晚,我把渾濁度傳感器用玻璃膠進(jìn)行密封。為了防止意外,我做好了兩個(gè)傳感器,如果有問(wèn)題剪線(xiàn)接上另外一個(gè)。
玻璃膠涂得不太好,畢竟才接觸了兩次而已,這方面技術(shù)很生疏。

這是我認(rèn)為目前焊接得最漂亮的一個(gè)!






2013年3月3日17:21:40
今天整個(gè)裝置幾乎完工啦!
目前能實(shí)現(xiàn)水位檢測(cè),低水位自動(dòng)抽水。上午調(diào)試時(shí),總出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題,數(shù)碼管亂顯示,程序也總是不對(duì)。看了一陣子才發(fā)現(xiàn)是AVR單片機(jī)出問(wèn)題了,程序經(jīng)常跑飛,具體原因先不管,果斷換了一塊,穩(wěn)定許多了。 
我外婆在旁邊拍了N張照片。。。。但多數(shù)是手抖的。挑選了些清晰的都上傳了。更多照片請(qǐng)看相冊(cè)。
 













由于忘記先前跟爸說(shuō)帶他那臺(tái)筆記本電腦 過(guò)來(lái),所以就直接搬我的電腦到一樓來(lái)做算了。
盡管這里沒(méi)法接網(wǎng)線(xiàn),我還是能上網(wǎng)的。先用我的手機(jī)連接三樓的無(wú)線(xiàn)路由器,然后手機(jī)用USB連接電腦。然后手機(jī)里打開(kāi)設(shè)置共享網(wǎng)絡(luò),即可!
信號(hào)還可以,有兩格。

另外,裝置的外殼打算不蓋了,就這樣全露出來(lái),標(biāo)簽、裝飾貼在頂部。就這樣才露出全手工的樣子,不搞太多封裝。


對(duì)于在單片機(jī)里的除法。一般來(lái)說(shuō)我這個(gè)裝置需要進(jìn)行除法運(yùn)算,因?yàn)闇啙岫鹊脑u(píng)估等級(jí),以清澈時(shí)的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn),中等渾濁為0.95,嚴(yán)重渾濁為0.90. 在單片機(jī)程序里,如果直接拿一個(gè)int或float型的數(shù)乘以0.95的話(huà),程序體積會(huì)突然間增大三倍,原因是編程環(huán)境的內(nèi)部算法不好。
我投機(jī)取巧換了一種,因?yàn)槲也恍枰?shù)部分,所以,可以這樣來(lái)算:標(biāo)準(zhǔn)值*95/100  。這樣就可以避免進(jìn)行小數(shù)運(yùn)算了,還能自動(dòng)舍去余數(shù),單片機(jī)里進(jìn)行整數(shù)乘除還是很可以的。
ClearValue=QualityValue;
CentreValue=ClearValue*95/100;
LowValue=ClearValue*90/100;
由于沒(méi)有特別規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值,我暫且以目視渾濁為基準(zhǔn)了,這個(gè)百分比明天等玻璃膠干了以后,再實(shí)際更改下。

2013年3月4日
之前發(fā)現(xiàn)有一個(gè)渾濁度值的邊界問(wèn)題,導(dǎo)致抽水機(jī)頻繁抽抽停停,就像抽筋一樣。
我以前看過(guò)自動(dòng)控制論里一些有關(guān)邊界的問(wèn)題,他們那些“磚家”理論說(shuō)在兩個(gè)功能范圍之間設(shè)一個(gè)死區(qū),在該區(qū)里不做任何反應(yīng)。
這樣子,不說(shuō)能解決邊界問(wèn)題,但至少能減少觸發(fā)邊界問(wèn)題的次數(shù),就是抽水機(jī)不是那么頻繁地抽抽停停,因?yàn)檫吔缡冀K存在。
于是我就試下吧!

2013年3月5日黃昏
我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并沒(méi)有想象中的那么簡(jiǎn)單, 經(jīng)過(guò)多次觀察傳感器的數(shù)值,不知道是單片機(jī)的AD模塊不穩(wěn)定還是傳感器的問(wèn)題,不過(guò)我認(rèn)為單片機(jī)的AD模塊的誤差影響不大,官方數(shù)據(jù)手冊(cè)里說(shuō)的是+-3LSB絕對(duì)精度。
我懷疑是傳感器那邊,當(dāng)加入泥沙等混濁物時(shí),液體是流動(dòng)的,細(xì)小泥沙也跟著流動(dòng),導(dǎo)致光的阻礙也是不均勻的。

實(shí)際上,我觀測(cè)到的數(shù)值,浮動(dòng)的范圍超乎我的意料, 竟是 0~11,在那么大的范圍不穩(wěn)地地浮動(dòng),叫我怎么判斷水是渾濁還是澄清的啊!

于是乎,我必須想辦法把這個(gè)誤差強(qiáng)制限制下來(lái),必須要讓最終數(shù)值保持一定的時(shí)間不變動(dòng)但又能快速識(shí)別出有混濁物加入。

在我洗澡的時(shí)候,忽然想出一個(gè)算法,能解決這個(gè)問(wèn)題,然后今晚在學(xué)校晚自習(xí)有空時(shí)驗(yàn)算過(guò)幾次,就是考慮下極端情況,發(fā)現(xiàn)應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題的。今晚回到家后,按照我的思路編成程序,奇跡般的,數(shù)值的變動(dòng)情況正是我想要的! That's what I need !
興奮死了!真想怒吼一聲“成功啦!”

就在此時(shí),電腦桌面突然變黑,右下角提示“此Windows副本不是正版”,彈出窗口說(shuō)“你可能受到了盜版軟件的侵害!……”

好吧!純屬巧合,我不認(rèn)為微軟會(huì)在這個(gè)恰好時(shí)機(jī)這么告訴我的。懷疑是激活的期限到了吧,我裝的是正版原廠(chǎng)鏡像,等下我再用軟件再免激活一次就OK了,那不礙事的,誰(shuí)不是用盜版的啊。

我對(duì)我的算法還是比較自信的,但是我還是得連續(xù)試驗(yàn)幾十次,看下這個(gè)算法是否一直長(zhǎng)期穩(wěn)定有效,如果沒(méi)問(wèn)題的話(huà),我會(huì)貼出來(lái)一起分享!
 
2013年3月6日13:41:44
不錯(cuò),今天暫未發(fā)現(xiàn)算法有問(wèn)題,
剛剛解決了些關(guān)于指示燈的顯示邏輯問(wèn)題和更合理地改進(jìn)該算法以便演示和實(shí)際使用后,程序算是比較完善的了。另外發(fā)現(xiàn)一個(gè)不穩(wěn)定的問(wèn)題:我還沒(méi)把復(fù)位引腳拉高電平。目前還只是懸空的,這樣很不穩(wěn)定,單片機(jī)容易受到外界干擾自發(fā)復(fù)位。睡幾分鐘覺(jué)先,傍晚再搞


2013年3月7日13:38:45
發(fā)現(xiàn),僅僅拉高復(fù)位引腳并沒(méi)大作用,我懷疑不是單片機(jī)在復(fù)位造成的錯(cuò)亂。
在多次的開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)中,我想可能是開(kāi)關(guān)接觸不良或者電源的供電不穩(wěn)定 。

我在電源的接線(xiàn)端子處并聯(lián) 一個(gè)330uF的電容,做濾波用。效果明顯,反復(fù)開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)都很穩(wěn)定。我當(dāng)初以為電源適配器里的濾波電容已經(jīng)起這個(gè)作用了,不必再接一個(gè),可能那個(gè)電容不夠大吧。
另外,意外地發(fā)現(xiàn),可以投機(jī)取巧用另外一種方法檢測(cè)水井是否抽干。原先我還打算在水井模型上開(kāi)個(gè)洞放水位傳感器的,但是這個(gè)想法不現(xiàn)實(shí),真實(shí)中的水井是沒(méi)法安裝水位傳感器的。
現(xiàn)在的辦法就是,利用現(xiàn)在這個(gè)渾濁度傳感器,當(dāng)水位低于渾濁度傳感器的時(shí)候,紅外發(fā)射和接收他們兩個(gè)之間沒(méi)有水做介質(zhì)傳播,取而代之的是空氣。實(shí)際中發(fā)現(xiàn),在空氣中檢測(cè)到的電壓數(shù)值較低,相差三四十。
利用了這一點(diǎn),間接得出水井被抽干了。

這樣的話(huà),我整個(gè)演示流程就順暢了,而且不用更換渾濁的水。拿兩個(gè)桶,一個(gè)渾濁,一個(gè)清水。一開(kāi)始,水塔上的水處于低水位線(xiàn),水管放在清水中,抽水機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)抽水。當(dāng)我提起水管時(shí),渾濁度傳感器一起被提起,提出水面時(shí),能夠代表這是水井的水抽干了,然后裝置上按照原先的設(shè)置,會(huì)將此判斷為嚴(yán)重渾濁或水井無(wú)水,進(jìn)而停止抽水。
再放入清水中時(shí)就繼續(xù)抽水。然后再拿出來(lái),放到渾濁的水中,它不會(huì)抽水。然后放回清水中,直到抽到高水位線(xiàn)自動(dòng)停止。
整個(gè)過(guò)程就很順暢了。然后放掉水塔的水到清水桶中等待下一輪演示。 



2013年3月7日23:05:57
算法基本上沒(méi)有問(wèn)題,那到這里整個(gè)裝置就基本做好了,就剩些裝飾和貼紙說(shuō)明。還有展板。 

2013年3月8日13:36:55
公布下程序整個(gè)源代碼,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處哈,其中算法也在里面,供其他人參考。有什么意見(jiàn)也可以提下。
 
















2013年3月12日12:46:45
悄悄加了一個(gè)小后門(mén),就是在每次按下初始化按鍵時(shí),自動(dòng)把當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)值存到ATMega16單片機(jī)內(nèi)置EEPROM里,當(dāng)按下第四個(gè)按鍵時(shí),能夠自動(dòng)把存在內(nèi)置EEPROM的數(shù)值讀取出來(lái)并作為當(dāng)前使用的標(biāo)準(zhǔn)值。這樣能夠方便我到現(xiàn)場(chǎng)演示前的調(diào)試。我可以在布展那天調(diào)到合適的標(biāo)準(zhǔn)值并保存下來(lái),第二天直接讀取就行。
另外,貼在裝置上的貼紙也做好了,展板也OK了



原理解析:
由于水中含有懸浮及膠體狀態(tài)的微粒,使得原來(lái)無(wú)色透明的水產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象,其渾濁的程度稱(chēng)為渾濁度。渾濁度的單位是用"度"來(lái)表示的,就是相當(dāng)于1L的水中含有1mg.的SiO2(或是白陶土、硅藻土)時(shí),所產(chǎn)生的渾濁程度為1度,或稱(chēng)杰克遜。 濁度單位為JTU,1JTU=1mg/L的白陶土懸浮體。 
渾濁度是一種光學(xué)效應(yīng),是光線(xiàn)透過(guò)水層時(shí)受到阻礙的程度表示水層對(duì)于光線(xiàn)散射和吸收的能力。 
它不僅與懸浮物的含量有關(guān),而且還與水中雜質(zhì)的成分、顆粒大小、形狀及其表面的反射性能有關(guān)。 

演示稿:
您好,這是一個(gè)水塔水質(zhì)監(jiān)控器,它主要是應(yīng)用在城鎮(zhèn)和農(nóng)村的普通老百姓家庭中。
它主要是根據(jù)你水井里面水的渾濁度來(lái)工作的。
當(dāng)我水塔里面的水用完時(shí)候,水位到達(dá)低水位線(xiàn)以下(開(kāi)水塔泄水閥,等待)……
然后它就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)抽水機(jī)抽水。但是,如果此時(shí)水井處于枯水期的話(huà),就是說(shuō)水井里面沒(méi)有什么水抽了,(把水管提出水面) 
現(xiàn)在它就會(huì)自動(dòng)停止抽水,等到有水抽了它就繼續(xù)抽(再放回水里) 。
它主要的功能就是這個(gè):
比如說(shuō)如果現(xiàn)在水井里面的泥沙太多,水已經(jīng)渾濁了,(水管拿到渾濁的水里) 
這里黃燈就亮起來(lái)了,說(shuō)明水是渾濁的,同時(shí)抽水機(jī)也是自動(dòng)停止了的,等到水自然澄清后,才會(huì)自動(dòng)抽水(拿回水井)
當(dāng)然,如果這個(gè)時(shí)候你的確很需要水的話(huà),可以按下這個(gè)強(qiáng)制按鈕,就能無(wú)視渾濁的水直接抽上來(lái),但我不建議你這么做。 

這個(gè)裝置方便快捷,成本低廉,比那些專(zhuān)業(yè)設(shè)備價(jià)格要低很多,對(duì)于普通老百姓家庭來(lái)說(shuō),已經(jīng)能夠勝任這一任務(wù)。所以這個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,又有人性化功能的裝置必定是你家里水塔的優(yōu)秀管理員。 

(基本功能演示完成,等待水被抽到高水位線(xiàn),期間回答參觀者問(wèn)題)
(水到達(dá)高水位線(xiàn)后,裝置自動(dòng)斷開(kāi)抽水機(jī)電源)
嗯,現(xiàn)在水塔抽滿(mǎn)水了就自動(dòng)停了。 

測(cè)量原理: 
在此裝置中,我以澄清水為標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)渾濁度傳感器反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)判斷水質(zhì)(在渾濁度傳感器那邊已經(jīng)有校準(zhǔn))
渾濁度在這里可以顯示出來(lái),現(xiàn)在顯示的是標(biāo)準(zhǔn)值。另外還可以通過(guò)下面這三個(gè)LED燈的亮滅情況觀察到:綠色表示渾濁度達(dá)到要求,黃色表示濁度達(dá)不到要求,紅色表示不能飲用。  
這個(gè)數(shù)字下降1可以認(rèn)為濁度增加了1度。國(guó)家規(guī)定生活飲用水的濁度不得超過(guò)5度。一般主要看的是這三個(gè)LED燈,只要黃燈亮了就說(shuō)明水質(zhì)渾濁,最好不要飲用,而且會(huì)自動(dòng)斷電中國(guó)1976年頒布的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))  
(經(jīng)過(guò)多次對(duì)比實(shí)驗(yàn),在普通家庭中這種測(cè)量方法已經(jīng)能區(qū)分出能飲用的賀歲和不能飲用的水)

背景:
經(jīng)過(guò)我調(diào)查發(fā)現(xiàn),極大多數(shù)的農(nóng)村城鎮(zhèn)家庭自己在家旁邊挖一口井,他們生活用水全部來(lái)自這口井。然而問(wèn)題就來(lái)了:
①有時(shí)候下雨,地表的水帶很多泥土、雜質(zhì)滲透到水井里面,導(dǎo)致水質(zhì)渾濁。如果沒(méi)有這個(gè)裝置的話(huà),這些水被抽到水塔后時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)在水塔積一層水垢,清洗麻煩 ,而且飲用它們也不衛(wèi)生。
②有時(shí)抽到泥沙很多的話(huà),損壞過(guò)濾網(wǎng)和水泵;
③有時(shí)候水井處于枯水期,就是天氣干旱,有些地方?jīng)]有水可抽的時(shí)候,人們不知道,開(kāi)著抽水機(jī)在那里抽空氣,很是浪費(fèi)電。
④有時(shí)水塔抽滿(mǎn)水人不知道,繼續(xù)抽浪費(fèi)了地下水;
⑤水塔的水用完了以后,還要人為去啟動(dòng)抽水機(jī)抽水,比較麻煩。
所以我發(fā)明了這個(gè)裝置來(lái)解決以上五個(gè)生活問(wèn)題。  

2013年3月25日
本作品獲廣西青少年科技創(chuàng)新大賽中學(xué)生科技創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng)。


2013年3月27日12:38:35
本作品打算在外公家的水塔上安裝使用,由于水井是已經(jīng)密封了的,在安裝時(shí)將去掉水質(zhì)監(jiān)控功能,保留水塔水位自動(dòng)控制功能,即低水位自動(dòng)抽水,滿(mǎn)水自動(dòng)停止。計(jì)劃在本周六、日開(kāi)始實(shí)行

2013年3月30日 
水塔水質(zhì)監(jiān)控器安裝過(guò)程順利,檢測(cè)靈敏,已經(jīng)投入使用。 家人給予高度評(píng)價(jià)。
老人家開(kāi)水龍頭發(fā)現(xiàn)沒(méi)有水時(shí),大叫一聲抽水,然后另一個(gè)就在下面開(kāi)閘抽水,然后在鐘前守候著直到時(shí)間差不多了才離開(kāi),這樣很麻煩。
如今這種現(xiàn)象已經(jīng)不會(huì)再出現(xiàn)了,老人家也不用去管抽水機(jī)、水塔了。裝置能在即將用完水前自動(dòng)抽水,能夠保證用水連續(xù)供應(yīng),不會(huì)斷。這樣空氣不會(huì)進(jìn)到水管里,每次開(kāi)水龍頭時(shí)也不會(huì)有噴射之類(lèi)的現(xiàn)象發(fā)生了。




2013年5月22日17:51:21

由于學(xué)校準(zhǔn)備拿這個(gè)東西做長(zhǎng)期展覽,而且家里很享受它帶來(lái)的種種周到的服務(wù),所以決定將這個(gè)作品裝回當(dāng)初在比賽現(xiàn)場(chǎng)展覽時(shí)的樣子,然后再開(kāi)發(fā)一個(gè)新的來(lái)給自己用。

決定現(xiàn)在開(kāi)始,重新做一個(gè)。新開(kāi)發(fā)的水塔水質(zhì)監(jiān)控器按照其功能來(lái)說(shuō),不能再這樣命名了。應(yīng)該更名為“水塔水位監(jiān)控器”。
 
這個(gè)新作品采用STC 51單片機(jī),因?yàn)樗鼉r(jià)格便宜,并不需要AVR單片機(jī)那么高級(jí)的功能,我自制一塊是貼片焊接的PCB電路板,在節(jié)約成本的同時(shí),增加其性能。并且對(duì)電路也進(jìn)行改進(jìn),提高穩(wěn)定性。


2013年5月23日18:09:35
完成繪制原理圖。
增加了測(cè)試點(diǎn),方便維護(hù)。 
對(duì)單片機(jī)所有不用的IO引腳進(jìn)行上拉,防止電磁干擾。
由于手頭沒(méi)有排阻,所以只好用貼片電阻代替。
在89C51單片機(jī)里,也是有內(nèi)部EEPROM的,只是不是真正的EEPROM,但和EEPROM有著一樣的功能,所以不需要外接EEPROM芯片。電路中還有一些參數(shù)尚未確定。
另外,51單片機(jī)里,ALE引腳還有一個(gè)非常有用的功能是:
ALE以六分之一振蕩頻率固定輸出正脈沖, 8051一個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)振蕩周期,若采用6MHz的晶體振蕩器,則ALE會(huì)發(fā)出1MHz的固定的正脈沖。 可以用于驅(qū)動(dòng)外部芯片,給外部芯片提供時(shí)鐘振蕩信號(hào)。
至于繼電器,由于驅(qū)動(dòng)是大功率220V抽水機(jī),在開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)的瞬間我敢肯定會(huì)在繼電器內(nèi)部產(chǎn)生電弧,但這繼電器還受得住,開(kāi)關(guān)頻率最多一天就兩次,壽命來(lái)個(gè)兩三年還是可以的,更換也是輕松的事,就不弄消弧電路了,我也無(wú)法確定是否真的消弧了,因?yàn)槔^電器密封了的
看大圖請(qǐng)到相應(yīng)相冊(cè)看高清圖片





2013年5月25日19:17:48

修改電路,修改部分元器件的封裝。
增加一個(gè)蜂鳴器,使用跳針控制,可以檢測(cè)傳感器是否損壞,因?yàn)槭褂枚䴓O管的話(huà),在水塔那邊碰傳感器,不一定能看到放在屋子里的裝置上的發(fā)光二極管發(fā)的光,所以改用聲音。
只要我碰幾下傳感器,能聽(tīng)到蜂鳴器能發(fā)聲就證明浮球傳感器沒(méi)有損壞。因此更加方便維護(hù)。
很多地方加入電阻,根據(jù)實(shí)際情況決定是否需要焊接,如果不需要就直接用焊錫連起來(lái)就行,全部元器件除了蜂鳴器外,采用貼片封裝。
調(diào)整測(cè)試點(diǎn)分布。

這次修改,差點(diǎn)白費(fèi)功夫。我按錯(cuò)一個(gè)按鍵,把所有元器件的參數(shù)、封裝都恢復(fù)到默認(rèn)設(shè)置,并保存了。
嚇?biāo)牢伊耍南脒@下完了,然后我再想了下,這么出名的Altium Designer Release 10 不可能連這點(diǎn)失誤都沒(méi)有考慮到,于是我2不停地再到處點(diǎn),看看有什么能夠恢復(fù)之類(lèi)的功能。結(jié)果哈哈!被我找到了。在左邊的工程文件列表的樹(shù)形圖中,右鍵當(dāng)前文檔(原理圖),在彈出的快捷菜單中最后一項(xiàng):“本地歷史”。點(diǎn)它后會(huì)列出一大堆同名的原理圖,但后綴以數(shù)字區(qū)分。原來(lái)每一次保存時(shí),AD都自動(dòng)備份下來(lái),只要雙擊他們就馬上可以恢復(fù)。另外我看了下,他們是保存在C盤(pán)里的我的文檔里的。


由于AD10里沒(méi)有這個(gè)芯片的PQFP-44封裝,自己對(duì)照著這個(gè)封裝的圖紙?jiān)诋?huà)了一個(gè)封裝,打印出來(lái)發(fā)現(xiàn)很吻合!



然后就繼續(xù)安排布線(xiàn),我試過(guò)用軟件自帶的自動(dòng)布線(xiàn),但它布線(xiàn)的結(jié)果并不令我滿(mǎn)意,還是自己手動(dòng)布線(xiàn)好!


布線(xiàn)完成,以負(fù)片形式打印出來(lái):由于是單面板,一些線(xiàn)路根本沒(méi)辦法連通,我對(duì)部分線(xiàn)路采用過(guò)孔連接,到時(shí)候焊接時(shí)在底部用軟電線(xiàn)連上就行。


涂感光油墨


曝光后
顯影


顯影完成,還要檢查一些線(xiàn)路有沒(méi)有短路之類(lèi)的然后再蝕刻


蝕刻





蝕刻完成


脫模



還要再檢查有沒(méi)有線(xiàn)路短路之類(lèi)的,這次我用萬(wàn)能表的二極管蜂鳴器檔位來(lái)測(cè),但是結(jié)果令我大失所望。因?yàn)槎噙呅武併~(鋪地線(xiàn))與線(xiàn)的距離太小了,10mil而已,有的還不到10mil,導(dǎo)致一些IO線(xiàn)和地直接相連,后來(lái)以為只是一部分,用小刀刮一下就行,后來(lái)發(fā)現(xiàn)有很多地方,實(shí)在不愿意刮了,決定重新做一塊,間距設(shè)到18mil去。線(xiàn)寬照舊10mil


2013年6月2日23:07:57
由于感覺(jué)太難看,又重新做了一塊

按照同樣的方法得到:



然后我饒有興趣地涂上了UV阻焊綠油





然后打印好焊盤(pán)和孔的菲林膠片,對(duì)準(zhǔn)貼上去。綠油是沒(méi)辦法干的,綠油只有在紫外線(xiàn)燈照射下,才會(huì)固化,干。沒(méi)被照到的地方保持液態(tài)然后被酒精等溶劑洗掉。所以必須保證一次性貼好,我就是沒(méi)能一次性貼準(zhǔn),然后第二次移位修正時(shí),整個(gè)板子的綠油就毀了。。。哎。以后還可以做兩三個(gè)定位孔,用牙簽插進(jìn)去固定,這樣應(yīng)該很準(zhǔn)。




洗掉后就成這樣子了,后來(lái)我用砂紙打磨過(guò),把那些多余的綠油磨掉,只保證焊點(diǎn)有銅就行,然后進(jìn)行鉆孔。綠油聽(tīng)說(shuō)可以用NaOH洗掉,但手頭上也沒(méi)這個(gè)藥品,顯影液、脫模液都不能洗去阻焊綠油。







哎呀,比上次還難看。。。。我又有再做一塊的沖動(dòng)了,或者弄一點(diǎn)NaOh來(lái)洗掉綠油,可能也不太好洗呢

下次弄的時(shí)候,就蝕刻完后就可以了,不弄阻焊綠油和文字油墨了,很麻煩的說(shuō)。。。不過(guò)裸露的銅時(shí)間長(zhǎng)了可能也會(huì)變點(diǎn)。


2013年6月5日13:13:09
重新做了一塊!再做多少塊都不介意。。。管它呢。。
 

這次不印絲印層,不印阻焊層,所以把版權(quán)信息印在Top Layer ,通過(guò)腐蝕銅來(lái)寫(xiě)下版權(quán)的信息。
決定先鉆孔后再蝕刻銅板再脫模。





2013年6月5日16:52:01

開(kāi)始鉆孔,由于地方、座椅的限制,沒(méi)找到合適高度的桌椅,也沒(méi)有臺(tái)鉆,就只有一個(gè)臺(tái)鉗和一把手電鉆。
剛開(kāi)始第一第二個(gè)孔很難鉆,沒(méi)有東西固定手電鉆。不過(guò)后來(lái),熟練了,即使沒(méi)有臺(tái)鉆,雙手就能搞掂!鉆得蠻準(zhǔn)的。主要是鉆頭一定要安好,鉆時(shí)鉆頭一定要垂直,看不到鉆頭晃來(lái)晃去就行,不然就容易偏了。
最好先不要洗掉感光油墨和腐蝕電路板再鉆,就著感光油墨鉆比較好鉆, 不容易滑,鉆好后如果斷路了,還可以用油性筆修補(bǔ)電路,然后再進(jìn)行蝕刻銅箔和脫去感光油墨膜。這是經(jīng)歷了幾天的三四次失敗后得到的經(jīng)驗(yàn)…………油性筆不會(huì)被三氯化鐵腐蝕,它可以保護(hù)需要的銅箔,它的筆跡可以被脫模液洗去。





坐在床上鉆的。。。。對(duì)照著電路板的設(shè)計(jì)圖,看哪個(gè)位置需要鉆孔就對(duì)應(yīng)著鉆下去。普通的IO孔都是0.8mm,二極管、開(kāi)關(guān)等是1mm直徑。鉆頭很細(xì),一定要垂直鉆,不然鉆頭會(huì)斷,危險(xiǎn)的。

 

鉆好后,就是蝕刻電路板,把銅箔洗去。
每次腐蝕的時(shí)候,我都發(fā)現(xiàn)銅是從周?chē)蛑虚g消失的,就是周?chē)南缺桓g掉,然后慢慢收向中間,然后就沒(méi)了。
這溶液我腐蝕過(guò)三四塊板了,有點(diǎn)淺綠色、墨綠色的,生成的氯化亞鐵和氯化銅還有部分三氯化鐵、氧化鐵、氧化亞鐵等弄的。





腐蝕的時(shí)候,銅箔表面變成那種紅棕色或者像磚紅色,顯眼得很,可以被掃去,用畫(huà)筆刷去后馬上有會(huì)生成回來(lái)。


蝕刻電路板OK!
自認(rèn)為是最成功的一次制版!失敗多了經(jīng)驗(yàn)多了,電路板一路做下來(lái)每一步都很清楚,心里也有底了。真是太爽了!

檢查過(guò)沒(méi)有短路、短路的地方,另外繼電器的中點(diǎn)銅線(xiàn)我忘記用油性筆修補(bǔ),一小部分銅沒(méi)有了,等下用焊錫補(bǔ)上,主要是當(dāng)時(shí)還不清楚用油性筆畫(huà)上去
是否真的可以保護(hù)銅。下一步就是焊接元器件了。 

咱也學(xué)下喬布斯在電路板上簽名,簽得不好,見(jiàn)笑了。。 。簽得真是爽啊!哈哈!






2013年6月6日11:36:40
焊接51單片機(jī)時(shí),先對(duì)準(zhǔn)芯片的引腳,對(duì)得準(zhǔn)準(zhǔn)的,把電烙鐵的頭換成刀頭。然后在四周堆上大量的焊錫,把所有引腳都蓋上去,并且在堆錫的過(guò)程中,抖動(dòng)電烙鐵,讓焊錫充分變成液態(tài)浸透引腳。
然后用電烙鐵沾大量的松香,然后去吸走焊錫,把焊錫吸到烙鐵頭上,然后用高溫海綿擦去烙鐵頭的焊錫。
每次都一定要是沾大量松香,不能不用松香,輕輕一碰后馬上提起烙鐵,焊錫就被吸上來(lái)了。提起電烙鐵的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)吸不上時(shí),烙鐵不能往外拖,不能刮著焊錫,不然會(huì)損傷阻焊層的。我這里往外拖是讓焊錫保護(hù)銅,因?yàn)槲覜](méi)有弄阻焊層進(jìn)去。在真正的電路板上絕對(duì)不能拖。吸不上就用多點(diǎn)松香,要不就再堆錫,堆多點(diǎn)再吸。
不過(guò)這個(gè)能吸起來(lái)的前提時(shí)烙鐵在第一次使用時(shí)必須充分形成錫合金,就是把焊錫通過(guò)高溫滲透到烙鐵頭里去,這樣才能吸得住焊錫。

還有個(gè)辦法就是用多股銅線(xiàn),浸了松香后,放在一堆焊錫的旁邊,用烙鐵同時(shí)加熱銅線(xiàn)和焊錫,然后提起銅線(xiàn),焊錫很多就會(huì)被吸到銅線(xiàn)上去了。

焊接完成后,一定要用放大鏡+手電筒來(lái)檢查引腳是否互相搭上,否則通電后可能會(huì)燒毀芯片的。松香是不導(dǎo)電的。松香可以用酒精洗去,洗不洗都沒(méi)什么要緊的。






終于焊接完所有元器件了。在焊接過(guò)程中,部分元器件的參數(shù)更改,去掉高低水位的指示燈,去掉復(fù)位按鈕。

在繼電器周?chē)?huà)有高壓危險(xiǎn)的標(biāo)志,而我設(shè)計(jì)電路時(shí)也對(duì)這一區(qū)域不進(jìn)行覆銅。因?yàn)槿绻层~的話(huà),220V的電位差可能會(huì)導(dǎo)致與5V的單片機(jī)電路耦合,產(chǎn)生故障。







2013年6月7日20:02:32

程序編寫(xiě)、測(cè)試完成!啟用了51單片機(jī)的掉電模式、看門(mén)狗,串口通信三大功能。
單片機(jī)采用6MHz外部晶振,內(nèi)部使用雙倍速(6T)模式。振蕩器增益1/2 gain 。
經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量,工作電壓5V,抽水機(jī)抽水過(guò)程中控制器電流60mA左右,功率0.3W。抽水完畢后到下次抽水前,單片機(jī)處于掉電(停機(jī))模式,整個(gè)控制器電流2.5mA左右,功率0.0125W。
沿襲“水塔水質(zhì)監(jiān)控器”里的功能,該水塔水位監(jiān)控器照樣具有記錄抽水次數(shù)、高水位傳感器失誤次數(shù)、低水位傳感器失誤次數(shù)這三個(gè)參數(shù)。
89C51RC單片機(jī)同樣具有EEPROM,我看了它的數(shù)據(jù)手冊(cè)發(fā)現(xiàn)通過(guò)IAP/ISP技術(shù)可以訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部Flash,其中數(shù)據(jù)區(qū)Flash可以當(dāng)做EEPROM用,芯片設(shè)計(jì)者對(duì)EEPROM劃分了八個(gè)扇區(qū),每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)。
我將抽水任務(wù)標(biāo)識(shí)這一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)放在第一扇區(qū),地址為
0x2010
累計(jì)抽水完成次數(shù)這一個(gè)long型數(shù)據(jù)放在第二扇區(qū),地址為
0x2210
低水位傳感器失誤次數(shù)(long型)放在第三扇區(qū)地址為
0x2410
高水位傳感器失誤次數(shù)(long型)放在第四扇區(qū),地址為
0x2610

另外對(duì)于這個(gè)片內(nèi)EEPROM 的操作,一般需要先對(duì)要被所寫(xiě)的數(shù)據(jù)覆蓋的區(qū)域進(jìn)行擦除操作后才能寫(xiě)數(shù)據(jù),不擦除也可以寫(xiě),但是數(shù)據(jù)可能會(huì)出錯(cuò)。因?yàn)椋?/span>字節(jié)編程:將1寫(xiě)成1或0,將0寫(xiě)成0,不能將0寫(xiě)成1,所以要擦除,只有擦除才能將0寫(xiě)成1 

51單片機(jī)的下載工具沒(méi)有讀取片內(nèi)EEPROM的功能,我自己設(shè)計(jì)了一個(gè)引導(dǎo)程序。
在系統(tǒng)剛上電時(shí),電路板上唯一一顆綠色的LED燈以20Hz的頻率快閃,閃爍5秒。在它閃爍期間,通過(guò)串口(波特率2400,停止位1,數(shù)據(jù)位8,校驗(yàn)位N)向系統(tǒng)發(fā)送0x42這一字節(jié)的數(shù)據(jù),那么系統(tǒng)馬上作出回應(yīng),模板如下:

Hello,我是水塔水位監(jiān)控器,由楊宇慶于2013年6月7日編程制作完成。\n現(xiàn)在向您報(bào)告運(yùn)行情況:\n

從2013年6月7日投入使用以來(lái),\n
累計(jì)完成抽水任務(wù) 0 
次\n
低水位傳感器失誤 0 次\n
高水位傳感器失誤 0 次\n  
感謝您的使用!下次有需要還可以叫我出來(lái)。\n我愿繼續(xù)為您全天候管理水塔。祝您身體健康,萬(wàn)事如意,闔家幸福!\n 

另外,在此期間,發(fā)送0x14這一字節(jié)的數(shù)據(jù),系統(tǒng)會(huì)馬上清零這三個(gè)記錄,請(qǐng)別輕易發(fā)送喲,收到這三個(gè)數(shù)據(jù)的她怕我作者也怕。因?yàn)槲矣X(jué)得這些記錄很有紀(jì)念意義。

 5秒過(guò)后,系統(tǒng)將關(guān)閉串口功能,指示燈恢復(fù)為1Hz閃爍。
綠色LED燈在抽水狀態(tài)即單片機(jī)工作狀態(tài)保持1Hz的閃爍
LED在單片機(jī)初步檢測(cè)到水位到達(dá)高水位或低水位線(xiàn)時(shí),保持亮起,然后單片機(jī)開(kāi)始復(fù)查水位,直到復(fù)查完畢恢復(fù)閃爍。
一旦抽水完成,單片機(jī)進(jìn)入掉電(停機(jī))模式時(shí),LED保持熄滅。當(dāng)水位到達(dá)低水位線(xiàn)時(shí),傳感器拉低外部中斷引腳,產(chǎn)生一個(gè)下降沿,這個(gè)下降沿將喚醒單片機(jī),迅速恢復(fù)正常工作模式,然后檢測(cè)低水位,檢測(cè)水確實(shí)是在低水位后,開(kāi)始啟動(dòng)抽水機(jī)抽水……如此循環(huán)。

單片機(jī)復(fù)查水位的操作是:一秒鐘檢測(cè)一次,10秒過(guò)后,就檢測(cè)了十次。每檢測(cè)到一次計(jì)數(shù)加一,十秒后判斷計(jì)數(shù)是否超過(guò)6,即有60%的檢出率,就做出判斷:水位確實(shí)到達(dá)該水位線(xiàn),否則記錄錯(cuò)誤數(shù)+1,不進(jìn)行任何操作。
雖然這個(gè)還不能說(shuō)是確實(shí)到達(dá),但是這種傳感器就兩條引線(xiàn),光憑單片機(jī)本身也是很難摸清傳感器到底是壞了還是沒(méi)壞的。所以之前在樓下連的兩個(gè)閘刀開(kāi)關(guān)就很有作用了。另外電路板上還有蜂鳴器幫助檢測(cè)水位傳感器的工作狀況。

還有個(gè)細(xì)節(jié)就是,在每次向EEPROM寫(xiě)數(shù)據(jù)期間,由于需要擦除再進(jìn)行寫(xiě)入,雖然這個(gè)時(shí)間很短,大概13~20ms,但是,萬(wàn)一就在這個(gè)時(shí)候, 家里停電了,裝置外部電源就停了,電路上唯一還有電能提供的就是電源適配器里的電容和我焊在電路板上的470uF電容。這兩個(gè)電容為單片機(jī)供電,但電腦是很小的,為了節(jié)省電能,支撐這單片機(jī)完成這一操作,就熄滅LED燈,碰運(yùn)氣了。雖然這個(gè)概率很小很小很小,但我認(rèn)為還是有可能性的,并聯(lián)多個(gè)大電容能夠提供更多的電能。而且數(shù)據(jù)手冊(cè)上說(shuō)道,當(dāng)電壓過(guò)低時(shí),不能進(jìn)行ISP/IAP讀寫(xiě)操作。如果真的發(fā)生了,可能導(dǎo)致寫(xiě)入的記錄不準(zhǔn)確。 
 
明天早上就將“水塔水質(zhì)監(jiān)控器”拆下來(lái),并讀出里面EEPROM的數(shù)據(jù)保存到我的電腦上。然后換上新的"水塔水位監(jiān)控器"。這樣的話(huà),他就宣告退役啦!~~~要不要什么儀式呢,呵呵。退役后,將重新安裝在木桌上,裝回原來(lái)參加比賽時(shí)的樣子,整個(gè)演示裝置包括那臺(tái)小抽水機(jī)送往學(xué)校實(shí)驗(yàn)室供展覽用。


2013年6月8日
舊版水塔水質(zhì)監(jiān)控器,已經(jīng)停止使用。新版已經(jīng)開(kāi)始投入使用,安裝過(guò)程順利。
調(diào)取內(nèi)部EEPROM數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),從2013年3月11日11時(shí)起開(kāi)始擔(dān)任家里水塔的管家,直到2013年6月8日8時(shí),累計(jì)完成抽水86次。除了剛開(kāi)始第一個(gè)星期用時(shí)出現(xiàn)點(diǎn)意外,經(jīng)過(guò)維護(hù)后,將近三個(gè)月里不出現(xiàn)任何故障,期間經(jīng)歷過(guò)大暴雨、停電等環(huán)境影響。
嗯,記錄蠻有歷史意義的。 
另外,我讀取了整個(gè)Flash和EEPROM數(shù)據(jù)到電腦上備份。 

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