單片機(jī)軟保護(hù)電機(jī)的自動抽水系統(tǒng)原理圖與程序設(shè)計

ID:341842 · 發(fā)表于 2020-12-15 18:02

分享一個小項目與大家一起學(xué)習(xí)交流，因為個人工作等原此還是為初稿，未做進(jìn)一步的升級完善優(yōu)化。如后期有時間增加一些功能往智能型，顯示，水位等。

設(shè)計初終：發(fā)現(xiàn)市面賣的一些產(chǎn)品，要么價格高，要么保護(hù)電機(jī)方案采用硬件，硬件探頭容易引起失效，還在電極被污化后沒有很好起到保護(hù)，所以造成一些如電機(jī)線路損壞，水漫金山。這些現(xiàn)象都在設(shè)備后期使用久后的根問題。為此下面采用軟件邏輯及檢測判斷的思路來有效的設(shè)計一個保護(hù)，把保護(hù)級別為最高，這樣就算有故障也保護(hù)財產(chǎn)的安全，降成不必要損失。

設(shè)計核心：
1.采用新唐N76e003單片機(jī)方案：性價比高，芯片功能強(qiáng)大，足夠滿足些系統(tǒng)的設(shè)計;
2.水位檢測方案：采用電極檢測（ps:初稿只做適用性開發(fā)，未做水位顯示）;
3.供電方案：采用5V系統(tǒng) 及電極檢測，安全性及利用（ps:好多閑置的手機(jī)充電器）;
4.控制方案：采用小功率繼電器+接觸器方案;
5.程序方案：帶保護(hù)電機(jī)方案，電極故障判斷;

設(shè)計思路原理：
1.電路板電源部份：只需更換對應(yīng)參數(shù)的轉(zhuǎn)換LDO芯片等相關(guān)器參數(shù)，電源可以改9V、12V。
2.繼電器部分：沒有選擇用大功率30A的設(shè)計，而選用小功能率的原因是電機(jī)一般都啟動電流大，理論上30A繼電器也是夠的，但大功率的繼電觸點還是不及于小型接觸來得穩(wěn)定可靠（ps:這個用久你就知道）所以選擇小功率繼電器，繼電器-->接觸器-->電機(jī)。
3.電極檢測部份：采用三極管利用極管原理，做為電極檢測（ps:這個部份可以加處光耦效會更好）。
4.指示部份：采用LED指示，狀態(tài)：運行，停止，故障，模式。
5.按鍵部分：手動/自動模式，電極故障時可啟用手動模式，手動模式狀態(tài)下，開啟后在預(yù)定或電極檢測一定后自動停止運行。

附件：
設(shè)計的原理圖
設(shè)計程序源碼
Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)

單片機(jī)源程序如下:

/********************************************************************************
* @ 水塔自動抽水控制器
* @項目： shuita
* @描述： 1.通過檢測高低水位信號
2.實現(xiàn)繼電器的開關(guān)，控制電機(jī)的開啟關(guān)閉
* @版本：V2.0
* @備注：開機(jī)默認(rèn)為內(nèi)部高速HIRC(16M)
********************************************************************************/
#include "N76E003.h"
#include "Common.h"
//#include "Delay.h"
#include "timer.h"
#include "SFR_Macro.h"
#include "Function_Define.h"
#include "relay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "waterlevel.h"
#include "watchdog.h"
/******************************************************************************
*@ 狀態(tài)/標(biāo)記/變量定義
*@
******************************************************************************/
////高水位時間必須大于低水位時間 20200625 增加高低水故障判斷時間分開
#define H_OVERTIME 60 //單位：分 max=255/60=4h15分
#define L_OVERTIME 30 //單位：分 max=255/60=4h15分
//debug
//#define H_OVERTIME 3 //單位：分 max=255/60=4h15分
//#define L_OVERTIME 1 //單位：分 max=255/60=4h15分
//全局變量
uint8_t timerCountBuff; //高/低水位定時器計數(shù)
bit openWorkFlag = 0;
bit stopWorkFlag = 0;
bit autoModeLock = 1; //1為自動
uint8_t workStep = 0;
/*****************************************************************************
*@ 函數(shù)聲明
*@
******************************************************************************/
void allGPIOConfig(void);
void motorAutoWork(void);
void motorManualWork(void);
/*****************************************************************************
*@ main 函數(shù)
*@
******************************************************************************/
void main(void)
{
openWorkFlag = 0;
timerCountBuff = 0;
allGPIOConfig();
allTimerInit();
keyInit();
watchdogInit();
while (1)
{
keyProceWork();
if (autoModeLock)
{
feedDog();
ioLedAutoON;
motorAutoWork();
}
else //if(autoModeLock == 0)
{
feedDog();
ioLedAutoOFF;
motorManualWork();
}
feedDog();
}
}
/*******************************************************************************************************************
*@ 名稱：void allGPIOConfig(void)
*@ 功能：實現(xiàn)所需io初始化
*@ 描述：
*@ 輸入：none
*@ 輸出：none
******************************************************************************************************************/
void allGPIOConfig(void)
{
//Set_All_GPIO_Quasi_Mode;
relayInit(); //繼電器初始化
ledInit(); //指示燈初始化
waterLevelInit();
}
/************************************************************************************
@函數(shù)：void motorAutoWork(void)
@輸入：times 高水位計時時間
@返回：none
@描述：
1.缺水: 低水位電極檢測到無水，后啟運抽水
2.有水：低水位電極檢測到有水，則不進(jìn)行抽水
3.上水：過程中在設(shè)定時同檢測，高低電極如果異常則停止自動抽水顯示故障
4.上水-停水：正常過程中判斷高水位電極是否電平，如有則停止抽水
@設(shè)計：byJin
@日期：2020/04/10
**********************************************************************************/
void motorAutoWork(void)
{
bit waterLevelFlag = 0;
switch (workStep)
{
case 0:
{
//缺水判斷
waterLevelFlag = lowLevelCheck();
if (waterLevelFlag == 0)
{
workStep = 1;
}
else if (waterLevelFlag == 1)
{
workStep = 0;
}
break;
}
case 1: //水滿 -停水
{
waterLevelFlag = highLevelCheck();
if (waterLevelFlag == 0) //未到高水位繼續(xù)運行
{
TR0 = 1;
relayWork(1);
runWorkLedFlash();
workStep = 1;
//低水位電極異常，指定時間檢測無效則停機(jī)保護(hù)
if (timerCountBuff == L_OVERTIME && lowLevelCheck() == 0)
{
TR0 = 0;
timerCountBuff = 0;
workStep = 2;
}
//高水位電極異常,指定時間檢測無效則停機(jī)保護(hù)
if (timerCountBuff == H_OVERTIME && highLevelCheck() == 0)
{
TR0 = 0;
timerCountBuff = 0;
workStep = 2;
}
}
//電極探到高水位
else if (waterLevelFlag == 1)
{
TR0 = 0;
relayWork(0);
ioLedStopON;
ioLedRunOFF;
workStep = 0;
}
break;
}
case 2:
{ //電極探頭異常，存在故障自動模式無法使用
TR0 = 0;
relayWork(0);
ioLedStopON;
ioLedRunOFF;
ioLedHitchON; //故障燈亮
workStep = 2; //切換回自動后故障未解除也不能工作,此值未改變
}
break;
default:
relayWork(0);
break;
}
}
/************************************************************************************
@函數(shù)：void motorManualWork(void)
@輸入：times 高水位計時時間
@返回：none
@描述：
1.手啟自停 -->停采用高電極或延時判斷
2.高水位電極有效,則按開無效不進(jìn)行啟動
@設(shè)計：byJin
@日期：2020/04/10
**********************************************************************************/
void motorManualWork(void)
{
if (openWorkFlag && highLevelCheck() == 0 && timerCountBuff < H_OVERTIME && stopWorkFlag == 0) //高水位電極未檢測到滿且手動開啟,則啟動
{ //啟動進(jìn)中,按開無效,只能按關(guān)才有效
TR0 = 1;
relayWork(1);
runWorkLedFlash();
}
else
{
// if(timerCountBuff == H_OVERTIME || highLevelCheck() == 1 ||stopWorkFlag == 1) //高水位電極檢測滿則-- 停止
// { //采用3種方法停止：定時停止、高水位電極檢測停止和手動按關(guān)停止
TR0 = 0;
relayWork(0);
ioLedStopON;
ioLedRunOFF;
ioLedHitchOFF;
timerCountBuff = 0;
openWorkFlag = 0;
stopWorkFlag = 0;
return;
// }
}
}

復(fù)制代碼

全部資料51hei下載地址：

shuita.rar (1.48 MB, 下載次數(shù): 15)

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