【正文】 。 1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2．配套齊全，功能完善，適用性 強(qiáng) 3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造 利用 PLC 實(shí)現(xiàn)需深刻了解其梯形圖及指令，目前市場(chǎng)較常用。 PLC 是計(jì)算機(jī)技術(shù)于繼電接觸器控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它是滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的要求和電氣控制系統(tǒng)本身的 制造、使用以及維修的需要。但所設(shè)計(jì)的東西較為煩瑣，有一點(diǎn)的失誤檢查起來(lái)很難。所以此方法對(duì)于本課題不適合。 單片機(jī)的 應(yīng)用特點(diǎn) 單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。因此，單片機(jī)具有如下特點(diǎn) 。 1．控制能力強(qiáng) 單片機(jī)集成度 為了滿(mǎn)足控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極其豐富的條件轉(zhuǎn)移指令、較強(qiáng)的 I/O 邏輯操作及位處理功能，因而其控制靈活、方便，容易滿(mǎn)足工業(yè)控制的要求。 2．抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 單片機(jī)集成度高，體積小，內(nèi)容采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，減少了芯片內(nèi)部之間的連線(xiàn)，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力，適宜于惡劣環(huán)境工作下工作。 3．性?xún)r(jià)比高 單片機(jī)功能豐富，而其價(jià)格僅為 5 到 30 元 4．易擴(kuò)展 片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必要的部件，片外有許多供擴(kuò)展用的三總線(xiàn)并行、串行輸入輸出管腳，很容易很容易構(gòu)成各 種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 5．低功耗、低電壓 一般單片機(jī)的功耗僅為 20 到 100mW,電壓為 2 到 6V（不同型號(hào)的數(shù)值完全不一樣），便于成產(chǎn)便攜產(chǎn)品。 ，型號(hào)全。很多單片機(jī)廠(chǎng)家逐年擴(kuò)大適應(yīng)各種需要，有針對(duì)性地推出一系列型號(hào)產(chǎn)品，使系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工程師有很大的選擇余地。大部分產(chǎn)品有較好的兼容性，保證了已開(kāi)發(fā)產(chǎn)品能順利移植，較容易地使產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代。 7． 使用壽命長(zhǎng)。這里所說(shuō)的長(zhǎng)壽命，一方面指用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指與微處理器相比的長(zhǎng)壽命。 AT89C51 單片微型計(jì)算機(jī)為核 心并根據(jù)頻率的特性來(lái)構(gòu)成本方案的基本設(shè)計(jì)思想，這是由于單片機(jī)具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，功耗低，控制功能強(qiáng)以及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，軍事以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。而單片機(jī)所具有的這些優(yōu)點(diǎn)能夠使得該設(shè)計(jì)滿(mǎn)足以上要求，即技術(shù)新、先進(jìn)、體積小、精度高、功能擴(kuò)展極其方便，且衡量之下它的成本較之其它方案要低些。除此之外單片機(jī)的外圍電路也非常的簡(jiǎn)單 ,系統(tǒng)緊湊 ,對(duì)于這種小規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng) ,單片機(jī)具備了最佳的價(jià)格和最簡(jiǎn)單的電路 .而且更容易讓更多的人控制使用 . 單片機(jī)與 PLC 的比較 PLC 是一種可編程的控制器，相當(dāng)于一種控制設(shè)備，主要用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，大都采用梯形圖編程，也可以用組態(tài)軟件。其特點(diǎn)是非?？煽?。 所以此方法對(duì)于本課題不適合。 單片機(jī)體積小，集成度高，成本低，抗干擾能力強(qiáng)，控制能力強(qiáng)。 應(yīng)該說(shuō)這兩者有很大的區(qū)別，由于目前它們的應(yīng)用需求都不少，前景都是不錯(cuò)的。 這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的外圍電路非常的簡(jiǎn)單 ,系統(tǒng)緊湊 ,對(duì)于小規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng) ,單片機(jī)又具備了最佳的價(jià)格和最簡(jiǎn)單的電路 .而且更容易讓更多的人控制使用 . 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，用單片機(jī)完全能夠?qū)崿F(xiàn)。 AT89C51 單片微型計(jì)算機(jī)為核 心并根據(jù)頻率的特性來(lái)構(gòu)成本方案的基本設(shè)計(jì)思想，這 是由于單片機(jī)具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，功耗低，控制功能強(qiáng)以及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，軍事以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。而單片機(jī)所具有的這些優(yōu)點(diǎn)能夠使得該設(shè)計(jì)滿(mǎn)足以上要求，即技術(shù)新、先進(jìn)、體積小、精度高、功能擴(kuò)展極其方便，且衡量之下它的成本較之其它方案要低些。除此之外單片機(jī)的外圍電路也非常的簡(jiǎn)單 ,系統(tǒng)緊湊 ,對(duì)于這種小規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng) ,單片機(jī)具備了最佳的價(jià)格和最簡(jiǎn)單的電路 .而且更容易讓更多的人控制使用 . 因此 ,我采用單片機(jī)結(jié)構(gòu)這種方案 ,來(lái) 用于我的設(shè)計(jì) !、 第 三 章 設(shè)計(jì)所用材料及其工作原理 傳感器的介紹及應(yīng)用 傳感器的介紹 傳感器的定義 ：傳感器是指能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的歸來(lái)轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器就是利用物理效應(yīng) 、 化學(xué)效應(yīng) 、 生物效應(yīng)，把被測(cè)的物理量 、 化學(xué)量 、 生物量等非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置。 傳感器技術(shù)對(duì)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù) 、 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)及工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展起到基礎(chǔ)和支柱的作用，在世界各國(guó)已成為一種重要產(chǎn)業(yè)。可以說(shuō)沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù) 。沒(méi)有傳感器也就沒(méi)有人類(lèi)現(xiàn)代化的生活環(huán)境和條件。傳感器技 術(shù)已成為科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。 傳感器的應(yīng)用 傳感器不僅充當(dāng)著計(jì)算機(jī) 、 機(jī)器人 、 自動(dòng)化設(shè)備的“感覺(jué)器官”及機(jī)電結(jié)合的接口，而且已滲透到軍事和人類(lèi)生命 、 生活 、 生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，從太空到海洋，從各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)到人們?nèi)粘Ｉ畹囊率匙⌒?，都已?jīng)離不開(kāi)各種各樣的傳感器。 （ 1）傳感器在機(jī)械制造中的應(yīng)用 在石油 、 化工 、 電力 、 鋼鐵 、 機(jī)械等工業(yè)生產(chǎn)中，需要及時(shí)檢測(cè)各種工藝參數(shù)的相關(guān)信息，并通過(guò)電子計(jì)算機(jī)或控制器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制。 （ 2）傳感器在汽車(chē)中的應(yīng)用 在汽車(chē)上，溫度 、 壓 力 、 流量 、 濕度 、 氣體 、 位置 、 速度 、 加速度 、 轉(zhuǎn)矩等各種各樣的傳感器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。利用傳感器檢測(cè)的信息，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的精確控制，一保障汽車(chē)安全行駛。 （ 3）傳感器在智能建筑中的應(yīng)用 采用新材料、新信息機(jī)通信技術(shù)的智能建筑是現(xiàn)代樓宇建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。在智能建筑物的各個(gè)方面，如信息和通信系統(tǒng)、交通管理、加熱與通風(fēng)機(jī)空氣調(diào)節(jié)、能源管理、個(gè)人安全與保障系統(tǒng)、維護(hù)管理、靈巧的居室裝置以及新的智能建筑結(jié)構(gòu)，都要應(yīng)用各種傳感器。 （ 4）傳感器在家電中的應(yīng)用 現(xiàn)代家庭中，家電廚具、空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、電熱水器、安全報(bào)警器、吸塵器、電熨斗、照相機(jī)、音像設(shè)備等都用到了傳感器。 （ 5）傳感器在安全防范重的應(yīng)用 火災(zāi)、盜竊，不斷給人類(lèi)生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的威脅。安全防范技術(shù)在世界各國(guó)已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)。防火、防盜，廣泛應(yīng)用了光電。熱電、 壓電、氣體、紅外、超聲波、微波及圖像等傳感器。 （ 6）傳感器在機(jī)器人中的應(yīng)用 在生產(chǎn)用的單能機(jī)器人中，傳感器用來(lái)檢測(cè)臂的位置和角度；在智能機(jī)器人中，傳感器用作視覺(jué)和嗅覺(jué)。傳感器占機(jī)器人成本的二分之一以上。 （ 7）傳感器在人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 在醫(yī)療上應(yīng)用的傳感器可以對(duì)人體溫度、 血壓、 心腦電波及腫瘤等進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量與診斷。 （ 8）傳感器在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 為保護(hù)環(huán)境，研制用以檢測(cè)大氣，水質(zhì)及噪聲污染的傳感器，已為世界各國(guó)所重視。 （ 9）傳感器在航空航天種的應(yīng)用 在飛機(jī)及火箭等飛行器上，要使用傳感器對(duì)飛行速度、加速度、飛行距離及飛行方向、飛行姿態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。 （ 10）傳感器在搖桿技術(shù)中的應(yīng)用 在飛機(jī)及衛(wèi)星等飛行器上利用紫外、紅外光電傳感器及微波傳感器探測(cè)氣象、地質(zhì)等；在船舶上利用超聲波傳感器進(jìn)行水下探測(cè)。 （ 11）傳感器在軍事方面的應(yīng)用 利用紅外探測(cè)儀可以探測(cè)地形、發(fā)現(xiàn)地物及敵方各種軍事目標(biāo)；紅外雷達(dá)具有搜索、跟蹤、測(cè)距等功能，可以搜索幾十到上千千米內(nèi)的目標(biāo)；其他還有紅外制導(dǎo)、紅外通信、紅外夜視、紅外對(duì)抗等。再如，用壓電陶瓷制成的壓電引信稱(chēng)為彈丸起爆裝置，具有瞬發(fā)度高、安全可靠、不可配置電源等特點(diǎn)，常用在破甲彈上。 傳感器的選用 根據(jù)該次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求 ，將感受到的水位信號(hào)傳送到 單片機(jī) ， 單片機(jī) 內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動(dòng)閥發(fā)出 開(kāi) 關(guān) 的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位。 需對(duì)水位進(jìn)行控制，因此綜上選擇水位傳感器。 片機(jī)的介紹 及選擇 單片機(jī)的介紹 單片微型機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱(chēng)微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器 CPU、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，它的結(jié)構(gòu)上的最大優(yōu)點(diǎn)是把 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入 /輸出接口集成在一塊超大規(guī)模的集成電路芯片上。就其組成和基本工作原理而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 1 單片機(jī)的組成 單片機(jī)的核心部 分是中央處理器 CPU，它是單片機(jī)的大腦，由它統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)各部分的工作。時(shí)鐘電路用于給單片機(jī)提供工作時(shí)間所需有的時(shí)鐘信號(hào)。程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器分別用于存放單片機(jī)工作的用戶(hù)軟件和存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)。中斷系統(tǒng)用于處理系統(tǒng)工作時(shí)出現(xiàn)的突發(fā)事件。定時(shí) /輸出接口（ I/O 接口）是計(jì)算機(jī)與輸入 /輸出設(shè)備之間的接口。輸入 /輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備交換信息的裝置，如顯示器、鍵盤(pán)和打印機(jī)等。 2 單片機(jī)的特點(diǎn) 由于單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。因此，單片機(jī)具有以下特點(diǎn)。 a 控制功能 強(qiáng)。為了滿(mǎn)足工業(yè)控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、較強(qiáng)的 I/O 邏輯操作及位處理功能，因而其控制靈活、方便，容易滿(mǎn)足工業(yè)控制的要求 。 b 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好。單片機(jī)集成度高，體積小，內(nèi)部采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，減少了芯片內(nèi)部之間的連線(xiàn)，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力，適宜于惡劣環(huán)境下工作。 C 性能價(jià)格比高。單片機(jī)功能豐富，而其價(jià)格僅為 5~30 元。 D 易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，片外有許多擴(kuò)展用的三總線(xiàn)并行、串行輸入輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 E 低功耗、低電 壓。一般單片機(jī)的功耗僅為 20~100mW，電壓為 2~6V（不同型號(hào)的數(shù)值不完全一樣），便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)由于體積小、集成度高、成本低、抗干擾能力和控制能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于以下的各個(gè)領(lǐng)域中。例如工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器儀表、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、通信方面、武器裝備和終端及外部設(shè)備控制等方面都得到廣泛的應(yīng)用。 在以控制為主，以數(shù)據(jù)為輔的系統(tǒng)中，使用單片機(jī)可以獲得良好的效果。對(duì)于工作速度不高，數(shù)據(jù)處理量不大，控制過(guò)程不很復(fù)雜的場(chǎng)合，如家用電器。商用產(chǎn)品等，可選用四位單片機(jī)；對(duì)于工業(yè)控制 、智能儀表等，可選用八位單片機(jī)；對(duì)于要求很高的實(shí)時(shí)控制及復(fù)雜的過(guò)程控制，如機(jī)器人、信號(hào)處理等，則最好選用 16 位單片機(jī)。 4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 總的來(lái)說(shuō)，單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是向大容量、高性能化、外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。為滿(mǎn)足不同用戶(hù)要求，各公司相繼推出了能滿(mǎn)足不同需要的產(chǎn)品。 縱觀單片機(jī)幾十年的發(fā)展歷程，單片機(jī)的今后發(fā)展方向?qū)⑾蚨喙δ?、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價(jià)格、外圍電路內(nèi)裝化，以及片內(nèi)存儲(chǔ)器容量增加和 Flash 存儲(chǔ)器化方向發(fā)展。但其位數(shù)不一定會(huì)繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在