【正文】 控裝置與系統(tǒng)領域也比較有成就,盡管與其他國家比較尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特點就是實際,與生產實際應用項目無關的問題基本不去考慮,主要考慮選取什么材料,測控什么物理量,優(yōu)點是什么,與機器設備的通訊接口等等。一些發(fā)達國家在單片機新型系統(tǒng)研究、制造和應用上,已積累了很多經驗,奠定了基礎,進入了國際市場。我國在新型測控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應用和經驗上,與其他發(fā)達國家相比還存在差距,但是我國的研究人員已經克服很多困難,并在不斷的摸索中前進,有望在相關領域趕上甚至超過發(fā)達國家的技術水平,這是發(fā)展趨勢。(三) 使用單片機實現(xiàn)水體液位控制的優(yōu)點使用單片機實現(xiàn)水體液位控制具有較高的實用價值和穩(wěn)定性好等特點。采用高亮二極管和光敏三級管所組成的液位傳感器測量水位，可有效保證水位的自動控制，能更好地對水體水位進行自動化控制,避免了工作人員在現(xiàn)場進行檢測操控,方便了人員對液位系統(tǒng)的控制,控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；單片機不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，應用前景廣，同時有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機實現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動控制與調節(jié)，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經濟運行。本文就是采用8051單片機為核心芯片的一種水體水位控制系統(tǒng)，具有較高的實用價值和優(yōu)越性。本系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比大大降低了使用成本,提高了控制運行速度。根據仿真模擬運行的結果表明,該系統(tǒng)能很好的運行,將液位控制在給定的范圍內,對過高和過低進行安全報警,穩(wěn)定性能好,容易操作和控制,保證了生產的正常進行。二、本課題主要研究內容本設計是采用8051單片機為核心芯片,及其相關硬件來實現(xiàn)的水體液位控制系統(tǒng),在用液位傳感器測液位的同時, CPU循環(huán)檢測傳感器輸出狀態(tài),并用3位七段LED顯示示液位高度,檢測液位數據,實施報警安全提示,當水體液位低于用戶設定的值時,系統(tǒng)自動打開泵上水,當水位到達設定值時,系統(tǒng)自動關閉水泵或打開排水泵。（一） 系統(tǒng)硬件總體方案系統(tǒng)的原理是采用高亮二極管和光敏三級管所組成的液位傳感器對液面進行控制,通過四對傳感器分別安裝在現(xiàn)場的四個不同的位置，由上至下測量水體的液位值,。并把這四個液位狀態(tài)通過模數轉換器ADC0809傳到單片機中,在通過3位七段LED顯示器顯示出液位的四種狀態(tài)及報警安全提示。用LED顯示是因為它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉換效能高、壽命長等特點，根據當前的液位值和用戶設定的水位決定是否進行開、關水泵,需要是否開啟和關閉驅動閥門的電動機。本設計主要運用了液位傳感器測液位,第三章將著重介紹。（二） 系統(tǒng)軟件總體方案水位檢測是通過四對由高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個不同的位置，、實時對水位進行檢測。當水位到達某一光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出高電平；當水位低于此光敏三極管的位置時，其輸出端口就向單片機輸出低電平。由上至下的第一個位置為水位上限報警線，即當水位高于此位置時，開水閥控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個位置是自動停止加水線，即當水位高于此位置時，控制系統(tǒng)會自動關閉加水電磁閥，停止加水；第三個位置是自動加水線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開始加水；第四個位置是水位下限報警線，即當水位低于此位置時，控制系統(tǒng)就會自動報警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。本系統(tǒng)所使用的傳感器性能穩(wěn)定,測量準確,大大簡化現(xiàn)場安裝,具有較高的性價比,有較大的工程應用價值,而且利用計算機與組態(tài)軟件技術對工業(yè)生產過程進行自動控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：首先，通過對水體液位進行的簡易方便的操縱，可以準確得控制水泵進行添加水或放水以適應工作的需要，操作簡單，經濟效益好。其次，水體控制過程的自動化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機界面，操作人員在監(jiān)控計算機上能根據控制效果及時修運行參數，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產過程的實時性、安全性。隨著計算機控制技術應用的普及、可靠性的提高及價格的下降，工業(yè)以及其他方面的微機控制必將得到更加廣泛的應用。（三） 設計的研究進程 本設計第二章對系統(tǒng)進行硬件分析,主要介紹了本設計所使用的核心芯片8051,重要對其端口進行介紹,介紹其功能與用途,還介紹了液位傳感器、數模轉換ADC080執(zhí)行設備、LED顯示和報警裝置,介紹了他們的原理、結構和電路連接，另外我著重介紹了本設計所使用的傳感器,因為傳感器的性能在整個系統(tǒng)中起著非常重要的作用,尤其對檢測精確度起著重要的作用。第三章我介紹了整個系統(tǒng)的軟件設計。三、系統(tǒng)硬件設計廣泛的液位控制系統(tǒng)包括對水體的液位，壓力等的控制，本系統(tǒng)只側重于介紹液位的控制。液位控制是利用由高亮二級管和光敏三級管所組成的液位傳感器，把液位的狀態(tài)轉換成模擬信號,再通過模數轉換器ADC0809把輸出狀態(tài)直接接到單片機的I/O接口，單片機經過運算控制，輸出數字信號，輸出接口接LED進行顯示,實現(xiàn)液位的報警和鍵盤的顯示與控制；下圖即是液位控制系統(tǒng)：CPULED顯示傳感器報警裝置控制執(zhí)行裝置圖21 基于單片機的液位控制系統(tǒng) 由上圖可觀察到傳感器通過對液面進行測量，輸出模擬信號，再通過模數轉換器把輸入的模擬信號轉換成數字信號，通過8051單片機的運算控制，在通過LED進行顯示,通過報警裝置進行報警,報警顯示之后再通過對閥門的開啟實現(xiàn)對水體的液位進行調節(jié)控制,閥門的驅動設備是電動機。（一）核心芯片8051單片機計算機芯片MCS51是一個電腦晶片,英特爾公司生產系列。它是在MCS48系列的基礎上發(fā)展的高性能的8位單片機。所出的系列產品有8058038751。其代表就是8051。其他系列的單片機都以它為核心,所以本設計采用的核心芯片是8051單片機。CPU是它的核心設備,從功能上看,CPU包括兩個部分:運算器和控制器,它執(zhí)行對輸入信號的分析和處理。整個系統(tǒng)電控部分以ATMEL公司的8051為核心芯片，控制信號采集、處理、輸出三個過程。這種芯片內置4KEPROM，因為系統(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM程序控制結構，則造成控制線不夠；而8051卻可以利用P0、P2口作控制總線，大大簡化了硬件結構，并可以直接控制鍵盤參數輸入、LED數據顯示，方便現(xiàn)場調試和維護，使整個系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。系統(tǒng)的原理是采用液位式傳感器測量液體的液位值,通過單片機的轉換與分析在LED上顯示及輸出控制。根據當前的液位值和用戶設定的水位決定是否進行開關水泵,以及是否到達危險高、低水位,需要關閉閥門。圖22 8051引腳圖 上圖是8051的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：Pin40:正電源腳，正常工作或對片內EPROM抄寫程序時，接+5V電源。Pin19:時鐘XTAL1腳，片內振蕩電路的輸入端。Pin18:時鐘XTAL2腳，片內振蕩電路的輸出端。8051的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(212MHz)和振蕩電容,振蕩電容的值一般取10p30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。本設計采用外部時鐘電路，外接晶振和電容組成振蕩器。 輸入輸出(I/O)引腳：，,。在對單片機設計中，P0口作為程序存儲器擴展口，且是擴展并行輸入/輸出接口的接口，另外也作為模數轉換的數據傳輸口,P2口為程序存儲器擴展口的高八位地址總線口，P1口為輸入/輸出口。Pin9:RESET/Vpd復位信號復用腳，當8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高平，系統(tǒng)即初始復位。初始化后，程序計數器PC指向0000H， P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如下特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)ACCPSW07HDPLIPIETMODSCONP0P300H00H00H00Hxxx00000B0x00000B0