【正文】 (1) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。 (2) 掌握單片機(jī)的內(nèi)部模塊的應(yīng)用，如片內(nèi)外存儲(chǔ)器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等。 (3) 了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片器應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。 (4) 通過(guò)簡(jiǎn)單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，了解必須提交的工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。 4 第 2章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 分析課題可知應(yīng)分兩個(gè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，一是水位控制電路，二是水質(zhì)檢測(cè)電路，并且對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)我們采用順序控制。 首先進(jìn)行水位控制，水位電路根據(jù)輸入不同的模擬量，轉(zhuǎn)換為不同的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)和設(shè)定的值進(jìn)行比較，通過(guò) 口對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。水位控制電路完成其預(yù)定功能后，便自動(dòng)轉(zhuǎn)到延時(shí)子程序，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一定的預(yù)定延時(shí)（本 設(shè)計(jì)設(shè)定值為 10S）之后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行水質(zhì)檢測(cè)電路。檢測(cè)電路根據(jù)不同的模擬量的輸入，轉(zhuǎn)換為不同的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)和設(shè)定的值進(jìn)行比較后，由單片機(jī)產(chǎn)生不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而使對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光，以顯示不同的水質(zhì)狀態(tài)。水質(zhì)檢測(cè)結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)返回到主程序的入口處，繼續(xù)進(jìn)行水位的檢測(cè)和控制。如此往復(fù)循環(huán)達(dá)到對(duì)水塔水位的自動(dòng)控制和對(duì)水塔水質(zhì)的檢測(cè)和顯示，從而滿足水位和水質(zhì)的要求。 硬件設(shè)計(jì)方框圖如圖 211 所示。 圖 211 水位控制 水質(zhì)檢測(cè) 延時(shí) 開(kāi)始 5 系統(tǒng)組成 水位檢測(cè)電路可以通過(guò)兩個(gè) 51 單片機(jī)的管腳來(lái) 感知水位的變化，產(chǎn)生不同的邏輯組合來(lái)控制是否進(jìn)水或是停止進(jìn)水。輸出端可由一個(gè)端口來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而控制水泵的工作。 水質(zhì)檢測(cè) 的 電路主要由 A/D 轉(zhuǎn)換器組成。通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量作用于單片機(jī)， 從而 控制水質(zhì)狀況的顯示。本次設(shè)計(jì)采用 ADC0808 芯片。用 LED 燈來(lái)顯示水位的高低。 ADC0808 有 8 路模擬量的輸入端口，本次設(shè)計(jì)只要用其中一個(gè)， 8 路模擬開(kāi)關(guān)無(wú)需進(jìn)行切換選通。設(shè)計(jì)通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量作用于單片機(jī)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。本次設(shè)計(jì)采用可調(diào)電阻器來(lái)控制模擬電信號(hào)的輸入。通過(guò)對(duì)電阻器的調(diào)節(jié)來(lái)模擬輸入量的 變化。通過(guò)對(duì)比數(shù)字量來(lái)進(jìn)行進(jìn)行判斷水位的高低，不同顏色的信號(hào)指示燈 顯示不同的水質(zhì) 。進(jìn)而通過(guò)輸出口對(duì)電機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 6 第 3章 硬件設(shè)計(jì) ADC0808 的簡(jiǎn)要介紹 ADC0808 有 8 路模擬量的輸入端口，本次設(shè)計(jì)只要用其中一個(gè)， 8 路模擬開(kāi)關(guān)無(wú)需進(jìn)行切換選通 。 ADC0808 的 8 路模擬輸入 8 路數(shù)字輸出的逐次逼近法 A/D 器件。其主要技術(shù)指標(biāo)和特性為： 8 位。 。本次單元電路仿真采用 640KHZ 的時(shí)鐘方波信號(hào)。 +5V。模擬輸入 電壓范圍單極性 05V,雙極性 ? 5V 或 ? 10V。本次課程設(shè)計(jì)由于只有一個(gè)模擬輸入量，且電壓變化都為正值，故采用單極性電源接法。 （正脈沖），上升沿使內(nèi)部所有寄存器清“ 0”，下降沿使 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始。 主要管腳說(shuō)明： CLK:為時(shí)鐘信號(hào)輸入端，決定 A/D 轉(zhuǎn)換的速度，轉(zhuǎn)換一次為 64 各時(shí)鐘周期。 ALE:地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)， A、 B、 C 三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。 START:為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，正脈沖有效。此信號(hào)通常與系統(tǒng)信號(hào)相連，控制 A\D 轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)。 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效，表示一次 A\D 轉(zhuǎn)換已完成。可作為中斷觸發(fā)信號(hào)，也可用程序查詢的方法檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。 OE:輸出允許信號(hào)，高電平有效，可與系統(tǒng)讀選通信號(hào) RD 相連。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)出此信號(hào)時(shí)， ADC0808 的三態(tài)門(mén)被打開(kāi)，此時(shí)可通過(guò)數(shù)據(jù)線讀到正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 DC0808 的邏輯結(jié)構(gòu)及引腳功能 如圖 311 所示 7 地址鎖存與譯碼8 路模擬開(kāi)關(guān)控制與時(shí)序樹(shù)狀開(kāi)關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)V c c G N D R E F （+ ） R E F （ ） OEA D D AA D D BA D D CA L EI N 7 ～I(xiàn) N 0比較器 S A RS T A R T C L KE O CD 7 ～D 0三態(tài)輸出鎖存緩沖器 圖 311 水位檢測(cè)電路 模擬量由模擬通 道 IN1 輸入，通過(guò)對(duì)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)，模擬輸入不同的電壓量。數(shù)字量的輸出端與單片機(jī)的 P0 口相連接。單片機(jī)可通過(guò)對(duì) P0口數(shù)據(jù)的采集和處理，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。 口和 口通過(guò)邏輯或非門(mén)后，輸出端接 START 與 ALE 端口。 口和 口也通過(guò)邏輯或非門(mén)后，輸出端接 OE 端。通過(guò)對(duì) PO 的信號(hào)和設(shè)定的數(shù)值比較，得出水位的高低而通過(guò) 口對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。同時(shí) P0 口的信號(hào)轉(zhuǎn)入 P2 口，通過(guò) LED 燈的顯示來(lái)顯示水位的高低， 燈光的不同來(lái)表示水塔的水位狀態(tài) 。電路連接圖如圖 321 所示。 8 圖 321 水質(zhì)檢測(cè)電路 水質(zhì)檢測(cè)電路主要由 ADC0808實(shí)現(xiàn) ,通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換對(duì)比來(lái)判斷水質(zhì) 的好壞。 模擬量由模擬通道 IN0 輸入，通過(guò)對(duì)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)，模擬輸入不同的電壓量。數(shù)字量的輸出端與單片機(jī)的 P0 口相連接。單片機(jī)可通過(guò)對(duì) P0口數(shù)據(jù)的采集和處理，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。 口和 口通過(guò)邏輯或非門(mén)后，輸出端接 START 與 ALE 端口。 口和 口也通過(guò)邏輯或非門(mén)后，輸出端接 OE 端。由于只需采用一個(gè)模擬輸入通道（ IN0），故可將模擬通道地址選擇 端都就地，這樣，轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量便全部為 IN0 口的模擬量的對(duì)應(yīng)值。輸出端為 、 、 ，分別接一發(fā)光二極管，用以顯示不同的水質(zhì)的狀態(tài)。電路連接圖如圖 331 所示。 9 圖 331 10 第 4章 軟件設(shè)計(jì) 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過(guò)軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電 路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單 。以下為設(shè)計(jì)的具體程序 水位控制程序 通過(guò)對(duì)水位控制電路圖的分析，做出以下水位控制程序流程圖如圖411 所示。 圖 411 水位控制程序流程圖