【正文】 功能特點(diǎn) ............................................................................................. 18 編輯本段功能特點(diǎn) ....................................................................................... 18 編輯本段功能模塊 ....................................................................................... 18 編輯本段資源豐富 ....................................................................................... 20 編輯本段電路仿真 ....................................................................................... 20 具體仿真及結(jié)果 ........................................................................................................ 20 6 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 ........................................................................................ 24 安裝步驟 .................................................................................................................... 24 調(diào)試過程 .................................................................................................................... 24 電路檢測 .................................................................................................................... 24 調(diào)試步驟 .......................................................................................................... 24 調(diào)試遇到的問題及解決方案 .......................................................................... 25 7 結(jié)論 ........................................................................................................... 26 致謝 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 27 附錄 A 英文原文 .................................................................................................................. 28 附錄 B 漢語翻譯 ................................................................................................................... 33 附錄 C 部分源程序 .............................................................................................................. 38 附錄 D 原理圖 ...................................................................................................................... 46 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 引言 水塔是在日常生活和工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)常見到的蓄水裝置，通過對其水位的控制對外供水以滿足需要，其水位控制具有普遍性?；趩纹瑱C(jī)的水塔水位控制系統(tǒng)在鐵路、油田、化工等部門有著廣泛的應(yīng)用。水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，自動檢測水位的檢測系統(tǒng)能根據(jù)水位變化的情況自動調(diào)節(jié)。水塔供水的主要問題是塔內(nèi)水位應(yīng)始終保持在一定范圍，避免“空塔”、“溢塔”現(xiàn)象發(fā)生。 目前，控制水塔水位方法較多，其中較為常用的是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行，使水塔水位保持恒定，以保證連續(xù)正常地供水。實(shí)際供水過程中要確保水位在允許的范圍內(nèi)浮 動，這里給出以 STC89C52 單片機(jī)為核心器件的水塔水位檢測控制系統(tǒng) ， 該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 水塔 水位檢測 、 LCD1602 顯示當(dāng)前水位功能以及蜂鳴器鳴笛 報警 ， 實(shí)現(xiàn) 水位過滿 警戒報警 、過低 警戒水位處理 的系統(tǒng)要求 。 80 年代以來，中國已經(jīng)制定了物位測量技術(shù)為基礎(chǔ)的自動遙測。它主要是建立層次記錄，實(shí)現(xiàn)自動采集，存儲，傳輸水平。同期，也無人垂直標(biāo)尺觀測技術(shù)的發(fā)展，采用激光測距儀和經(jīng)緯儀接口，支持一套設(shè)備，采用激光測距儀無反射棱鏡距離，距離測量精度這項(xiàng)技術(shù)：經(jīng)緯儀來判定的衡量目標(biāo)范圍的方法。 單片機(jī)自 20世紀(jì) 70年代問世以 來，以極其高的性能價格比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的特點(diǎn)是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有如此多的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域之廣，幾乎到了無孔不入的地步。在我國，單片機(jī)已被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀表、智能化家用電器、航空航天系統(tǒng)和和國防軍事、尖端武器等各個方面。單片機(jī)的潛力越來越被人們所重視。特別是當(dāng)前用CMOS 工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一些 特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。我們可以開發(fā)利用單片機(jī)系統(tǒng)以獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。雖然單片機(jī)的引入使控制系統(tǒng)大大軟化，但與其它計算機(jī)應(yīng)用問題相比，單片機(jī)控制應(yīng)用中的硬件內(nèi)容仍然較多，所以說單片機(jī)控制應(yīng)用有軟硬件相結(jié)合的特點(diǎn)。為此，在單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計中需要軟、硬件統(tǒng)籌考慮，設(shè)計者不但要熟練掌握匯編語言等編程技術(shù)，而且還要具備較扎實(shí)的單片機(jī)硬件方面的理論和實(shí)踐知識。更重要的意義是單片機(jī)的應(yīng)用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計思想和方法。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，正在 用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)。這種以軟件結(jié)合硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱為微控制技術(shù)。 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 2 系統(tǒng)的整體方案設(shè)計 功能要求 實(shí)際供水過程中要求確保水位在允許的范圍內(nèi)浮動，應(yīng)采用水位傳感器測量水位變化，保證水位正常。因此，這里給出以 STC89C52 單片機(jī)為核心器件的水塔水位檢測控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn) 水塔 水位檢測 、數(shù)碼管顯示當(dāng)前水位功能以及蜂鳴器鳴笛 報警 ，實(shí)現(xiàn)水位 過滿 報警 、水位過低和正常 警戒水位處理 的系統(tǒng)要求 。 設(shè)計要求 開機(jī)檢測水位，通 過水位傳感裝置感應(yīng)水位，在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的水位，對應(yīng)狀感裝置時，繼電器斷開，水泵停止抽水。水滿蜂鳴器報警， 按下手動加水鍵，繼電器打開控制水泵抽水，直到檢測水滿傳感裝置停止加水，在手動加水的過程序中，按下手動加水停止鍵，可以停止加水。 態(tài)的 LED指示燈亮，當(dāng)檢測到低水位時，繼電器打開控制水泵抽水。至到檢測到水滿傳 系統(tǒng)基本方案選擇 此設(shè)計系統(tǒng)也可以采用多種方式設(shè)計，能采用液罐液壓檢測的方式來做，這樣在不同的水位時因?yàn)橛胁煌膲毫χ?，所以我們可以根?jù)不同的壓力值來確定到底水位在某個狀態(tài)，但是這樣的系統(tǒng)設(shè)計理念用處比較狹窄，因?yàn)檫@樣的設(shè)計理念的前提必須是一個液壓的封閉系統(tǒng)，這樣才能有精確的壓力值傳送，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是目前很多用到的水塔水位控制系統(tǒng)都不是封閉的水罐，所以這個方案有一定局限性。 因?yàn)?Atmel 公司的 51 單片機(jī)需要專門的編程器，這樣無形中加重了系統(tǒng)的成本，而 STC公司單片機(jī)不僅支持 ISP,還支持 IAP等多種下載程序的方式，并且 STC公司單片機(jī)工作在寬電壓范圍內(nèi)，電壓的波動對系統(tǒng)的影響不大，這樣提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，另外 STC單片機(jī)的加密性能也由于其他單片機(jī)，并且 STC的單片機(jī)是增強(qiáng)型的 51 單片機(jī)。 因此本設(shè)計方案選擇基于 STC89C52 單片機(jī)以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和水位傳感器、數(shù)碼管、 LED、按鍵、蜂鳴器、繼電器等部件組成的水塔水位控制系統(tǒng)，此設(shè)計方案能克服以上困難，而且能達(dá)到相同的目的，系統(tǒng)安全性能也比較好。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 主電路設(shè)計 系統(tǒng)的總體框圖主要由主控芯片基本電路，時鐘電路，復(fù)位電路，水位檢測電路，水位顯示，水泵驅(qū)動，水泵工作顯示電路組成。除主控芯片電路外，其他的都是外圍功能性電路。電路設(shè)計框圖如圖 所示： 水位檢測電路 圖 水塔水位控制系統(tǒng)主電路設(shè)計框圖 MCU 主控芯片簡介 主控制器芯片 STC89C52 概述 STC89C52 是一款完全兼容 8051 內(nèi)核指令的芯片，是宏晶科技公司的新一代增強(qiáng)性的8051 單片機(jī)。采用最新的加密技術(shù)解決了全球 89 系列單片機(jī)都被解密的困惑。并且管時鐘電路 水位顯示 主控制芯片 STC89C52 復(fù)位電路 水泵工作提示 水泵驅(qū)動 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 腳完全兼容，性能更好，驅(qū)動力更強(qiáng)，功耗更低，價格也比傳統(tǒng)的 89 系列低。 STC89C52的引腳說明圖如圖 。 STC89C52 單片機(jī)的特點(diǎn)如下： （ 1） .增強(qiáng)性 6 時鐘 /機(jī)器周期， 12 時鐘 /機(jī)器周期 8051 CPU。 （ 2） .工作電壓： ,4v（ 5v 單片機(jī)） /(3V 單片機(jī) )。 （ 3） .工作頻率范圍為： 040MHZ,相當(dāng)是普通 8051 的 080MHZ，實(shí)際工作頻率可達(dá)到48MHZ。 （ 4） .用戶應(yīng)用程序的空間為 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K,字節(jié)片上集成 1280 字節(jié)和512 字節(jié) RAM。 （ 5） .通用 I/O 口，復(fù)位后為是： P1， P2， P3， P4 是準(zhǔn)雙向口，如果上拉（普通 8051的是傳統(tǒng) I/O。 P0 口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，若作為 I/0 口用時，則要上拉電阻。 （ 6） .ISP 和 IAP，無需專用編程器和仿真器可通過串口（ ）下載用戶程序，如果 8K 程序 3 秒則可完成一片。 （ 7） .共三個 16 位定時器和計數(shù)器，其中定時器 0 可以作為 2 個 8 位定時 器用。 （ 8） .通用異步串行口（ UART） ,還可用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個 UART。 （ 9） .內(nèi)部 Flash 擦寫次數(shù)為 100000 次以上， STC89C51RC/RD+ 系類單片機(jī)加密性強(qiáng)，出廠時就已加密。 圖 STC89C52 的引腳說明圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 芯片下載程序 對于 STC89C52 的單片機(jī)而言，程序不需要專門的編程器或者仿真器去下載程序，而只是使用串口通訊的兩個引腳就可以把程序燒寫到程序里，十分方便簡潔，并且有相關(guān)配套的官方軟件，使用起來也十分方便。下載線路圖如圖 所示： 圖 程序下載線路圖 時鐘電路的簡單介紹 時鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時鐘電路、電子表的時鐘電路以及 MP3MP4 的時鐘電路。 現(xiàn)在流行的串行時鐘電路很多，有 DS130 DS130 PCF8485 等。這些電路的接口很簡單，便宜且容易使用，并用途廣泛。 DS1302 實(shí)時時鐘電路是一種達(dá)拉斯的公司的涓沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 流充電電路，其主要特征是一個串行數(shù)據(jù)傳輸，掉電保護(hù)功率供應(yīng)提供了編程的充電功能，并且還可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振。具體引腳如圖 所示 ：