【正文】 功能特點 ............................................................................................. 18 編輯本段功能特點 ....................................................................................... 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 結論 ........................................................................................................... 26 致謝 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ........................................................................................................ 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 沈陽理工大學學士學位論文 1 1 引言 水塔是在日常生活和工業(yè)應用中經(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用。水位控制在日常生活及工業(yè)領域中應用相當廣泛，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控制實現(xiàn)自動運行，使水塔水位保持恒定，以保證連續(xù)正常地供水。實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 單片機為核心器件的水塔水位檢測控制系統(tǒng) ， 該系統(tǒng)能實現(xiàn) 水塔 水位檢測 、 LCD1602 顯示當前水位功能以及蜂鳴器鳴笛 報警 ， 實現(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為基礎的自動遙測。它主要是建立層次記錄，實現(xiàn)自動采集，存儲，傳輸水平。同期，也無人垂直標尺觀測技術的發(fā)展，采用激光測距儀和經(jīng)緯儀接口，支持一套設備，采用激光測距儀無反射棱鏡距離，距離測量精度這項技術：經(jīng)緯儀來判定的衡量目標范圍的方法。 單片機自 20世紀 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注，所以應用很廣，發(fā)展很快。單片機的特點是體積小、集成度高、重量輕、抗干擾能力強，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。正因為單片機有如此多的優(yōu)點，因此其應用領域之廣，幾乎到了無孔不入的地步。在我國，單片機已被廣泛地應用在工業(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。單片機的潛力越來越被人們所重視。特別是當前用CMOS 工藝制成的各種單片機，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強、能滿足一些 特殊要求的應用場合，更加擴大了單片機的應用范圍，也進一步促使單片機性能的發(fā)展。我們可以開發(fā)利用單片機系統(tǒng)以獲得很高的經(jīng)濟效益。雖然單片機的引入使控制系統(tǒng)大大軟化，但與其它計算機應用問題相比，單片機控制應用中的硬件內(nèi)容仍然較多，所以說單片機控制應用有軟硬件相結合的特點。為此，在單片機的應用設計中需要軟、硬件統(tǒng)籌考慮，設計者不但要熟練掌握匯編語言等編程技術，而且還要具備較扎實的單片機硬件方面的理論和實踐知識。更重要的意義是單片機的應用改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設計思想和方法。以前采用硬件電路實現(xiàn)的大部分控制功能，正在 用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)。這種以軟件結合硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術稱為微控制技術。 沈陽理工大學學士學位論文 2 2 系統(tǒng)的整體方案設計 功能要求 實際供水過程中要求確保水位在允許的范圍內(nèi)浮動，應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 單片機為核心器件的水塔水位檢測控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能實現(xiàn) 水塔 水位檢測 、數(shù)碼管顯示當前水位功能以及蜂鳴器鳴笛 報警 ，實現(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 。 設計要求 開機檢測水位，通 過水位傳感裝置感應水位，在數(shù)碼管上顯示相應的水位，對應狀感裝置時，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 此設計系統(tǒng)也可以采用多種方式設計，能采用液罐液壓檢測的方式來做，這樣在不同的水位時因為有不同的壓力值，所以我們可以根據(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)設計理念用處比較狹窄，因為這樣的設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。 因為 Atmel 公司的 51 單片機需要專門的編程器，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單片機的加密性能也由于其他單片機，并且 STC的單片機是增強型的 51 單片機。 因此本設計方案選擇基于 STC89C52 單片機以及單片機最小系統(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)，此設計方案能克服以上困難，而且能達到相同的目的，系統(tǒng)安全性能也比較好。沈陽理工大學學士學位論文 3 3 系統(tǒng)的硬件設計 主電路設計 系統(tǒng)的總體框圖主要由主控芯片基本電路，時鐘電路，復位電路，水位檢測電路，水位顯示，水泵驅動，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性的8051 單片機。采用最新的加密技術解決了全球 89 系列單片機都被解密的困惑。并且管時鐘電路 水位顯示 主控制芯片 STC89C52 復位電路 水泵工作提示 水泵驅動 沈陽理工大學學士學位論文 4 腳完全兼容，性能更好，驅動力更強，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 單片機的特點如下： （ 1） .增強性 6 時鐘 /機器周期， 12 時鐘 /機器周期 8051 CPU。 （ 2） .工作電壓： ,4v（ 5v 單片機） /(3V 單片機 )。 （ 3） .工作頻率范圍為： 040MHZ,相當是普通 8051 的 080MHZ，實際工作頻率可達到48MHZ。 （ 4） .用戶應用程序的空間為 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，復位后為是： P1， P2， P3， P4 是準雙向口，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+ 系類單片機加密性強，出廠時就已加密。 圖 STC89C52 的引腳說明圖 沈陽理工大學學士學位論文 5 芯片下載程序 對于 STC89C52 的單片機而言，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 實時時鐘電路是一種達拉斯的公司的涓沈陽理工大學學士學位論文 6 流充電電路，其主要特征是一個串行數(shù)據(jù)傳輸，掉電保護功率供應提供了編程的充電功能，并且還可以關閉充電功能。采用普通 晶振。具體引腳如圖 所示 ：