【正文】 文（設(shè)計(jì)） 題 目： 系部名稱： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 20 年月傳統(tǒng)的水位控制在生產(chǎn)中一直占有主導(dǎo)地位，但隨著生產(chǎn)線的更新，不僅要求有更直觀、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的位控制系統(tǒng)，同時(shí)還要求在降低生產(chǎn)設(shè)備的成本方面要求更新自動(dòng)化程度和性價(jià)比高的水位控制系統(tǒng)。本文以單片機(jī)端口的輸出電平控制繼電器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)或者停止，從而達(dá)到自動(dòng)控制水位的目的。 一些發(fā)達(dá)國家在單片機(jī)新型系統(tǒng)研究、制造和應(yīng)用上，已積累了很多經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)入了國際市場(chǎng)。雖然各種水位控制的技術(shù)要求不同、精度不同，但是基本的控制原理可以歸納為一般的反饋控制方式，他們的主要區(qū)別在于檢測(cè)水位的方式、反饋方式、以及控制器上的區(qū)別。基于 51 單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)既滿足系統(tǒng)精度的要求，同時(shí)具有可靠性 [2]。從而實(shí)現(xiàn)提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓的自動(dòng)控制有設(shè)計(jì)低成本、高實(shí)用價(jià)值的控制器。兩種方式的實(shí)現(xiàn)如下： 簡單的接線式控制方式。 針對(duì)上述兩種控制方式，以及設(shè)計(jì)需達(dá)到的性能要求，這里選擇第二種控制方式?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱水位的監(jiān)控。由于將多功能 8 位 CPU 和 FLASH 存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，所以AT89C51 是一種高效的微控制器。通過鍵盤設(shè)置液位高、低和限定值以及強(qiáng)制報(bào)警器，該系統(tǒng)的控制特點(diǎn)是直觀地顯示水位高度 ，可任意控制水位高度。當(dāng)水箱的水位下降，達(dá)到下限時(shí)，需啟動(dòng)電機(jī)給水箱供水；當(dāng)水箱的水位達(dá)到上限后，應(yīng)該關(guān)閉電機(jī)，并采用不同色彩的發(fā)光二極管顯示相應(yīng)的水位 。 如下圖 中， M M2 為給水泵機(jī)組， LG、 LD、 LDD 分別為水位高、水位低、水位低低浮球開關(guān)，當(dāng)水位高（大于 90%）時(shí)， LG 閉合，當(dāng)水位低（小于 75%）時(shí)， LD 閉合，當(dāng)水位低低（小于 50%）時(shí)， LDD 閉合。手動(dòng) /自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換控制如下：全自動(dòng)模式下，系統(tǒng)自動(dòng)判斷水位的狀況，選擇不同工作狀態(tài)。水位控制器的硬件主要包括由單片機(jī)、傳感器（帶變送器）、鍵盤電路、數(shù)碼顯示電力、 A/D 轉(zhuǎn)換器和輸出控制電路等。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單元）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)成為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 MCS51 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種： 內(nèi)部時(shí)鐘反式 利用其內(nèi)部的振蕩電路 在 XTAL1 和 XTAL2 引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部震蕩電路便產(chǎn)生自激震蕩，用示波器可以觀察到 XTAL2 輸出的時(shí)鐘信號(hào)。 C1 和 C2 可在 20100pF 之間取值，一般 去 0pF左右。 HMOS 型單片機(jī)由 XTAL2 進(jìn)入，外部振蕩信號(hào)接至 XTAL2，而內(nèi)部反相放大器的輸入端 XTAL1 應(yīng)接地，如圖 所示。從 220V 的交流電通過整流橋、濾波后得到 +5V 的系統(tǒng)工作電源，如圖 所示。聽覺和嗅覺也完全一樣。本設(shè)計(jì)當(dāng)中我們采用的水位探測(cè)傳感器。 1 腳為信號(hào)輸出（ ）； 2 腳為信號(hào)輸出（ ）； 3 腳為激勵(lì)電壓； 4 腳為地； 5 腳為信號(hào)輸出（ +）； 6 腳為信號(hào)輸出（ +）。 圖 單片機(jī)和 PC 連接框圖 圖 串行通信原理圖 鍵盤電路 P1 口作為鍵盤電路，連接一個(gè) 4*4 鍵盤。在這里使用到了 74，它是一個(gè) 8 位的 D觸發(fā)器，在單片機(jī)系 統(tǒng)中經(jīng)常使用，可以作為地址數(shù)據(jù)總線擴(kuò)展的鎖存器，也可以作為普通的 LED 的驅(qū)動(dòng)器件，由于單獨(dú)使用 HEF4511B 七段譯碼驅(qū)動(dòng)顯示器來完成數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)顯示，圖 。在接線時(shí)先經(jīng)過運(yùn)算放大器和分壓電路把傳感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0809的引腳圖 ADC0809 的引腳圖如圖 所示。 START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809； START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系表見 41 CLK――時(shí)鐘信號(hào)。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。其典型值為 +5V（ Vref+ +5V, Verf 5V） ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如 所示。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管采用上述哪種方式，只要一旦確定了轉(zhuǎn)換 完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。它相應(yīng)地減少了對(duì)負(fù)載的沖擊，而在相應(yīng)的控制回路中產(chǎn)生的射頻干擾也大大減少。 在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來自外界電磁場(chǎng)的干擾造成程序的跑飛而陷入死循環(huán) ,程序的正常運(yùn)行被打斷由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)發(fā)生不可預(yù)料的后果所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片俗稱看 watchdog 。所以在使用有看門狗的芯片時(shí)要注意清看門狗。 Fosc/12，溢出周期為 65 535+1 ／1 65 536 μ s 。主控程序的每次循環(huán)都將刷新 T0 的初值。 看門狗電路電路圖 穩(wěn)壓電路 本電路的主要作用是使從傳感器輸出的電平能夠穩(wěn)定地輸入單片機(jī)中，主要由三極管的兩極放大穩(wěn)定電路組成，其工作過程是水位探測(cè)傳感器把探測(cè)到的電信號(hào)送給 R12,如果送入的是高電平則 R1 Q D Q4 導(dǎo)通把低于 的低電平穩(wěn)定地送給單片機(jī)。 當(dāng)水位低于 75 開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)， LD 閉合，系統(tǒng)水位低報(bào)警， D7 亮。程序如下： KEY: MOV P2， 07H 用反轉(zhuǎn)法查鍵 KEY1: MOV B,A 有鍵按下，存鍵碼 MOV A,P2 MOV DPTR, T ABLE ANL A, 07H MOV R3, 0FFH 存順序碼單元初始化 MOV B,A KEY2： INC R3 MOV P2， 0F8H MOV A,R3 MOV A,P2 MOV C A,DPTR ANL A,0F8H CJNE A,KEY3 判鍵碼，求順序碼 ORL A,B MOV A,R3 若找到鍵碼，存順序碼 CJNE A, 0FFH,KEY 1 RET RET 無鍵按下 KEY3: CJNE A, 0FFH,KEY2 判斷是否查完 RET 已查完，鍵碼未找到，以無按鍵處理 TABLE:DB 0F6H,0EEH,0DEH,0BEH,7EH 按鍵特征碼表 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序如下： ADCC:PUSH ACC 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序 PUSH B MOV DPTR, 0BFFFH MOVX A,DPTR 讀模數(shù)轉(zhuǎn)換值 MOV B, 0AH 十六 /十進(jìn)制轉(zhuǎn)換 DIV AB MOV DSP1， B MOV B, 0AH DIV AB MOV DSP2， B MOV DSP3， A POP B POP ACC SETB EA RETI 初始化程序 ORL P2， 0FH 初始化 SETB 關(guān)閉水泵 SETB 關(guān)閉報(bào)警器 ANL P1， 03H 為檢查水位狀態(tài)做準(zhǔn)備