【正文】 的。如在內(nèi)蒙古、山東、江西、四川等省區(qū)開展的 32 項(xiàng) 1∶5 萬圖幅的地質(zhì)填圖工作中，采用遙感技術(shù)不僅提高了工作效率和填圖的質(zhì)量，而且節(jié)省了填圖的費(fèi)用，每幅圖的實(shí)際費(fèi)用僅占常規(guī)方法所需費(fèi)用的三分之二；在承德地區(qū)采用 TM圖像進(jìn)行 1∶25 萬比例尺的區(qū)域地質(zhì)填圖工作中， 除建立的遙感地層單元符合 1∶25 萬區(qū)域地質(zhì)填圖單元技 術(shù)要求外， 在地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)研究方面也有更多的發(fā)現(xiàn)，并且大大地縮短了周期、節(jié)省了經(jīng)費(fèi)。 single chip。單片機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，得到最終的水位值。 采用 V/F 轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)和用無線射頻技術(shù)以及水位測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ( 論文 ) 題 目 基于單片機(jī)的無線水位測量控制系統(tǒng)（硬件） 英文題目 A Water Level Control System Based on a Singlechip and RF Technology(hardware) 二 零 零 九 年 五 月 三十一日東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)論文 摘 要 I 摘 要 在 人們生活中 , 往往需要 對(duì) 水箱、水池或水 庫 的水位值進(jìn)行測量，而一般 水箱、水池或水 庫 和控制室都有比較長的距離 , 常常需要架 設(shè)上百到近千米的輸電和控制線路 , 十分麻煩而且費(fèi)用很高，給測量和控制帶來了極大的不方便。 減少了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。通過 P0、 P2口，顯示在 LED 數(shù)碼管上面。 water level measurement。這必將為我國在本世紀(jì)內(nèi)實(shí)施并完成 200 萬平方公里 1∶5 萬區(qū)域地質(zhì)填圖和全國范圍的 l∶25 萬區(qū)域地質(zhì)填圖項(xiàng)目起到重要作用。該項(xiàng)目在新疆塔里木盆地的多次生產(chǎn)試驗(yàn)中得到了證實(shí)。別一種價(jià)格便宜的是在高層建筑的頂部建造蓄水箱，利用加壓水泵向水箱壓水。便會(huì)造成水位失控，從而發(fā)生溢水事故，所以沒有水位顯示和超限保護(hù)是這種控制器的最大弊病。雖然各種水位控制的技術(shù)要求不同，精度不同，但基本的控制原理都可以歸納為一般的反饋控制方式，如下圖東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 緒論 2 所示，它們的主要區(qū)別在于檢測液位的方式、反饋形式，以及控制器上的區(qū)別。遙測是利用傳感技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的一門綜合性技術(shù)。 [3,4] 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)框圖 3 1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和 設(shè)計(jì)框圖 設(shè)計(jì) 思路 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ,要實(shí)現(xiàn)水位數(shù)據(jù)采集 ,并對(duì)水位采取控制 ,一般有以下兩種方案。 總框架 本設(shè)計(jì)由 三部分組成：水位 數(shù)據(jù)采集 模塊、水位數(shù)據(jù) 顯示模塊、 單片機(jī) 控制 處理模塊 、 水泵控制模塊 （如 圖 11所示 ） 。上位機(jī)和下位機(jī)之間的信息交換以射頻無線通信的方式實(shí)現(xiàn)。對(duì)于水位數(shù)據(jù)采集，我們可以利用水的特性進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以利用水中存在的壓力，我們知道壓力與水位深度存在一定的關(guān)系，已知壓力就可以算出水位深度。 ED5026 是 18 腳 CMOS 大規(guī)模數(shù)字編碼專用集成電路，有 812 位編碼地址，工作電壓 26V，靜態(tài)電流為 1mA， MS303S是射頻發(fā)射器，外形結(jié)構(gòu)為 35mm x 12mm x 8mm 的單列電路，有 5 個(gè)引腳，工作電壓912V，輸出功率為 20mW。同時(shí)它動(dòng)態(tài)范圍寬，可達(dá) 100dB；線性度好，最大非線性失真小于 ％，工作頻率低到 時(shí)尚有較好的線性；變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路，并 且容易保證轉(zhuǎn)換精度。當(dāng)電容 C2 兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3 時(shí)，定時(shí)比較器輸出一高電平，使 R－ S 觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動(dòng)管截止，輸出端 f0 為邏輯高電平，同時(shí)，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 C2 通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容 C3 對(duì)電阻 R3 放電。電阻 R1 和電容 C1 組成低通濾波器，可減少輸入電壓中的干擾脈沖，有利于提高轉(zhuǎn)換精度。被測信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問題等，解決了這類難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長。 數(shù)字傳感器 —— 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào) (包括直接和間接轉(zhuǎn)換 )。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的 材料，被用來制作傳感器的敏感元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。 cm2/m ） S —— 導(dǎo)體的截面積（ cm2 ） L —— 導(dǎo)體的長度（ m ） 我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例，當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)，其長度和截面積都會(huì)發(fā)生變化，從上式中可很容易看出，其電阻值即會(huì)發(fā)生改變，假如金屬絲受外力作用而伸東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 長時(shí)，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會(huì)增大。通過激光標(biāo)定，傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性，傳感器自帶溫度補(bǔ)償 0 ～ 70℃ ，并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向，在歐美國家有全面替代其它類型傳感器的趨勢，在中國也越來越多的用戶使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。當(dāng)水位的測量等于或小于水位的下限水池值時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè) 1 電平信號(hào)給 ED5026 編碼器，通過 MS303S 發(fā)射信號(hào)去啟動(dòng)水泵工作，讓水位上升。 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)需用單片機(jī)的一個(gè)中斷．一個(gè)定時(shí)器。當(dāng)內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)器被選定為計(jì)數(shù)模式時(shí)計(jì)數(shù)脈沖來自外部輸入引腳 P3． 4(T0)或 P3． 5(T1)。系統(tǒng)設(shè)置 AT89C51 的 T0 為定時(shí)器， T1為計(jì)數(shù) 單 片 機(jī) ED5026 編碼器 MS303S 發(fā)射器 ED5027 編碼器 MS303R 接收器 水位顯示 發(fā)射天線 接收天線 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 器，當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號(hào)時(shí)，定時(shí)、計(jì)數(shù)同時(shí)開始，定時(shí)結(jié)束，計(jì)數(shù)也隨之結(jié)束。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、 內(nèi)存 、內(nèi)部和外部 總線 系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用 處理器 發(fā)展而來。這其中還不包括那些系統(tǒng)或整機(jī)廠商定制的專用單片機(jī)，及針對(duì)專門業(yè)務(wù)、專門市場的單片機(jī)品種。提高了速度、降低了時(shí)鐘頻率，放寬了電源電壓的動(dòng)態(tài)范圍，降低了產(chǎn)品的價(jià)格。 16 位機(jī) 68HC16 也有十多個(gè)品種。它的主要產(chǎn)品是 16C 系列 8位單片機(jī)， CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu)，僅 33 條指令，其高速度，低電壓，低功耗，大電流LCD 驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位 OTP 技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新趨勢。 Microchip 強(qiáng)調(diào)節(jié)約成本的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、使用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。 16 位以上單片機(jī)采用內(nèi)部倍頻技術(shù)，以降低外時(shí)鐘頻率。 ROM， 128 RAM。 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221RSTRX D/ P3 .0TX D/ P3 .1IN T0 /P 3. 2IN T1 /P 3. 3T0 /P 3. 4T1 /P 3. 5WR /P 3. 6RD /P 3. 7XT AL 2XT AL 1V SSV CCP0 .0 /A D 0P0 .1 /A D 1P0 .2 /A D 2P0 .3 /A D 3P0 .4 /A D 4P0 .5 /A D 5P0 .6 /A D 6P0 .7 /A D 7EA/V PPAL E/ PR OGPSENP2 .7 /A 15P2 .6 /A 14P2 .5 /A 13P2 .4 /A 12P2 .3 /A 11P2 .2 /A 10P2 .1 /A 9P2 .0 /A 88 0 3 18 0 5 18 7 5 1 圖 2 6單片機(jī)引腳圖 l ~P0. 7 P0 口 8位雙向口線 (在引腳的 39~32 號(hào)端子 )。 口位結(jié)構(gòu)圖 ： 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 圖 2 7口位結(jié)構(gòu)圖 這 4 個(gè) I/O 口具有不完全相同的功能 P0口有三個(gè)功能： 時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線 (如圖 1中的 D0~D7 為數(shù)據(jù)總線接口 ) ，當(dāng)作地址總線 (如圖 1中的 A0~A7 為地址總線接口 ) ，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 P3口有兩個(gè)功能： 除了作為 I/O 使用外 (其內(nèi)部有上拉電阻 ),還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說明。 (在后面關(guān)于擴(kuò)展的課程中我們就 會(huì)看到 8051 擴(kuò)展 EEPROM 電路，在圖中 ALE 與 74LS373 鎖存器的 G相連接，當(dāng) CPU 對(duì)外部進(jìn)行存取時(shí)，用以鎖住地址的低位地址，即 P0 口輸出。從這里我們可以看到 ，當(dāng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時(shí) ALE 會(huì)以 1/6 振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時(shí)鐘，或者外部定時(shí)脈沖使用。 2).外部 ROM 讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次 。 擴(kuò)展外部 ROM:當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過 0FFFH(8051)1FFFH(8052)時(shí)自動(dòng)讀取外部 ROM。 RST 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC=0000H,即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的 0000H 單元讀取第一條指令碼。 VSS:GND 接地。它接收到控制裝置 發(fā)來的無線電信號(hào)后，輸入到 ED5027 解碼器?？梢岳?T觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)（如圖） ,當(dāng)來一個(gè)高電平時(shí)，開啟水泵，來兩個(gè)高電平時(shí)，關(guān)閉水泵 (如圖 29所示 )。 VD5026 編碼器是一種 8 位編碼發(fā) 射器。在這種情況下可以組成 47=16384 個(gè)編碼。第 15腳、第16 腳是一個(gè)內(nèi)置振蕩器，外接幾十到幾百千歐的電阻即可產(chǎn)生振蕩，振蕩頻率為fosc=1600/R（ KHz），式中 R 為外接電阻，單位為千歐。當(dāng)VD5026 發(fā)出的地址編碼與 VD5027 預(yù)置的編碼相同時(shí)，則在 VD5027 的第 10腳 ~13 腳有數(shù)據(jù)輸出，該輸出信息與 VD5026 的第 10~第 13 腳所置的數(shù)據(jù)相同。 VD502 VD5027的管腳排列見圖 211。因此這種電路應(yīng)用非常廣泛。 但是對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)來說，只要能顯示就可以了，而且 LED 數(shù)碼顯示相對(duì)來說比較簡單，方便設(shè)計(jì)，簡化電路。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED 十六段顯示器用于字符顯示。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 圖 214 LED原理圖 b. 數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的 8個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。如要顯示 “0” ，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（即 3FH）， 依此類推。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用 CPU 時(shí)間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測agdfe cb10 9 8 7 6g f G N D a be d G N D c dp1 2 3 4 5VDVD＋ 5 V( a )( b ) ( c )dp東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。因此 ,在 05M的測量范圍內(nèi) ,僅僅產(chǎn)生 的誤差。 0500Hz的頻率相對(duì) 05M的水位，轉(zhuǎn)換精度達(dá)到 1cm/Hz,相當(dāng)于 12