【正文】 模糊控制。其優(yōu)點是理論和技術都很成熟，在單片機上較易實現(xiàn)，可以達到較小的靜態(tài)誤差 [2]。 方案二：采用獨立式按鍵電路，每個按鍵單獨占有一根 I/O 接口線，每個 I/O接口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。多機通信時，結構復雜。 方案三：采用 RS485 串行通信方式。但是不適合較長距離的信號傳輸 由于主從機通信距離較短，從最佳 性價比出發(fā)，選擇方案二 [3]。世界上的各個半導體廠商都抓住這個機會，推出自己的產品，一時間單片機如雨后春筍般蓬勃發(fā)展和流行起來。 （ 2）抗干擾能力強、可靠性高。 顯示器 鍵盤 聲光報警電路 AT89C52 電機驅動電路 電機 儲液瓶 速度檢測電路 液面檢測電路 RS232 串行通訊接口芯片 主站 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 13 （ 4）面向控制，控制功能強，運行速度快。 （ 5）開發(fā)應用方便，研制周期短。 （ 1） 單片機在智能儀表中的應用 在各類 儀器儀表中，引入單片機使得儀器儀表數字化、智能化、微型化功能大大提高，例如精密數字溫度計、智能電度表、微機多功能 PH測試等等。 （ 4） 單片機在日常生活及家電中的應用 單片機越來越廣泛應用于日常生活的智能電器產品以及家電中。無論是 PC 機的硬件平臺，還是軟件操作系統(tǒng)，都要求高度標準化，上網方式也大同小異。它是通過機械技術與微電子技術、信息技術緊密結合而成的一個新的學科領域。 AT89C52 單片機介紹 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機 ，片內含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀 程序存儲器 和 256 bytes 的隨機存取數 據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng) ，片內置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲單元 ， AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應用 . 一、功能特性 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 8kB 可反復擦寫 (大于 1000次） Flash ROM； 32個雙向 I/O 口； 256x8bit 內部 RAM； 3個 16位可編程定時 /計數 器中斷； 時鐘頻率 024MHz； 2個串行中斷，可編程 UART 串行通道； 2個外部中斷源，共 8個中斷源； 2個讀寫中斷口線， 3級加密位； 低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設置睡眠和喚醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應不同產品的需求。 RST/Vpd（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 16 作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“1” 時，可作為高阻抗輸入端用。對端口寫 “1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到 高電平，此時可作輸入口。在訪問外部 程序存儲器 或16 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數據。 P3 口輸出 緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 RST： 復位輸入。要注意的是：每當訪問外部數據 存儲器 時將跳過一個 ALE 脈沖。此外，該 引腳 會被微弱拉高， 單片機 執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 17 止位無效。欲使 CPU 僅訪問外部 程序存儲器 （地址為0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 定時器 2 有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數）方式和波特率發(fā)生器方式，工作 方式由 T2CON 的控制位來選擇。由于識別 1 至 0 的跳變需要 2 個 機器周期 （ 24 個振蕩周期），因此，最高計數速率為振蕩頻率的 1/24。 如果 EXEN2=1， 定時器 2 完成相同的操作，而當 T2EX 引腳外部輸入北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 18 信號發(fā)生 1 至 0 負跳變時，也出現(xiàn) TH2 和 TL2 中的值分別被捕獲到 RCAP2H 和RCAP2L 中。當 DCEN 置位時， 定時器 2 既可向上計數也可向下計數，這取決于 T2EX 引腳的值，當 DCEN=0 時， 定時器 2 自動設置為向上計數，在這種方式下， T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若 EXEN2=0，定時器 2 為向上計數至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時把 16 位計數寄存器RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載， 若 EXEN2=1， 定時器 2 的 16 位重裝載由溢出或外部輸入端 T2EX 從 1 至 0 的下降沿觸發(fā)。這種方式下， T2EX 引腳 控制計數器方向。 波特率發(fā)生器 ： 當 T2CON 中的 TCLK 和 RCLK 置位時，定時 /計數器 2 作為 波特 率發(fā)生器使用。在方式1 和方式 3 中，波特率由 定時器 2 的溢出速率根據下式確定：方式 1和 3的 波特率 =定時器 的溢出率 /16。 T2CON 中的 RCLK 或 TCLK=1 時， 波特北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 19 率 工作方式才有效。需要注意的是，當 定時器 2 工作于 波特率 器時，作為定時器運行（ TR2=1）時，并不能訪問TH2 和 TL2。 可編程時鐘輸出： 定時器 2 可通過 編程 從 輸出一個占空比為 50%的 時鐘信號 ，如圖 8 所示。時鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和 定時器 2 捕獲 寄存器 （ RCAP2H， RCAP2L）的重新裝載值 。 時鐘振蕩器 : AT89C52 中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。10pF ，而如使用陶瓷諧振器建議 選擇 40pF177。這種情況下，外部 時鐘脈沖 接到 XTAL1 端，即內部時北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 20 鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。在工業(yè)控制領域，多機控制系統(tǒng)很多，如大型檢測監(jiān)控系統(tǒng)、機器人控制系統(tǒng)、水利工程、橋梁工程等。在性能更為強大的基礎上能完成的任務更復雜、應用場合更多、人機界面更完善，在此等應用場合，多單片機控制系統(tǒng)顯示出了 優(yōu)越性。 PC 機與單片機構成的控制系統(tǒng)是典型的多機控制系統(tǒng)，它可分兩類：一類是 PC機與單個單片機構成的雙機控制系統(tǒng)；另一類是 PC 機與多個單片機構成分布式控制系統(tǒng)。目前，將現(xiàn)北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 21 場總線與以單片機為核心的多個物理層模塊連接應用構成多機控制系統(tǒng)也倍受人們歡迎 [7]。在本設計中，鍵盤采用中斷控制方式，即只有在按下某一個特定的按鍵（本設計中 為“設定”鍵）時，才向單片機發(fā)送一個中斷信號，使單片機產生中斷，從而使單片機轉向處理鍵盤中斷子程序，對鍵盤進行動態(tài)掃描，接受外界輸入的鍵值（包括數字鍵和“確定”鍵），當按下“確定”時，系統(tǒng)便退出鍵盤中斷子程序，轉向主程序進行滴速的檢測與控制。 獨立式鍵盤是指 直接利用 I/O 口線構成的單個按鍵電路。接線如圖 所示。 鍵盤采用按鍵開關經上拉電阻分別接 、 、 口上，起到確定、上調和下調作用。 態(tài)就可得知是否有鍵 被按下。 VT3 的基極接到單片機的 管腳上， 作為輸出口使用。 顯示部分按掃描方式工作，它為顯示器提供多路復用信號，最多能顯示 16 個字符或數字。顯示器、鍵盤就是用來完成人機對話活動的機通道。 A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10B I /RB O4QE9RB I5QF15LT3QG14U17 4 L S 4 8 圖 74LS48 管腳 LED 顯示器的顯示控制方式有靜態(tài)和動態(tài)兩，若選擇靜態(tài)顯示，則 LED 驅動器選擇較為簡單，只要驅動器的驅動能力與顯示器電流匹配即可，而且一般只需考慮段的驅動；動態(tài)顯示則不同，由于一位數據的顯示是由段和位選信號共同 配合完成的，因此，要同時考慮段和位的驅動能力，而且段的驅動能力決定位的驅動能力。 ② LED 的段驅動芯片選擇 LED 的段驅動電路有很多種，本系統(tǒng)中可選擇 BCD7段鎖存 /譯碼 /驅動 74LS48 作為段驅動電路。這種傳輸速度不快、傳輸距離也不遠的接口能夠在幾乎所有民用通信設備中占據主要角色，一個原因是早期用戶對通信速度和距離的要求不高（距離可以通過調制解調器加長）；另一個原因是它被所有 PC、服務器認同為標準串行接口，成為計算機與桌面設備之間最簡單、有效通用的聯(lián)接通道之一。 MAX232 系列芯片是把單片機輸出的 TTL 電平轉換為 RS232 標準電平（邏輯 1：15V～ 5V。計數器最多計數 65536 次，因此不需要對計數 單元進行擴展即可完成計數需求。 D1L E DR41kQ12 N 9 3 0R51MR13 0 0 kC11 0 0 0 P FC20 . 0 1 FC30 . 3 3 U FR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U15 5 55V 5VO UT P 3 .4 圖 點滴速度測量電路 北京化工大學北方學院畢業(yè)設計（論文） 29 系統(tǒng)將點滴速度采集信號和儲液信號進行處理后，在相應的單片機的 I/O 控制口輸出對應的控制信號來驅動電動機的正反轉，從而進行精確的控制。 R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U15 5 5C41 0 0 0 P F5VS W 1S W S P S TC90 . 0 1 U FR73 3 0 KC 1 00 . 3 3 U F5VO UT P 3 .2 圖 電機的轉速 采集電路 點滴的控制其實是靠單片機檢測滴速，得到一個反饋量，輸出一定信號驅動電動機，控制電動機的正轉或反轉，進而帶動儲液瓶的上升或下降來調節(jié)滴斗的高度即控制點滴的速度。當 為高電平時， Q5 導通， Q3， Q7導通，電動機兩端的電壓為 +5V，電動機正轉；當 為高電平時， Q6 導通， Q4， Q8 導通，電動機兩端的電壓為 5V，電動機 反轉 [11]。 設計中，選用定時器 T0 進行定時， T1 作為計數器。兩位位選端不是與 P2 口直接連接，而是通過三極管連接，這樣是為了增加驅動能力。 系統(tǒng)設計 要求滴液速度為 1/3～ 1/5 滴每秒，輸液滴速慢，以頻率的標準方式顯示顯然會影響精度，程序設計數碼管以滴 /分的標度進行顯示，可以減小滴速顯示誤差。所以在位碼和段碼都加上了反向驅動器。另 RESET 接上電復位按鍵。當 輸出低電平“ 0”時， 二極管正向偏置而發(fā)光；當 輸出高電平“ 1”時，二極管反向偏置而不發(fā)光。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。因為 RS485接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以 RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。其引 腳圖和結構圖見圖 324 它主要實現(xiàn) AT89C51 的異步串行接口與 RS232C 標準串行通信電路之間的電平轉換。 主程序對模塊進行初始化，接收從傳感器傳來的信號，并對此信號進行處理，輸出調整信號控制電動機的轉動，掃描鍵盤進行動態(tài)顯示。 第 節(jié) 檢測點滴速度子程序 檢測點滴速度子程序主要是用與系統(tǒng)信號的采集。如果液位的高度不在此區(qū)間內，則點滴的速度照常采集，并送入單片機內部。其點滴速度的電動機控制程序流程圖如 所示 [15]。測試步距為 1cm。 本。即每上升 1cm，平均增加 1 個滴速。其程序流程圖如 所示。 圖 儲液子程序流程圖 第 節(jié) 點滴速度控制子程序 根據題目的設計要求，首先讀出 6 秒內的點滴的數目（將一分種平均劃分成十分），進而得到當前的點滴的速度。檢測點滴速度子程序如圖 所示。 軟件設計是指在硬件電路的基礎上，以程序的形式實現(xiàn)算法，進而實現(xiàn)液體點滴速度監(jiān)控的功能。它完成 TTL電平轉換為 RS485電平的功能 [13]。通信的轉送方式采用 RS485半雙工配置。 RS232 和 RS485 是目前最常用的兩種串行通信總線。當液位低于設定值或按下緊急呼叫鍵（接在 ）時會啟動報警程序，直到按下接在 ，報警停止。 蜂鳴器通過三極管電阻接在了 AT89C51 的 口上， 接三極管的基極輸入端 ，當 “ 1”時，三極管導通，蜂鳴器通電而發(fā)音；當 輸出低電平“ 0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音。每按上調和下調鍵，設定速度值增 1減 1。 于本系統(tǒng) 中采用動態(tài)顯示方式驅動 3 個七段數碼管，來顯示點滴的速度。也就是說，當 0時，三極管導通，與其相連的共陽極數碼管顯示器開始工