【正文】 模糊控制。其優(yōu)點(diǎn)是理論和技術(shù)都很成熟，在單片機(jī)上較易實(shí)現(xiàn)，可以達(dá)到較小的靜態(tài)誤差 [2]。 方案二：采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線，每個(gè) 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(jī)通信時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)通信距離較短，從最佳 性價(jià)比出發(fā)，選擇方案二 [3]。世界上的各個(gè)半導(dǎo)體廠商都抓住這個(gè)機(jī)會，推出自己的產(chǎn)品，一時(shí)間單片機(jī)如雨后春筍般蓬勃發(fā)展和流行起來。 （ 2）抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。 顯示器 鍵盤 聲光報(bào)警電路 AT89C52 電機(jī)驅(qū)動電路 電機(jī) 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(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ 4）面向控制，控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快。 （ 5）開發(fā)應(yīng)用方便，研制周期短。 （ 1） 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 在各類 儀器儀表中，引入單片機(jī)使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化功能大大提高，例如精密數(shù)字溫度計(jì)、智能電度表、微機(jī)多功能 PH測試等等。 （ 4） 單片機(jī)在日常生活及家電中的應(yīng)用 單片機(jī)越來越廣泛應(yīng)用于日常生活的智能電器產(chǎn)品以及家電中。無論是 PC 機(jī)的硬件平臺，還是軟件操作系統(tǒng)，都要求高度標(biāo)準(zhǔn)化，上網(wǎng)方式也大同小異。它是通過機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合而成的一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域。 AT89C52 單片機(jī)介紹 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位 單片機(jī) ，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀 程序存儲器 和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù) 據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器 和 Flash 存儲單元 ， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用 . 一、功能特性 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 8kB 可反復(fù)擦寫 (大于 1000次） Flash ROM； 32個(gè)雙向 I/O 口； 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù) 器中斷； 時(shí)鐘頻率 024MHz； 2個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道； 2個(gè)外部中斷源，共 8個(gè)中斷源； 2個(gè)讀寫中斷口線， 3級加密位； 低功耗空閑和掉電模式， 軟件 設(shè)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(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到 高電平，此時(shí)可作輸入口。在訪問外部 程序存儲器 或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P3 口輸出 緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 RST： 復(fù)位輸入。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù) 存儲器 時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。此外，該 引腳 會被微弱拉高， 單片機(jī) 執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 定時(shí)器 2 有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）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(gè) 機(jī)器周期 （ 24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。 如果 EXEN2=1， 定時(shí)器 2 完成相同的操作，而當(dāng) T2EX 引腳外部輸入北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 信號發(fā)生 1 至 0 負(fù)跳變時(shí)，也出現(xiàn) TH2 和 TL2 中的值分別被捕獲到 RCAP2H 和RCAP2L 中。當(dāng) DCEN 置位時(shí)， 定時(shí)器 2 既可向上計(jì)數(shù)也可向下計(jì)數(shù)，這取決于 T2EX 引腳的值，當(dāng) DCEN=0 時(shí)， 定時(shí)器 2 自動設(shè)置為向上計(jì)數(shù)，在這種方式下， T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若 EXEN2=0，定時(shí)器 2 為向上計(jì)數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時(shí)把 16 位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載， 若 EXEN2=1， 定時(shí)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(jì)數(shù)器方向。 波特率發(fā)生器 ： 當(dāng) T2CON 中的 TCLK 和 RCLK 置位時(shí)，定時(shí) /計(jì)數(shù)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(shí)器 2 的溢出速率根據(jù)下式確定：方式 1和 3的 波特率 =定時(shí)器 的溢出率 /16。 T2CON 中的 RCLK 或 TCLK=1 時(shí)， 波特北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 率 工作方式才有效。需要注意的是，當(dāng) 定時(shí)器 2 工作于 波特率 器時(shí)，作為定時(shí)器運(yùn)行（ TR2=1）時(shí)，并不能訪問TH2 和 TL2。 可編程時(shí)鐘輸出： 定時(shí)器 2 可通過 編程 從 輸出一個(gè)占空比為 50%的 時(shí)鐘信號 ，如圖 8 所示。時(shí)鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和 定時(shí)器 2 捕獲 寄存器 （ RCAP2H， RCAP2L）的重新裝載值 。 時(shí)鐘振蕩器 : AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)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(shí)鐘脈沖 接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。在工業(yè)控制領(lǐng)域，多機(jī)控制系統(tǒng)很多，如大型檢測監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)、水利工程、橋梁工程等。在性能更為強(qiáng)大的基礎(chǔ)上能完成的任務(wù)更復(fù)雜、應(yīng)用場合更多、人機(jī)界面更完善，在此等應(yīng)用場合，多單片機(jī)控制系統(tǒng)顯示出了 優(yōu)越性。 PC 機(jī)與單片機(jī)構(gòu)成的控制系統(tǒng)是典型的多機(jī)控制系統(tǒng)，它可分兩類：一類是 PC機(jī)與單個(gè)單片機(jī)構(gòu)成的雙機(jī)控制系統(tǒng)；另一類是 PC 機(jī)與多個(gè)單片機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。目前，將現(xiàn)北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 場總線與以單片機(jī)為核心的多個(gè)物理層模塊連接應(yīng)用構(gòu)成多機(jī)控制系統(tǒng)也倍受人們歡迎 [7]。在本設(shè)計(jì)中，鍵盤采用中斷控制方式，即只有在按下某一個(gè)特定的按鍵（本設(shè)計(jì)中 為“設(shè)定”鍵）時(shí)，才向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)中斷信號，使單片機(jī)產(chǎn)生中斷，從而使單片機(jī)轉(zhuǎn)向處理鍵盤中斷子程序，對鍵盤進(jìn)行動態(tài)掃描，接受外界輸入的鍵值（包括數(shù)字鍵和“確定”鍵），當(dāng)按下“確定”時(shí)，系統(tǒng)便退出鍵盤中斷子程序，轉(zhuǎn)向主程序進(jìn)行滴速的檢測與控制。 獨(dú)立式鍵盤是指 直接利用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。接線如圖 所示。 鍵盤采用按鍵開關(guān)經(jīng)上拉電阻分別接 、 、 口上，起到確定、上調(diào)和下調(diào)作用。 態(tài)就可得知是否有鍵 被按下。 VT3 的基極接到單片機(jī)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(fù)用信號，最多能顯示 16 個(gè)字符或數(shù)字。顯示器、鍵盤就是用來完成人機(jī)對話活動的機(jī)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(qū)動器選擇較為簡單，只要驅(qū)動器的驅(qū)動能力與顯示器電流匹配即可，而且一般只需考慮段的驅(qū)動；動態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段和位選信號共同 配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動能力，而且段的驅(qū)動能力決定位的驅(qū)動能力。 ② LED 的段驅(qū)動芯片選擇 LED 的段驅(qū)動電路有很多種，本系統(tǒng)中可選擇 BCD7段鎖存 /譯碼 /驅(qū)動 74LS48 作為段驅(qū)動電路。這種傳輸速度不快、傳輸距離也不遠(yuǎn)的接口能夠在幾乎所有民用通信設(shè)備中占據(jù)主要角色，一個(gè)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(diào)制解調(diào)器加長）；另一個(gè)原因是它被所有 PC、服務(wù)器認(rèn)同為標(biāo)準(zhǔn)串行接口，成為計(jì)算機(jī)與桌面設(shè)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(jī)輸出的 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)電平（邏輯 1：15V～ 5V。計(jì)數(shù)器最多計(jì)數(shù) 65536 次，因此不需要對計(jì)數(shù) 單元進(jìn)行擴(kuò)展即可完成計(jì)數(shù)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(diǎn)滴速度測量電路 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 系統(tǒng)將點(diǎn)滴速度采集信號和儲液信號進(jìn)行處理后，在相應(yīng)的單片機(jī)的 I/O 控制口輸出對應(yīng)的控制信號來驅(qū)動電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而進(jìn)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(jī)的轉(zhuǎn)速 采集電路 點(diǎn)滴的控制其實(shí)是靠單片機(jī)檢測滴速，得到一個(gè)反饋量，輸出一定信號驅(qū)動電動機(jī)，控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動儲液瓶的上升或下降來調(diào)節(jié)滴斗的高度即控制點(diǎn)滴的速度。當(dāng) 為高電平時(shí)， Q5 導(dǎo)通， Q3， Q7導(dǎo)通，電動機(jī)兩端的電壓為 +5V，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 為高電平時(shí)， Q6 導(dǎo)通， Q4， Q8 導(dǎo)通，電動機(jī)兩端的電壓為 5V，電動機(jī) 反轉(zhuǎn) [11]。 設(shè)計(jì)中，選用定時(shí)器 T0 進(jìn)行定時(shí)， T1 作為計(jì)數(shù)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(qū)動能力。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 要求滴液速度為 1/3～ 1/5 滴每秒，輸液滴速慢，以頻率的標(biāo)準(zhǔn)方式顯示顯然會影響精度，程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管以滴 /分的標(biāo)度進(jìn)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(qū)動器。另 RESET 接上電復(fù)位按鍵。當(dāng) 輸出低電平“ 0”時(shí)， 二極管正向偏置而發(fā)光；當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)，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(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。因?yàn)?RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，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(jié)構(gòu)圖見圖 324 它主要實(shí)現(xiàn) AT89C51 的異步串行接口與 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)串行通信電路之間的電平轉(zhuǎn)換。 主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，接收從傳感器傳來的信號，并對此信號進(jìn)行處理，輸出調(diào)整信號控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，掃描鍵盤進(jìn)行動態(tài)顯示。 第 節(jié) 檢測點(diǎn)滴速度子程序 檢測點(diǎn)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(nèi)，則點(diǎn)滴的速度照常采集，并送入單片機(jī)內(nèi)部。其點(diǎn)滴速度的電動機(jī)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(gè)滴速。其程序流程圖如 所示。 圖 儲液子程序流程圖 第 節(jié) 點(diǎn)滴速度控制子程序 根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，首先讀出 6 秒內(nèi)的點(diǎn)滴的數(shù)目（將一分種平均劃分成十分），進(jìn)而得到當(dāng)前的點(diǎn)滴的速度。檢測點(diǎn)滴速度子程序如圖 所示。 軟件設(shè)計(jì)是指在硬件電路的基礎(chǔ)上，以程序的形式實(shí)現(xiàn)算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的功能。它完成 TTL電平轉(zhuǎn)換為 RS485電平的功能 [13]。通信的轉(zhuǎn)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(dāng)液位低于設(shè)定值或按下緊急呼叫鍵（接在 ）時(shí)會啟動報(bào)警程序，直到按下接在 ，報(bào)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(dāng) “ 1”時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器通電而發(fā)音；當(dāng) 輸出低電平“ 0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音。每按上調(diào)和下調(diào)鍵，設(shè)定速度值增 1減 1。 于本系統(tǒng) 中采用動態(tài)顯示方式驅(qū)動 3 個(gè)七段數(shù)碼管，來顯示點(diǎn)滴的速度。也就是說，當(dāng) 0時(shí)，三極管導(dǎo)通，與其相連的共陽極數(shù)碼管顯示器開始工