【正文】 高電平 ， ALE 信號(hào)經(jīng)過(guò)反相后接 11 腳 (因?yàn)閱纹瑱C(jī)的 ALE 信號(hào)是以下降沿方式出現(xiàn) )對(duì) 373 來(lái)說(shuō) ， 1 腳接低電平 ， 保證使能 ， 11腳直接接單片機(jī)的 ALE 信號(hào) 。 根 據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)電路圖如 圖 5： 圖 5：顯示部分電路圖 13 圖 6： 62256 引腳圖 存儲(chǔ)單元硬件設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)模塊的硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，由于 AT89S52 單片機(jī)為數(shù)據(jù)線(xiàn)與低 8 位地址線(xiàn)復(fù)用，需要使用地址鎖存芯片74LS373。 12 74LS47上 BI/ROB,LI， RBI引腳為控制引腳，主要用于測(cè)試和脈沖控制，均為低電平有效，設(shè)計(jì)上不適用此項(xiàng)功能，因此均接高電平。 由于單片機(jī) P0口作普通 I/O口時(shí)不能輸出高電平，因此需接上拉電阻，實(shí)際電路中，使用 8*10KΩ電阻作為上拉電阻。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。需注意的是：如果加 密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC指令才能將 ALE激活。一般情況下， ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 端口號(hào) 第二功能 RXD(串行輸入口 TXD(串行輸出口 ) 10 INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 表 1 端口引腳第二功能 此外， P3口還接收一些用于 FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào) 。 P3口 ： P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯電平。在訪(fǎng)問(wèn)外部程 序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。 ? 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。 9 P1口 ： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 2 硬件電路設(shè)計(jì) AT89S52硬件設(shè)計(jì) AT89S52引腳定義及功能介紹如 圖 2。 5) 觸點(diǎn)切換電壓和電流。 4) 釋放電流。 3) 吸合電流。是指繼電器正常工作時(shí)線(xiàn)圈所需要的電壓。 選用 繼電器作為電機(jī)控制的元件。 MAX485接口芯片是 Maxim公司的一種 RS－ 485芯片。而 RS485接口在總線(xiàn)上是允許連接多達(dá) 128個(gè)收發(fā)器。接口信號(hào)電平比 RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL電平兼容，可方便與 TTL電路連接。 典型的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)是 RS232和 RS485，它們定義了電壓 ， 阻抗等，但不對(duì)軟件協(xié)議給予定義 。在液位傳感器誤差 與參考電壓誤差 不大的情況下， ADC0804是完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)誤差要求的。 5) 滿(mǎn)刻度誤差 滿(mǎn)度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。 4) A/D轉(zhuǎn)換器量程 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要的是雙極性的，有時(shí)是單極性的。對(duì)一般的單片機(jī)而言，要在采樣時(shí)間內(nèi)完成 A/D轉(zhuǎn)換以外的工作，如讀數(shù)據(jù)、再啟動(dòng)、存數(shù)據(jù)、循環(huán)計(jì)數(shù)等已經(jīng)比 較困難了。 確定 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)的采樣速率。 目前，大多數(shù)測(cè)量裝置的精度值不小于 %~%，故 A/D轉(zhuǎn)換器的精度取%~%即可，相應(yīng)的二進(jìn)制碼為 10~11位，加上符號(hào)位，即為 11~12位。因此，取 10位或 11位是合適的。從靜態(tài)精度方面來(lái)說(shuō)，要考慮輸入信號(hào)的原始誤差傳遞到輸出所產(chǎn)生的誤差，它是模擬信號(hào)數(shù)字化時(shí)產(chǎn)生誤差的主要部分。 A/D轉(zhuǎn)換器的品種繁多、性能各異，在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，首先碰到的就是如何選擇合適的 A/D轉(zhuǎn)換器以滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題。 備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入 。 ? 可選工業(yè)級(jí)溫度范圍 40至 +85攝氏度。 ? 讀 /寫(xiě)時(shí)鐘或 RAM數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式 。 ? 31*8位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ) RAM。 DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。 DS1302是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 315 字節(jié)靜態(tài) RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)在不掉電的工作環(huán)境下； 軟件上，上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)提取后即可保存在 PC機(jī)中， 5000項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間上的緩沖是充足的。 FLASH是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。 NOR的傳輸效率很高 ,在 1～ 4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益 ,但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。 NAND 閃存的缺點(diǎn)在于讀速度較慢，它的 I/O 端口只有 8個(gè)，比 NOR要少多了。 ROM又分一次性固化、光擦除和電擦除重寫(xiě)兩種類(lèi)型。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可選擇的種類(lèi)繁多，常用的有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ ROM）與閃存 (FLASH)。由于 74LS47譯碼為共陽(yáng)極數(shù)碼管的碼表，因而選用 8段（帶小數(shù)點(diǎn)）共陽(yáng)極 LED用于數(shù)據(jù)顯示。靜態(tài)顯示法的優(yōu)點(diǎn)是顯示程序十分簡(jiǎn)單，顯示亮度大，由于 CPU不必經(jīng)常掃描顯示器，所以節(jié)約了 CPU的工作時(shí)間。 顯示模塊設(shè)計(jì)方案 顯示器是計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備，在簡(jiǎn)單的工業(yè)控制系統(tǒng)中，常用的顯示器有數(shù)碼管顯示器（ LED），液晶顯示器（ LCD）等，該系統(tǒng)僅需顯示液位高度， 即 數(shù)字量，采用LED顯示器 已能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32位 I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 綜上所述，采用與 MCS51兼容的 AT89S52單片機(jī)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 14) 抗干擾性能好。 10) 燒錄器價(jià)格 ， 能否 ISP（在 線(xiàn) 系統(tǒng)編程 ）。 7) 工作電壓范圍。 3) Flash和 OTP（一次性可編程）。大致總結(jié)出以下幾點(diǎn)： 1) 單片機(jī)的基本參數(shù) 。系統(tǒng)總體方案框圖如圖 1： 單片機(jī)主控模塊A / D 轉(zhuǎn) 換 模 塊時(shí) 間 模 塊顯 示 模 塊存 儲(chǔ) 模 塊電 機(jī) 控 制 模 塊通 信 模 塊364215 圖 1：系統(tǒng)總體框圖 圖中，信號(hào)流向僅指示了通過(guò)數(shù)據(jù)地址總線(xiàn)或 I/O口上發(fā) 生 的數(shù)據(jù)信號(hào)，不包括控制信號(hào)。同時(shí)可以獲取設(shè)備運(yùn)行時(shí)記錄的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)?shù)據(jù)保存。它具有實(shí)時(shí)測(cè)量監(jiān)控水塔液位高度并顯示的功能，并根據(jù)實(shí) 時(shí)水量與設(shè)置的上、下液位參數(shù)的比較，啟動(dòng)電機(jī) 供水 與 或 停止 水泵 。液位的變化分析，有助于人們進(jìn)一步對(duì)自然環(huán)境、天氣變化甚至是災(zāi)害預(yù)警提供可靠的支持。 目前，市面上進(jìn)行液位測(cè)量的儀表種類(lèi)繁多， 但是同時(shí)具有測(cè)量、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄 及處理的液位測(cè)量裝置并不多。目前，液位測(cè)量的方法比較多，常見(jiàn)的有電阻法、光電法、測(cè)重法（壓力法）、電容法、浮標(biāo)法及聲光電的反射回波法等。 在 工業(yè)上 ， 使用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 1976 年單片機(jī)的推出為電子電路設(shè)計(jì)提供了新的思路，也促進(jìn)了模擬電路向數(shù)字電路發(fā)展的歷程。 【關(guān) 鍵 字】 單片機(jī) ； 液位測(cè)量 ； 實(shí)時(shí) 監(jiān)控 ； 串口通信 【 論文類(lèi)型 】 應(yīng)用型 Title： The Liquid Level Measurement and Real Time System Base On MCS Major: Electronics and Information Engineering Name： Han Yue Signature： Supervisor： Li Wenfeng Signature： ABSTRACT The liquid level measurement is widely used in industrial, economic, life and so on. The liquid level measurement device base on MCS as a technical is also widely used because of many characteristics such as high measurement accuracy, good repeatability, low power consumption and long useful time. When we study Scientific Outlook on Development thoroughly, the design of electronic aid should include the thought of sustainable development. So, beyond the liquid level measurement device base on MCS, expand the functions of realtime monitoring, data acquisition, serial munication. Through the new functions, the scientific method of the liquid level measurement could be bined with Statistical Science, be used to manage the water resources reasonable, reduce energy consumption. This thesis introduces the design process of the liquid level measurement and real time system by several parts as system schema, the design of hardware circuit, the software of host puter and system software. Summarize several problems in the design process and propose the solution to the problems. Describe the way of processing the liquid level measurement data. To put forward the train of thought. 【 Key words】 MCS 。在深入學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)展觀的同時(shí)，電子設(shè)備的設(shè)計(jì)也 需 融入可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)理念。基于單片機(jī)的液位測(cè)量裝置具有測(cè)量準(zhǔn)確、重復(fù)性好、功耗低、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，是廣泛采用的技術(shù)。最后，本文 總結(jié)了設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法，簡(jiǎn)要敘述了液位檢測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理方法，引出了 進(jìn)一步設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的 思路。 Serial Communication 【 Type of Thesis】 Application Type 前言 上世紀(jì) 40 年代，電子計(jì)算機(jī)的誕生，標(biāo)志著人類(lèi)電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段，無(wú)論是 阿塔納索夫 貝瑞計(jì)算機(jī)（ AtanasoffBerry Computer）還是 埃尼阿克（ ENIAC）計(jì)算機(jī)，它們龐大的體積，驚人的功耗以及 “緩慢 ”的運(yùn)算速度給我們留下了深刻的印象。這些應(yīng)用，很大一方面體現(xiàn)在工業(yè)控制中 。但直接測(cè)量有許多不便和困難，因此許多領(lǐng)域采用儀器測(cè)量高度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能。重點(diǎn)討論基于單片機(jī)的液位測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)的硬件總體以及軟件實(shí)現(xiàn)。在液位測(cè)量這一領(lǐng)域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間，多網(wǎng)點(diǎn)的采集記錄分析具有普遍的意義。 目 錄 1 系統(tǒng)總體方案 ..................................................................................................................... 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ..................................................................................................................... 1 系統(tǒng)框圖 ..................................................................................................