【正文】 ntrol functions. System by the keyboard, digital display, A / D conversion, sensors, power and control ponents. In this paper, the output of microcontroller port level control relay operation, start or stop the motor, so as to achieve the purpose of automatic control of water level. In addition, the system may need to set the height of water level control, along with limit alarm and fault alarm function, supplemented by lightemitting diode displays the status of the corresponding level. Keywords： AT89C51 A / D conversion the water level control digital display sensor fault alarm 目 錄 1 引言 1 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較說明 3 3 水位控制系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)方 案 4 水位控制系統(tǒng)組成 4 單片機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理 4 系統(tǒng)組成 4 工作原理 5 控制方案的設(shè)計(jì) 5 設(shè)計(jì)思路 5 方案設(shè)計(jì) 6 4 硬件設(shè)計(jì) 8 單片機(jī) 8 時(shí)鐘電路 9 電源電路 11 傳感器 11 串行通信 12 鍵盤電路 13 水位顯示電路 13 A/D 轉(zhuǎn)換電路 14 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 14 ADC0809 的引腳圖 14 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖 16 電機(jī)控制 18 看門狗電路 18 穩(wěn)壓電路 20 報(bào)警電路 21 5 軟件設(shè)計(jì) 22 程序設(shè)計(jì)流程圖 22 程序設(shè)計(jì) 23 鍵盤程序 23 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 24 初始化程序 24 運(yùn)行狀態(tài)下的程序 24 結(jié) 論 26 致 謝 27 參考文獻(xiàn) 28 附錄 1 29 附錄 2 30[1]。 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 為控制核心來實(shí)現(xiàn)水位的基本控制功能。單片機(jī)控制系統(tǒng)以其控制精度高、性能穩(wěn)定可靠、設(shè)置操作方便、造價(jià)低等特點(diǎn)被應(yīng)用到位系統(tǒng)的控制中 。另外，系統(tǒng)可根據(jù)需要設(shè)定水位控制的高度，同時(shí)具備超限報(bào)警和故障報(bào)警功能，并輔以發(fā)光二極管顯示相應(yīng)水位的狀態(tài)。我國在新型測控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)上，與其他發(fā)達(dá)國家相比還存在差距，但是我國的研究人員已經(jīng)克服很多困難，并在不斷地摸索中前進(jìn)，有望在相關(guān)領(lǐng)域趕上甚至超過發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平，這是發(fā)展趨勢。 隨著單片機(jī)和微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，由 PC 機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。 不論社會(huì)經(jīng)濟(jì)如何飛速，水在人們的正常生活和生產(chǎn)中起著重要的作用。 一般工廠使用的水箱，體積 都比較大，所以對水位的控制需求就相應(yīng)的大了，而且隨著工業(yè)上使用比較多，對水位的控制精度要求也高。其常用形式有浮標(biāo)式、電極式等，這種控制形式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。最終形成的方案是，利用單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)一個(gè)對供水箱水位進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)字控制器的處理器，其中，由壓力變送器傳送來的電信 號(hào) 經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換 送給 電 動(dòng)執(zhí) 行機(jī) 構(gòu) ，具 體結(jié) 構(gòu) 如圖 所示。本系統(tǒng)主要由 AT89C51 單片機(jī)、 LED 顯示電路、報(bào)警電路、看門狗電路以及電機(jī)控制電路等部分組成。用單片機(jī)做水箱水位控制這個(gè)設(shè)計(jì)核心也是傳感器，將信號(hào)送到單片機(jī)，單片機(jī)再將信號(hào)輸出給電機(jī)，來完成設(shè)計(jì)的要求工作。 [6]。 控制方案框圖 報(bào)警控制過程 當(dāng)水位高于 90 開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)， LG 閉合，系統(tǒng)水位高報(bào)警。在手動(dòng)的模式下，兩臺(tái)給水泵的運(yùn)行控制可有人工自己操作。 單片機(jī)采用由 ATMEL 公司生產(chǎn)的雙列 40 腳 AT89C51 芯片，芯片引腳如下圖 所示。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追 蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器 PC（包含在 CPU 中），在開始執(zhí)行程序時(shí)，給 PC 賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令， PC 在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長度決定，可能是 2 或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。最常用的是在XTAL1 和 XTAL2 之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖 所示。 外部時(shí)鐘方式 本設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，應(yīng)當(dāng)引入唯一的合用外部振蕩脈沖作為各自單片機(jī)的時(shí)鐘。由于 XTAL2 端得邏輯電平不是 TTL 的，故還要接一上拉電阻。 單片機(jī)的電源電路 傳感器 傳感器來自“感覺”一詞。然而要是大腦受到這些刺激，首先必須有接受外界刺激的“五官”人的“五官”可以稱之為傳感器。 傳感器使用 SY9411LD 型變送器，它內(nèi)部含有 1 個(gè)壓力傳感器和相應(yīng)的放大電路。 在水箱底部安裝 1 根直徑為 5mm 的軟管，一端安裝在水箱底部；另一端與傳感器連 接。結(jié)構(gòu)如圖 所示。 A/D 轉(zhuǎn)化電路在控制器中起主導(dǎo)作用，用它將傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能處理的數(shù)字量。 ADC0809 是由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。 ADC0809 芯片為 28 引腳為雙列直插式封裝， 對 ADC0809 主要信號(hào)引腳的功能說明如下： IN7IN0――模擬量輸入通道 ALE―― 地址鎖存允許信號(hào)。本信號(hào)有時(shí)簡寫為 ST。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào) 引腳。 D7D0――數(shù)據(jù)輸出線。 OE 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 表 41 為通道選擇表。 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理如圖 所示。 查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC 端。首先送出口地址并以 RD 信號(hào)時(shí)有效， OE 信號(hào)既有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受 [13]。當(dāng)控制端輸入低電平時(shí)， SSR 導(dǎo)通，控制電動(dòng)機(jī)開始工作上水；當(dāng)控制端輸入高電平時(shí)， SSR 截止，電動(dòng)機(jī)停止工作并停止上水。 看門狗電路的應(yīng)用，使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作其工作原理是看門狗芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O引腳相連該 I/O引腳通過程序控制它定時(shí)地往看門狗的這個(gè)引腳上送入高電平 或低電平這一程序語句是分散地放在單片機(jī)其他控制語句中間的一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí)寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行這個(gè)時(shí)候看門狗電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來的信號(hào)便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開始執(zhí)行這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位 看門狗 ,又叫 watchdog timer 是一個(gè)定時(shí)器電路一般有一個(gè)輸入叫喂狗 kicking the dog or service the dog 一個(gè)輸出到 MCU 的 RST 端 MCU 正常工作的時(shí)候每隔一端時(shí)間輸出一個(gè)信號(hào)到喂狗端給 WDT 清零如果超過規(guī)定的時(shí)間不喂狗 一般在程序跑飛時(shí) WDT 定時(shí)超過 ,就回給出一個(gè)復(fù)位信號(hào)到 MC 是 MCU 復(fù)位。 系統(tǒng)軟件 看門狗 的設(shè)計(jì)思路 （ 1）看門狗定時(shí)器 T0 的設(shè)置。 （ 2）計(jì)算主控程序循環(huán)一次的耗時(shí)。如程序進(jìn)入死循環(huán)而 T0 的初值在 30 ms 內(nèi)未被刷新，這時(shí)看門狗定時(shí)器 T0 將溢出并申請中斷。如果是低電平送給 R12 則 R1 Q D Q4 均不能導(dǎo)通二是 R13 導(dǎo)通將把高于 的高電平穩(wěn)定的送給單片