【正文】 28表 44 RS 狀態(tài)標(biāo)志及含義 ……………………………………………………………… 29表 45 界面功能描述………………………………………………………………………31河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言上 世 紀(jì) 40 年 代 ， 電 子 計(jì) 算 機(jī) 的 誕 生 ， 標(biāo) 志 著 人 類 電 子 技 術(shù) 進(jìn) 入 了 一 個(gè) 新 的 階段 。 這 些 應(yīng) 用 ， 很 大 一 方 面 體 現(xiàn) 在 工 業(yè) 控 制 中 。 單 片 機(jī) 廣 泛 用 于 儀 器 儀 表 中 ， 與 不 同 類 型 的 傳 感器 相 結(jié) 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 諸 如 電 壓 、 功 率 、 頻 率 、 濕 度 、 流 量 、 速 度 、 厚 度 、 壓 力 、 溫 度 等物 理 量 的 測(cè) 量 ； 在 家 用 電 器 設(shè) 備 中 ， 單 片 機(jī) 已 廣 泛 用 于 電 視 機(jī) 、 錄 音 機(jī) 、 電 冰 箱 、電 飯 鍋 、 微 波 爐 、 洗 衣 、 高 級(jí) 電 子 玩 具 、 家 用 防 盜 報(bào) 警 等 各 種 家 電 設(shè) 備 中 。 比 如 ， 常 見 的 液 位 控 制 系 統(tǒng) 多 采 用 浮 標(biāo) 、 電 極 等 ，這 種 控 制 形 式 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 成 本 低 廉 ， 但 是 控 制 精 度 不 高 ， 不 能 進(jìn) 行 數(shù) 值 顯 示 ； 另 外 容易 引 起 誤 操 作 ， 與 上 位 機(jī) 進(jìn) 行 信 息 交 互 比 較 困 難 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 緒論 課題背景與研究意義在 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 常 常 需 要 測(cè) 量 液 體 液 位 ?！?接 觸 式 測(cè) 量 法接 觸 式 測(cè) 量 法 是 指 測(cè) 量 用 傳 感 器 直 接 與 容 器 內(nèi) 存 儲(chǔ) 液 體 相 接 觸 ， 從 而 獲 得 測(cè) 量參 數(shù) 的 方 法 。無 論 怎 樣 ， 這 些 方 法 的 關(guān) 鍵 是 利 用 液 位 傳 感 器 將 液 位 的 相 對(duì) 位 移 量 轉(zhuǎn) 換 成 為 電 壓 、電 流 、 阻 抗 等 便 于 進(jìn) 行 電 處 理 的 物 理 量 。 在 此 基 礎(chǔ) 上 可 以 把 電 容 量 轉(zhuǎn)化 為 電 壓 、 相 移 、 頻 率 、 脈 寬 等 物 理 量 ， 再 進(jìn) 行 測(cè) 量 。 液 位 傳 感器 不 和 被 測(cè) 介 質(zhì) 接 觸 ， 不 受 被 測(cè) 介 質(zhì) 影 響 ， 也 不 影 響 被 測(cè) 介 質(zhì) ， 故 適 用 范 圍 廣 泛 。超 聲 波 是 機(jī) 械 波 ， 傳 播 衰 減 小 ， 界 面 反 射 信 號(hào) 強(qiáng) ， 且 發(fā) 射 和 接 收 電 路 簡(jiǎn) 單 ， 因而 應(yīng) 用 較 為 廣 泛 ； 但 超 聲 波 的 傳 播 速 度 受 介 質(zhì) 的 密 度 、 濃 度 、 溫 度 、 壓 力 等 因 素 影響 ， 其 測(cè) 量 精 度 往 往 較 低 。 對(duì) 波 導(dǎo) 管 的 銹 蝕 、 彎曲 和 傾 斜 都 會(huì) 影 響 測(cè) 量 精 度 。目 前 ， 市 面 上 進(jìn) 行 液 位 測(cè) 量 的 儀 表 種 類 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 。 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 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第 2 章 系統(tǒng)總體方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本 設(shè) 計(jì) 以 水 箱 供 水 為 模 型 ， 鑒 于 單 片 機(jī) 液 位 測(cè) 量 裝 置 的 測(cè) 量 準(zhǔn) 確 、 重 復(fù) 性 能 好 、功 耗 低 、 使 用 壽 命 長(zhǎng) 等 特 點(diǎn) ， 設(shè) 計(jì) 以 單 片 機(jī) 為 基 礎(chǔ) 的 液 位 測(cè) 量 監(jiān) 控 記 錄 系 統(tǒng) 。可 通 過 上 位 機(jī) 軟 件 ， 可 與 監(jiān) 控 記 錄 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 通 信 ， 能 夠 從 PC 機(jī) 獲 取 當(dāng) 前 液 位高 度 、 電 機(jī) 狀 態(tài) 、 設(shè) 備 系 統(tǒng) 時(shí) 間 、 上 下 液 位 高 度 等 數(shù) 據(jù) ， 并 可 根 據(jù) 需 要 改 變 系 統(tǒng) 默認(rèn) 的 參 數(shù) 。 系 統(tǒng) 總體 方 案 框 圖 如 圖 21：河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 電機(jī)控制模塊A/D 轉(zhuǎn)換模塊按鍵與顯示模塊時(shí)間模塊存儲(chǔ)模塊通信模塊單片機(jī)主控模塊圖 21 系統(tǒng)總體框圖圖 中 ， 信 號(hào) 流 向 僅 指 示 了 通 過 數(shù) 據(jù) 地 址 總 線 或 I/O 口 上 發(fā) 生 的 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) ， 不包 括 控 制 信 號(hào) 。 大 致 總 結(jié) 出 以 下幾 點(diǎn) ：1) 單片機(jī)的基本參數(shù)。3) Flash和OTP（一次性可編程）。7) 工作電壓范圍。10) 燒錄器價(jià)格，能否ISP（在線系統(tǒng)編程）。14) 抗干擾性能好。綜 上 所 述 ， 采 用 與 MCS51 兼 容 的 AT89S52 單 片 機(jī) 滿 足 設(shè) 計(jì) 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 ，看 門 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 。 鍵盤模塊設(shè)計(jì)方案河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 鍵 盤 在 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 是 一 個(gè) 很 關(guān) 鍵 的 部 件 ， 它 能 實(shí) 現(xiàn) 向 單 片 機(jī) 輸 入 數(shù) 據(jù) 、發(fā) 送 命 令 等 功 能 ， 是 人 工 干 預(yù) 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 的 主 要 手 段 。 因 而 采 用 2 位 LED 顯 示 器 便 能 滿足 設(shè) 計(jì) 要 求 。 所 以 靜 態(tài) 顯 示 法 常 用 在 顯 示 器 數(shù) 目 較 少 的 應(yīng) 用 系統(tǒng) 中 。 單 片 機(jī) 使 用 1 位 I/O 口 控 制 數(shù) 據(jù) 的 鎖 存 。 這 種 存 儲(chǔ) 器 在 斷 電 時(shí) 將 丟 失 其 存 儲(chǔ) 內(nèi) 容 ， 故 主 要 用 于 存 儲(chǔ) 短 時(shí) 間河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 使 用 的 程 序 。NOR 和 NAND 是 現(xiàn) 在 市 場(chǎng) 上 兩 種 主 要 的 非 易 失 閃 存 技 術(shù) 。 再 加 上 NAND 閃 存 的 邏 輯 為 電 子 盤 模 塊 結(jié) 構(gòu) ， 內(nèi) 部 不存 在 專 門 的 存 儲(chǔ) 控 制 器 ， 一 旦 出 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 壞 塊 將 無 法 修 ， 可 靠 性 較 NOR 閃 存 要 差 。 應(yīng) 用 NAND 的 困 難 在 于 FLASH 的 管 理 和 需 要 特 殊 的 。根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 記 錄 某 一 記 錄 點(diǎn) （ 電 機(jī) 狀 態(tài) 改 變 時(shí) 刻 ） 的 狀 態(tài) 與 時(shí) 間 需 要 6字 節(jié) 數(shù) 據(jù) ， 即 年 （ 20222099 年 ） 、 月 （ 112 月 ） 、 日 （ 131 日 ） 、 時(shí) （ 023 時(shí) ） 、分 （ 059 分 ） 、 狀 態(tài) （ 0 或 1） 這 些 數(shù) 據(jù) ， 如 果 系 統(tǒng) 長(zhǎng) 時(shí) 間 的 工 作 ， 將 會(huì) 有 大 批 量的 數(shù) 據(jù) 產(chǎn) 生 ， 假 若 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 空 間 不 夠 大 ， 將 會(huì) 產(chǎn) 生 數(shù) 據(jù) 的 覆 蓋 ， 從 而 降 低 了 對(duì) 數(shù) 據(jù)分 析 的 準(zhǔn) 確 性 。 時(shí)間模塊設(shè)計(jì)方案通 過 單 片 機(jī) 的 定 時(shí) 器 ， 可 以 設(shè) 計(jì) 時(shí) 間 功 能 ， 然 而 單 片 機(jī) 自 身 的 產(chǎn) 生 時(shí) 間 數(shù) 據(jù) 大大 占 用 了 系 統(tǒng) 的 資 源 ， 降 低 了 工 作 效 率 ， 甚 至 影 響 了 其 他 功 能 的 實(shí) 現(xiàn) ， 因 此 在 本 設(shè)計(jì) 方 案 中 ， 采 用 了 外 部 芯 片 提 供 時(shí) 間 信 號(hào) ， 用 以 系 統(tǒng) 記 錄 時(shí) 間 信 息 。 DS1302 與 單 片 機(jī) 之間 能 簡(jiǎn) 單 地 采 用 同 步 串 行 的 方 式 進(jìn) 行 通 信 ， 僅 需 用 到 三 個(gè) 口 線 (1) RES（ 復(fù) 位 ） ，(2) I/O（ 數(shù) 據(jù) 線 ） ， (3) SCLK（ 串 行 時(shí) 鐘 ） 。 它 廣 泛 應(yīng) 用 于 電話 、 傳 真 、 便 攜 式 儀 器 以 及 電 池 供 電 的 儀 器 儀 表 等 產(chǎn) 品 領(lǐng) 域 。寬 范 圍 工 作 電 壓 ~。簡(jiǎn) 單 3 線 接 口 。在 DS1202 基 礎(chǔ) 上 增 加 的 特 性 ：對(duì) Vcc1 有 可 選 的 涓 流 充 電 能 力 ；雙 電 源 管 用 于 主 電 源 和 備 份 電 源 供 應(yīng) ；備 份 電 源 管 腳 可 由 電 池 或 大 容 量 電 容 輸 入 ；附 加 的 7 字 節(jié) 暫 存 存 儲(chǔ) 器 。 選 擇 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 件 需 要 考 慮 器 件 本 身 的 品 質(zhì) 和應(yīng) 用 的 場(chǎng) 合 要 求 。 量 化 誤 差 與 A/D 轉(zhuǎn) 換 器位 數(shù) 有 關(guān) 。 由 于 模 擬 信 號(hào) 先 經(jīng) 過 測(cè) 量 裝 置 ， 再 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn) 換器 轉(zhuǎn) 換 后 才 進(jìn) 行 處 理 ， 因 此 ， 總 的 誤 差 是 由 測(cè) 量 誤 差 和 量 化 誤 差 共 同 構(gòu) 成 的 。當(dāng) 有 特 殊 的 應(yīng) 用 時(shí) ， A/D 轉(zhuǎn) 換 器 要 求 更 多 的 位 數(shù) ， 這 時(shí) 往 往 可 采 用 雙 精 度 的 轉(zhuǎn) 換 方案 。 例 如 ， 如 果 用 轉(zhuǎn) 換 時(shí)間 為 100us 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 ， 則 其 轉(zhuǎn) 換 速 率 為 10KHz。3) 采 樣 /保 持 器采 集 直 流 和 變 化 非 常 緩 慢 的 模 擬 信 號(hào) 時(shí) 可 不 用 采 樣 保 持 器 。 輸 入 信 號(hào) 最 小 值 有 的 從 零 開始 ， 也 有 從 非 零 開 始 的 。6) 線 性 度實(shí) 際 轉(zhuǎn) 換 器 的 轉(zhuǎn) 移 函 數(shù) 與 理 想 直 線 的 最 大 偏 移 。 利 用 該 接 口 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 系 統(tǒng) 與 上 位 機(jī) 的 通 信 。 。2) RS485 的 數(shù) 據(jù) 最 高 傳 輸 速 率 為 10Mbps。 即 具 有 多 站 能 力 ， 這 樣 用 戶 可 以 利 用單 一 的 RS485 接 口 方 便 地 建 立 起 設(shè) 備 網(wǎng) 絡(luò) 。 采 用 單 一 電 源 ＋ 5V 工 作 ，額 定 電 流 為 300μ A， 采 用 半 雙 工 通 訊 方 式 。繼 電 器 是 一 種 電 子 控 制 器 件 ， 它 具 有 控 制 系 統(tǒng) （ 又 稱 輸 入 回 路 ） 和 被 控 制 系 統(tǒng)（ 又 稱 輸 出 回 路 ） ， 通 常 應(yīng) 用 于 自 動(dòng) 控 制 電 路 中 ， 它 實(shí) 際 上 是 用 較 小 的 電 流 去 控 制較 大 電 流 的 一 種 “自 動(dòng) 開 關(guān) ”。 根 據(jù) 繼 電 器 的 型號(hào) 不 同 ， 可 以 是 交 流 電 壓 ， 也 可 以 是 直 流 電 壓 。 是 指 繼 電 器 能 夠 產(chǎn) 生 吸 合 動(dòng) 作 的 最 小 電 流 。 是 指 繼 電 器 產(chǎn) 生 釋 放 動(dòng) 作 的 最 大 電 流 。 是 指 繼 電 器 允 許 加 載 的 電 壓 和 電 流 。P0 口 ： P0 口 是 一 個(gè) 8 位 漏 極 開 路 的 雙 向 I/O 口 。 在 這 種 模 式 下 ， P0 具 有 內(nèi)部 上 拉 電 阻 。 對(duì) P1 端 口 寫 “1”時(shí) ， 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 把 端 口 拉 高 ， 此 時(shí) 可 以作 為 輸 入 口 使 用 。 對(duì) P2 端 口 寫 “1”時(shí) ， 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 把 端 口 拉 高 ， 此 時(shí) 可 以作 為 輸 入 口 使 用 。 在 使 用 8 位 地 址 （ 如 MOVX RI） 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， P2 口輸 出 P2 鎖 存 器 的 內(nèi) 容 。 作 為 輸 入 使 用 時(shí) ， 被 外 部 拉 低 的 引 腳 由 于 內(nèi) 部 電 阻 的 原 因 ， 將 輸出 電 流 （ IIL） 。 當(dāng) 振 蕩 器 工 作 時(shí) ， RST 引 腳 出 現(xiàn) 兩 個(gè) 機(jī) 器 周 期 以 上 高 電 平河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 將 使 單 片 機(jī) 復(fù) 位 。 對(duì) FLASH 存 儲(chǔ) 器 編 程 期 間 ， 該引 腳 還 用 于 輸 入 編 程 脈 沖 （ PROG） 。PSEN——程 序 儲(chǔ) 存 允 許 （ PSEN） 輸 出 是 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 讀 選 通 信 號(hào) ， 當(dāng)AT89S52 由 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 取 指 令 （ 或 數(shù) 據(jù) ） 時(shí) ， 每 個(gè) 機(jī) 器 周 期 兩 次 PSEN 有 效 ，即 輸 出 兩 個(gè) 脈 沖 ， 在 此 期 間 ， 當(dāng) 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 ， 將 跳 過 兩 次 PSEN 信 號(hào) 。 FLASH 存 儲(chǔ) 器 編 程 時(shí) ， 該 引 腳 加 上 ＋ 12V 的 編 程 允 許 電 源Vpp， 當(dāng) 然 這 必 須 是 該 器 件 是 使 用 12V 編 程 電 壓 Vpp。要 使 單 片 機(jī) 按 照 設(shè) 計(jì) 要 求 正 常 工 作 ， 完 整 單 片 機(jī) 最 基 本 的 工 作 要 求 ， 考 慮 到 系統(tǒng) 無 需 精 確 地 定 時(shí) 功 能 ， 且 為 了 方 便 串 口 通 信 波 特 率 的 計(jì) 算 ， 采 用 的 晶 振 提 供 系 統(tǒng) 時(shí) 鐘 。 按鍵設(shè)計(jì)鍵 盤 在 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 是 一 個(gè) 很 關(guān) 鍵 的 部 件 ， 它 能 實(shí) 現(xiàn) 向 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 輸 入 數(shù)據(jù) 、 發(fā) 送 命 令 等 功 能 ， 是 人 工 干 預(yù) 單 片 機(jī) 的 主