【正文】 12 MAX485 引腳圖金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 控制 RE 和 DE 引腳的狀態(tài)來進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。電源指示燈設(shè)計(jì)如圖315。本設(shè)計(jì)使用KEIL C51 μVision3為開發(fā)編譯環(huán)境，使用 C語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)各模塊功能設(shè)計(jì)。為了將這個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為為壓縮BCD碼，再將 ，1 10/n得到的商左移四位（相當(dāng)于乘以16）為壓縮BCD碼高四位，余數(shù)為壓縮BCD 碼低四位，二者相加，就是最終的結(jié)果。return play。 /*調(diào)用延時(shí)子程序*/if(Key_value==(P3amp。}else break。_nop_()。} A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換的控制變量有兩個(gè)，即adWR與adRD ；上文中已說明了它的功能，故不再重復(fù)。_nop_()。}else if(prelq=downlq amp。通信協(xié)議命令控制字如表43。通信波特率設(shè)計(jì)為4800bps，過高的波特率在沒有檢糾錯(cuò)方式的情況下易發(fā)生數(shù)據(jù)的丟失，過低的波特率會(huì)使傳輸變慢；8位有效數(shù)據(jù)位；無奇偶校驗(yàn)位；1位停止位。key=0。以下是液位檢測(cè)與電機(jī)控制部分源程序代碼：check_lq(){ad_start()。_nop_()。0x3c調(diào)用相應(yīng)子程序是否圖 42 鍵盤程序流程圖安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 此首先置控制引腳高電平，延遲幾個(gè)時(shí)鐘周期待信號(hào)穩(wěn)定，P0口輸出處理后的數(shù)據(jù)，同樣延遲幾個(gè)時(shí)鐘周期待信號(hào)穩(wěn)定，控制引腳置低電平，數(shù)據(jù)鎖存，顯示輸出。0x3c)){manage_key5()。0x3c。mid=(quotientac)/10。對(duì)8位A/D轉(zhuǎn)換器而言，其十六進(jìn)制、相對(duì)滿偏電壓比率、相對(duì)電壓幅值的關(guān)系對(duì)應(yīng)如表42：表42 A/D轉(zhuǎn)換幅值數(shù)據(jù)關(guān)系對(duì)照表滿刻度比率 相對(duì)電壓幅值Vref= 二進(jìn)制高四位 低四位 高四位電壓 低四位電壓F 1111 15/16 15/256 E 1110 14/16 14/256 D 1101 13/16 13/256 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 C 1100 12/16 12/256 B 1011 11/16 11/256 A 1010 10/16 10/256 9 1001 9/16 9/256 0 1000 8/16 8/256 7 0111 7/16 7/256 6 0110 6/16 6/256 5 0101 5/16 5/256 4 0100 4/16 4/256 3 0011 3/16 3/256 2 0010 2/16 2/256 1 0001 1/16 1/256 0 0000 0/16 0/256 綜上，電壓幅值與液位高度在數(shù)值上是相等的。用C語言進(jìn)行51系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。設(shè)計(jì)電路如圖314。根據(jù)以上參數(shù)分析，設(shè)計(jì)電路如圖311：Vcc 20CLK R 19DB0 18DB1 17DB2 16DB3 15DB4 14DB6 12DB5 13DB7 11CS1RD2WR3CLK IN4INTR5Vin(+)6Vin()7A GND8Vref9D GND10ADC0804U9ADC0804R410kR61kR71kVCCR510kC4150pFAD_WRAD_RDVCCAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD712JP2JPR810kVCCS2SWSPDT圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換單元電路圖 通信單元硬件設(shè)計(jì)MAX485僅有8個(gè)管腳，電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)滿偏電壓為5V，則VREF輔助參考電壓為5V/2=，在10%的誤差范圍內(nèi)，無需過分苛刻參考電壓的電壓源，由于系統(tǒng)中DC5V供電，采用兩只相同阻值電阻分壓。CLK IN，CLK R 時(shí)鐘輸入或接振蕩元件（R，C）頻率約限制在100kHZ~1460kHZ，如果使用 RC電路則其振蕩頻率為1/（ ）。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2供電，當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。圖 35 顯示部分電路圖金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 該模塊中使用的兩個(gè)芯片管腳功如圖 36：在 62256 中，A0~A14 管腳為地址總線，共 15 位，尋址范圍可達(dá)到32kB； I/O0~I/O7 為 8 位三態(tài)雙向數(shù)據(jù)接口；Vcc，Vss 為電源和地；CS 是片選接口，低電平有效；OE/WE 分別是讀選通和寫選通數(shù)據(jù)輸入輸入線，低電平有效。圖 33 系統(tǒng)按鍵電路 顯示單元硬件設(shè)計(jì)在顯示單元上，使用了74LS273帶公共時(shí)鐘復(fù)位八位觸發(fā)器與74LS47共陽極BCD顯示譯碼驅(qū)動(dòng)芯片。 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)的主要手段。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)然安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG ）。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）。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。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。是指繼電器允許加載的電壓和電流。是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。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)”。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)。RS232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是 EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA（Electronic Industry Association）代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（Emeded Standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。5) 滿刻度誤差滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。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。目前，%~%，故A/D % ~ %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。從靜態(tài)精度方面來說，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。? 與DS1202兼容。? 串行I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日期、日、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式。鑒于系統(tǒng)的復(fù)雜程度，暫時(shí)不考慮使用FLASH 作為存儲(chǔ)單元。這安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 區(qū)區(qū)8個(gè)I/O 端口只能以信號(hào)輪流傳送的方式完成數(shù)據(jù)的傳送，速度要比NOR閃存的并行傳輸模式慢得多。RAM是存儲(chǔ)單元的內(nèi)容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲(chǔ)單元的位置無關(guān)的存儲(chǔ)器。但靜態(tài)顯示也有其缺點(diǎn)，主要是占用I/O口資源較多，硬件成本較高。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。使用4路8位I/O接口即可滿足設(shè)計(jì)要求；系統(tǒng)中需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量為32KB 已滿足要求，因此采用16位或準(zhǔn)16位地址總線的單片機(jī)即可滿足設(shè)計(jì)需要；由于是實(shí)驗(yàn)階段，采用DIP（雙列直插）封裝的芯片便于實(shí)驗(yàn)，暫不考慮實(shí)際工業(yè)控制中的對(duì)外界環(huán)境的具體要求；系統(tǒng)采用AC220V供電，且對(duì)功耗沒有具體要求，使用DC5V為芯片供電，便于系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計(jì)；芯片支持ISP可節(jié)省仿真器的投入。9) 價(jià)格。例如看門狗、雙指針、雙串口、RTC （實(shí)時(shí)時(shí)鐘）、EEPROM、擴(kuò)展 RAM、CAN 接口、I2C接口、SPI接口、USB接口。 系統(tǒng)框圖根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，采用單片機(jī)為主控芯片，通過單片機(jī)數(shù)據(jù)地址總線及I/O端口，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、時(shí)間模塊、串口通信模塊以及 A/D轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制等外圍電路，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的設(shè)計(jì)功能。設(shè)計(jì)具體內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面：（1（ 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)以及單片機(jī)選型；（2（ 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；（3（ 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)以及上位機(jī)與下位機(jī)通信設(shè)計(jì)。光纖液位測(cè)量有以下優(yōu)點(diǎn)：精度高、靈敏度好、抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好、檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)無電、光路有抗擾性以及便于與計(jì)算機(jī)連接，便于與光纖傳輸系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)等。超聲波法：換能裝置將電功率脈沖轉(zhuǎn)換為超聲波，射向液面，經(jīng)液面反射后再由安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 換能器將該超聲波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，超聲波法可用于多液面的測(cè)量。當(dāng)液位不同時(shí)，電容器的介電常數(shù)就不同，故電容量也不同。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展液位測(cè)量的方法比較多，依據(jù)測(cè)量方式的不同可分為接觸式與非接觸式兩種類型。 這 些 測(cè) 量 方 式 對(duì) 一 般 液 位 的 測(cè) 量 來 說 各 有 各 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 可 根 據(jù)不 同 的 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 和 要 求 進(jìn) 行 選 擇 。 從 它 的 發(fā) 展 來 看 ， 低功 耗 CMOS 化 、 微 型 單 片 化 、 主 流 與 多 品 種 共 存 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 更 進(jìn) 一 步 促 使 了 單 片 機(jī)在 各 個(gè) 行 業(yè) 的 應(yīng) 用 。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)。本文從系統(tǒng)方案選擇與論證，硬件電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件與上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面介紹了基于單片機(jī)的液位測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，最終實(shí)現(xiàn)了液位的實(shí)時(shí)測(cè)量與監(jiān)控。單 片 機(jī) 應(yīng) 用 發(fā) 展 迅 速 而 廣 泛 。 本 設(shè) 計(jì) 思 想 是用 單 片 機(jī) 做 下 位 機(jī) ， PC 機(jī) 做 上 位 機(jī) ， 單 片 機(jī) 和 PC 機(jī) 相 結(jié) 合 對(duì) 水 箱 液 位 進(jìn) 行 測(cè) 量和 監(jiān) 控 。它利用浸入式刻度鋼皮尺測(cè)量液位，這種方法具有測(cè)量簡(jiǎn)單、可靠性高、直觀、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但人為讀數(shù)誤差大、無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和操作。●非接觸式測(cè)量法非接觸式測(cè)量法包括超聲波法、調(diào)制型光學(xué)法、微波法等。微波速度受傳播介質(zhì)、溫度、壓力、液體介電常數(shù)的影響很小，但液體界面的波動(dòng)、液體表面的泡沫、液體介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)微波反射信號(hào)強(qiáng)弱有很大影響。為了獲得大批量的數(shù)據(jù)，得到可靠的分析資料，往往需要長(zhǎng)期、多網(wǎng)點(diǎn)的監(jiān)控記錄。在啟動(dòng)電機(jī)與停止水泵時(shí)，實(shí)時(shí)記錄時(shí)間點(diǎn)與電機(jī)狀態(tài)。單片機(jī)在30多年的發(fā)展歷程中，形成了多公司、多系列、多型號(hào)“百家爭(zhēng)鳴”的局面。5) 工作溫度范圍，工業(yè)級(jí)還是商業(yè)機(jī)。12) 單片機(jī)匯編語言支持。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 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顯示器已能滿足系統(tǒng)要求。由于74LS47譯碼為共陽極數(shù)碼管的碼表，因而選用8段（帶小數(shù)點(diǎn)）共陽極LED用于數(shù)據(jù)顯示。ROM又分一次性固化、光擦除和電擦除重寫兩種類型。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，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。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。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。? 讀/寫時(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。 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)方案A/D器件和芯片是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集的常用外圍器件。10位以下的A/D 芯片誤差較大，11位以上對(duì)減小誤差并無太大貢獻(xiàn)，但對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的要求卻提得過高。轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)就是每秒鐘能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)，稱為轉(zhuǎn)換速率。如果信號(hào)頻率不高，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間短，即采樣高速 A/D時(shí)，也可不用采樣/保持器。量s?10化間隔： （21）??絕對(duì)量化誤差： （22）76.?相對(duì)量化誤差： （ 23）%???在液位傳感器誤差與參考電壓誤差不大的情況下，ADC0804是完全滿足設(shè)計(jì)誤差要求的。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。MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS485芯片。是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。4) 釋放電流。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 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31。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。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上