【正文】 程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 第一章 緒 論 我國水塔水位控制的現狀及背景介紹 我國的水工業(yè)科技發(fā)展較快，與國際先 進水平的差距正在不斷縮小，水工業(yè)科技體系已初步形成，擁有一支從事水工業(yè)基礎科學研究、應用研究、產品研制和工程化產業(yè)化開發(fā)的科技隊伍?，F使用單片機技術設計一種能自動檢測水位，并根據水位變化的情況自動調節(jié)的自動控制系統(tǒng)。 關鍵詞 ：單片機；水塔；水位控制 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） Abstract Water tower water level control system is the wider use of residential quarters of China39。供水自動化系統(tǒng)主要包括水廠自動化和供水管網調度自動化兩個方面。而在這些學科中水質與水處理技術和水工業(yè)工程技術是水工業(yè)學科體系中的主導學科。 無論從組成還是從功能上看，它已具備了計算機系統(tǒng)的屬性，是一個簡單的微型計算機。 水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測水位，水位低于 下限 B 點水位時，水泵抽水，水位達到最高水位線 A 時，水泵停止抽水，水位降低到最低水位線 B以下時，恢復運行抽水。 單片機是將 RAM、 ROM、定時器 /計數器以及輸入 /輸出 (I/O)接口電路等計算機主要部件集成在一塊芯片上 ,這樣所組成的芯片級微型計算機稱為單片微型計算機 ,簡稱單片微機或單片機 。該公司繼 1976 推出 MCS— 48 系列 8 位單片機之后，又于 1980 年推出 MCS— 51系列高檔 8 位單片機，圖 21 中所示為 51單片機的外部引腳。 ⑥ 5 個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。在正常情況下，應保持水位在虛線范圍之內。這時應啟動電機，帶動水泵工作，給水塔供水。其中，第三種組合（ b=0， c=1）正常情況下是不可能發(fā)生的，但在設計中還是應該考慮到，并作為一種故障狀態(tài)。 （ 3）設計一個單片機至水泵的控制電路。單片機通過負電極重復采集檢測水位，當缺水時 (此時兩個開關均置 0)，電機必須帶動水泵抽水；若水位在正常范圍內時，檢測信號為高，低電平 (此時開關 1置 1，開關 2置 0)；當水位過高時，檢測信號為高電平 (此時開關 l和 2都置 1)，單片機檢測到 P1． 0和 P1． 1為高電 平后，立即停機。當發(fā)光二極管到他時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)光。顯示器亮度即與點亮時的導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間的比例有關。 采用動態(tài)掃描顯示方式，每一位 LED 的選通時間為 1~2ms。當鍵盤上某鍵閉合時，按鍵所對應的行線和列線短路此時該行線的電平將由被短路的列線電平所決定。因此，弄清行值和列值與關鍵字和鍵值之間的關系是分析非編碼鍵盤工作原理的關鍵問題。例如：按鍵在 L1 行，故行 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 序號為 01H，移到高 4 位后為 10H。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。在 FIASH 編程時， P0 口作為 原碼 輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據 存儲器 進行讀寫時， P2口輸出其 特殊功能寄存器 的內容。 ALE/PROG：當訪問外部 存儲器 時， 地址鎖存 允許的 輸出電平 用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器 在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。由于 8255 可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255 內部結構分為 3 個部分：與 CPU 連接部分、與外設連接部分、控制部分。 :寫入信號，當這個輸入引腳為低電平時 ,即 =0且 =0 時 ,允許 CPU 將數據或控制字寫入 8255。 74L373 芯片 74LS373 作為地址鎖存器。當 74LS373 用作地址鎖存器時，應使 OE為低電平，此時鎖存使能端 C為高電平時，輸出 Q0~Q7 狀態(tài)與輸入端 D1~D7 狀態(tài)相同；當 C 發(fā)生負的跳變時， 輸入端 D0~D7 數據鎖入 Q0~Q7。輸出允許端 OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。為了配合其它電路不同的電壓， 7407的輸出是集電極開路輸出，也就是 7407的輸出可以加一上拉電阻，電阻接高些的電壓，如 10V，這樣，當輸入為低電平時，輸出就變?yōu)?10V 的高電平。它的包括系統(tǒng)初始化，數據處理，故障報警等。P1 口置數 ,為檢查水位狀態(tài) 做 準備 MOV A,P1 。 置 0,啟動電動機供水 AJMP BACK LP2: SETB 。加上查表指令地址的偏移量 MOVC A, A+PC 。調用N ORG 0100H KEY: ACY ORG 0100H KE 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 29 頁 鍵盤顯示程序： KEY: ACALL KS1 。首列掃描字送入 R2 MOV R4, 00H 。第 1 行無鍵按下，改查下一列 MOV A, 08H 。判斷 8 列掃描完沒有 JNB , KND 。指向 8255 的 PC 口 MOVX A,DPTR 。因此， Proteus 有較高的推廣利用價值。對
?？梢苑抡?1 系列、 AVR， PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路（如 LCD， RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件， ...） 使用 Proteus 軟件進行單片機 系統(tǒng)仿真 設計 , 是 虛擬仿真技術 和計算機多媒體技術相結合的綜合運用，有利于培養(yǎng)學生的電路設計能力及仿真軟件的操作能力；在 單片機課程設計 和全國大學生電子設計競賽中，使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對學生進行培訓，在不需要硬件投入的條件下，學生普遍反映，對單片機的學習比單純學習書本知識更容易接受，更容易提高。全掃描字 00H MOVX DPTR, A 。鍵掃描結束，出口狀態(tài)（ A） =鍵號 NEXT: INC R4 。第 0 行有鍵按下，首鍵號 00H 送入 A AJMP KN 。 鍵按下（ A）≠ 0 轉去列掃描 ACALL DISPLAY AJMP KEY 。延時 1ms DL1: NOP NOP DJNZ R3, DL1 RET TAB: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH DB 07H, 7FH, 67H, 77H, 7CH, 39H, 5EH DB 00H, 00H, 76H, 79H, 38H,38H, 3FH,00H 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 28 頁 鍵盤程序 鍵盤流程圖： 開始 掃描整個鍵盤 有鍵按下否？ 調用顯示子程序延遲 8ms 兩次調用顯示子程序 有鍵按下否？ 判斷按下鍵的鍵號 鍵號放入堆棧 鍵釋放了嗎？ 鍵號送累加器 A 返回 Y N ORG 0100H KEY: ACALL KS1 。數據指針指向 B 口 MOV A, R0 。停電動機 LP4: SJMP LP4 。是 B 鍵？是就復位 ACALL RESEI LOOP3: CJNE A, 0CH, MAIN 。其中主控程序是核心。 輸入是高電平，輸出是低電平。 在 MCS51 單片機系統(tǒng)中，常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。 (2).當 1 腳是低電平時 ,只要 11 腳 (鎖存控 制端 ,G)上出現一個下降沿 ,輸出 2(Q0)、 5(Q1)、 6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)立即呈現輸入腳 1 1 1 18 的狀態(tài) . 鎖存端 LE 由高變低時，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 LE 端再次有效。 A1,A0:地址選擇線 ,用來選擇 8255 的 PA 口 ,PB 口 ,PC 口和控制寄存器 。 :芯片選擇信號線，當這個輸入引腳為低電平時 ,即 =0時 ,表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU 進行通訊 ； =1 時 ， 8255 無法與 CPU 做數據傳輸 。 8255 作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的 3 個總線接口，即數據線、地址線、控制線接口。（擴展有外部 ROM 時讀取完內部 ROM 后自動讀取外部 ROM）。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 RST：復位輸入。這是由于內部上拉的緣故。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為 高阻 輸入。 相關芯片介紹 單片機 89C51 芯片 89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除 只讀存儲器 （ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS8 位 微處理器 ，俗稱 單片機 。例如：被按按鍵是圖 68 中虛線所包絡的鍵，則 CPU 獲得的行值為 02H（ L1為低電平）、列值為 17H(R3 為低電平 )。對鍵盤掃描還應有一個去抖動的過程，即當有鍵按下時， CPU 不立即對鍵輸入信息作處理，一般過 510ms后再次掃描鍵盤，如果這個鍵還是按下，則確定有鍵按下，此時 CPU 才做出相應的處理。 圖 34 行列式鍵盤結構示意圖圖 鍵盤接口應具有以下功能： （ 1）鍵盤掃描功能，即檢測是否有鍵閉合； （ 2）鍵盤識別功能，即確定被閉合鍵所在的行列； （ 3）產生相應的鍵的代碼（鍵值）功能； （ 4）消除按鍵抖動及對付多鍵串按（復鍵）功能。依次改變端口 A 輸出為高電平的位以及端口 B 輸出對 應的數據段， 6 位 LED 顯示器就顯示出緩沖器中字符數據所確定的字符。 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。 74LS373 用于鎖存地址，單片機的 P0． 0～ P0． 7 通過復用方式分別接鎖存器 74LS373 的 DO～ D7 和存儲器 2764 的 D0～ D7端，地址鎖存信號線 ALE 接鎖存器的 OE 端，通過軟件設置實現地址和數據信息的傳輸，鎖存器的輸出端 O0～ O7與存儲器地址線 A0～ A7 相連，剩余的 3根地址線 A8～ A11 接P2． 0～ P2． 2．單片機選通引腳麗接存儲器 OE 端，因只擴展一片存儲器，片選端 CE 接地。將單片機的 P1． 0 端口接開關 1， P1． 1端口接開關 2。 （ 2）用塑料尺、導線等設計一個水塔水位傳感器。 + 5 VbcABC水 塔 水 位 控 制 原 理 圖傳 感 器底 部下 限上 限P1 . 0P1 . 10 ： 電 機 工 作1 ： 電 機 停 止0：電機工作 1：電機停止 圖 23