【正文】 送 1。P1 口 ： P1 口 是 一 個 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 4 個 TTL 邏 輯 電 平 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第 3 章 硬件電路設(shè)計 AT89S52硬件設(shè)計AT89S52引腳定義及功能介紹如圖31。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 4) 釋 放 電 流 。 是 指 繼 電 器 正 常 工 作 時 線 圈 所 需 要 的 電 壓 。MAX485 接 口 芯 片 是 Maxim 公 司 的 一 種 RS485 芯 片 。 接 口 信 號 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 。 通信模塊設(shè)計方案AT89S52 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 有 一 個 全 雙 工 異 步 串 行 I/O 接 口 ， 占 用 和 兩個 引 腳 。4) A/D 轉(zhuǎn) 換 器 量 程A/D 轉(zhuǎn) 換 時 需 要 的 是 雙 極 性 的 ， 有 時 是 單 極 性 的 。確 定 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 轉(zhuǎn) 換 速 率 時 ， 應(yīng) 考 慮 系 統(tǒng) 的 采 樣 速 率 。因 此 ， 取 10 位 或 11 位 是 合 適 的 。 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 品 種 繁多 、 性 能 各 異 ， 在 設(shè) 計 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 時 ， 首 先 碰 到 的 就 是 如 何 選 擇 合 適 的 A/D 轉(zhuǎn)換 器 以 滿 足 系 統(tǒng) 設(shè) 計 要 求 的 問 題 。8 腳 DIP 封 裝 或 可 選 的 8 腳 SOIC 封 裝 。DS1302 是 由 DS1202 改 進(jìn) 而 來 ， 增 加 了 以 下 的 特 性 雙 電 源 管 腳 用 于 主 電 源 和 備份 電 源 供 應(yīng) ， Vcc1 為 可 編 程 涓 流 充 電 電 源 ， 附 加 七 個 字 節(jié) 存 儲 器 。 為 節(jié)省 CPU 的 工 作 時 間 ， 且 由 于 RAM 存 儲 速 度 快 、 使 用 方 便 等 特 點 ， 從 而 可 以 忽 略 了RAM 掉 電 數(shù) 據(jù) 丟 失 的 缺 點 。NAND 結(jié) 構(gòu) 能 提 供 極 高 的 單 元 密 度 ， 可 以 達(dá) 到 高 存 儲 密 度 ， 并 且 寫 入 和 擦 除 的速 度 也 很 快 。閃 存 則 是 一 種 不 揮 發(fā) 性 （ NonVolatile） 內(nèi) 存 ， 在 沒 有 電 流 供 應(yīng) 的 條 件 下 也 能夠 長 久 地 保 持 數(shù) 據(jù) ， 其 存 儲 特 性 相 當(dāng) 于 硬 盤 ， 這 項 特 性 正 是 閃 存 得 以 成 為 各 類 便 攜型 數(shù) 字 設(shè) 備 的 存 儲 介 質(zhì) 的 基 礎(chǔ) 。 高 位 顯 示 米 單 位 ，低 位 顯 示 分 米 單 位 ， 且 高 位 小 數(shù) 點 常 亮 。系 統(tǒng) 中 ， 要 求 測 量 范 圍 ≤ 5m， 測 量 精 度 為 10%， 假 設(shè) 測 量 范 圍 為 5m， 在 10%精 度 的 要 求 下 ， 其 測 量 的 有 效 值 為 5*10%=。 片 上 Flash 允 許 程 序 存 儲 器 在 系 統(tǒng) 可 編 程 ， 亦 適于 常 規(guī) 編 程 器 ， 使 得 AT89S52 為 眾 多 嵌 入 式 控 制 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 提 供 高 靈 活 、 超 有 效 的 解決 方 案 。13) 資料盡量豐富。6) 功耗。 因 而 ，選 擇 一 個 合 適 的 單 片 機(jī) 有 時 真 的 不 太 容 易 ， 要 考 慮 的 方 面 太 多 。 液 位 測 量 高 度 ≤ 5 米 ， 測 量 精 度 10%， AC220V 供 電 。 在 液 位 測 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 時 間 ， 多 網(wǎng) 點 的 采 集 記 錄 分 析 具有 普 遍 的 意 義 。 當(dāng)壓 力 超 過 規(guī) 定 數(shù) 值 時 ， 壓 力 對 液 位 測 量 精 度 將 產(chǎn) 生 顯 著 影 響 。 其 特 點 是 測 量 手 段并 不 采 用 浮 子 之 類 的 固 態(tài) 物 ， 而 是 利 用 聲 、 光 、 射 線 、 磁 場 等 的 能 量 。 參 數(shù) 測 量 法常 見 的 有 電 阻 法 、 光 電 法 、 測 重 法 、 電 容 法 、 浮 標(biāo) 法 及 聲 光 電 的 反 射 回 波 法 等 。 該 設(shè) 計 要 求 具 有 一 定 的 智 能 化 ， 可 操 作 性 和 穩(wěn) 定 性 好 。 在 過 程 控 制 中 ， 單 片 機(jī) 既 可 作 為 主 計 算 機(jī) ， 又 可作 為 分 布 式 計 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 的 前 端 機(jī) ， 完 成 模 擬 量 的 采 集 和 開 關(guān) 量 的 輸 入 、 處 理和 控 制 計 算 ， 然 后 輸 出 控 制 信 號 。最后，本文總結(jié)了設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題及解決方法，簡要敘述了所獲數(shù)據(jù)的處理方法，引出了進(jìn)一步設(shè)計開發(fā)的思路。本設(shè)計以水箱供水為模型，用于對水箱液位信號進(jìn)行測量監(jiān)控記錄。 它 在 一 片 芯 片 上 集 成 了 完 整 的 計 算 機(jī) 系 統(tǒng) 。工 程 應(yīng) 用 中 液 位 的 測 量 常 用 方 法 主 要 有 超 聲 波 、 激 光 紅 外 測 距 、 機(jī) 械 浮 子 、 壓力 傳 感 器 測 距 等 幾 種 。 低 溫 液 體 （ 液 氧 、液 氮 、 液 氬 、 液 化 天 然 氣 及 液 體 二 氧 化 碳 等 ） 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 ， 作 為 貯 存 低 溫 液體 的 容 器 要 保 證 能 承 受 其 載 荷 ； 在 發(fā) 電 廠 、 煉 鋼 廠 中 ， 保 持 正 常 的 鍋 爐 汽 包 水 位 、除 氧 器 水 位 、 汽 輪 機(jī) 凝 氣 器 水 位 、 高 、 低 壓 加 熱 器 水 位 等 ， 是 設(shè) 備 安 全 運 行 的 保 證 ；在 教 學(xué) 與 科 學(xué) 研 究 中 ， 也 經(jīng) 常 碰 到 需 要 進(jìn) 行 液 位 控 制 的 實 驗 裝 置 。本 方 法 所 使 用 的 電 容 通 常 由 兩 塊 圓 柱 形 極 板 或 一 個 探 極 與 罐 壁 構(gòu) 成 。 下 面 簡 單 介 紹 超 聲 波 法 和 微 波 法 的 測 量 原 理 。 根 據(jù) 光 導(dǎo) 纖 維 中 光 在 不 同 介 質(zhì) 中 傳輸 特 性 的 改 變 對 液 位 進(jìn) 行 測 量 。 具 有實 時 液 位 測 量 監(jiān) 控 數(shù) 據(jù) 處 理 等 功 能 。 能 夠 根 據(jù) 一定 的 算 法 ， 計 算 分 析 單 位 時 間 水 箱 消 耗 水 量 ， 繪 制 圖 形 ， 通 過 計 算 分 析 的 結(jié) 果 ， 可以 進(jìn) 行 區(qū) 域 用 水 統(tǒng) 籌 ， 降 低 能 源 的 消 耗 。2) 單片機(jī)的增強功能。8) 供貨渠道暢通。根 據(jù) 以 上 因 素 ： 系 統(tǒng) 的 實 時 性 要 求 不 高 ， 因 而 運 算 速 度 無 需 很 快 ， 且 系 統(tǒng) 規(guī) 模不 大 ， 采 用 分 時 復(fù) 用 的 方 式 使 用 總 線 ， 對 I/O 口 的 數(shù) 量 可 以 要 求 進(jìn) 一 步 降 低 。 空 閑 模 式 下 ， CPU 停 止 工 作 ， 允 許RAM、 定 時 器 /計 數(shù) 器 、 串 口 、 中 斷 繼 續(xù) 工 作 。 靜 態(tài) 顯 示 法 的 優(yōu) 點 是 顯 示 程 序 十 分 簡 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 間 。數(shù) 據(jù) 存 儲 器 可 選 擇 的 種 類 繁 多 ， 常 用 的 有 隨 機(jī) 存 取 存 儲 器 （ RAM） 、 只 讀 存 儲器 （ ROM） 與 閃 存 （ FLASH） 。NAND 閃 存 的 缺 點 在 于 讀 速 度 較 慢 ， 它 的 I/O 端 口 只 有 8 個 ， 比 NOR 要 少 多 了 。FLASH 是 一 個 不 錯 的 解 決 方 案 。DS1302 是 DALLAS 公 司 推 出 的 涓 流 充 電 時 鐘 芯 片 ， 內(nèi) 含 有 一 個 實 時 時 鐘 /日 歷和 31 字 節(jié) 靜 態(tài) RAM， 通 過 簡 單 的 串 行 接 口 與 單 片 機(jī) 進(jìn) 行 通 信 。31*8 位 暫 存 數(shù) 據(jù) 存 儲 RAM?？?選 工 業(yè) 級 溫 度 范 圍 － 40 至 ＋ 85 攝 氏 度 。1) A/D 轉(zhuǎn) 換 器 位 數(shù)A/D 轉(zhuǎn) 換 器 位 數(shù) 的 確 定 ， 應(yīng) 該 從 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 靜 態(tài) 精 度 和 動 態(tài) 平 滑 性 這 兩 個方 面 進(jìn) 行 考 慮 。 也 就 是 說 ， 一 方 面 要 求 量 化 誤 差 在總 誤 差 中 所 占 的 比 重 要 小 ， 使 它 不 顯 著 地 擴(kuò) 大 測 量 誤 差 ； 另 一 方 面 必 須 根 據(jù) 目 前 測量 裝 置 的 精 度 水 平 ， 對 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 位 數(shù) 提 出 恰 當(dāng) 的 要 求 。 把 轉(zhuǎn) 換 時 間 減 小 ， 信 號 頻 率 可 提 高 。 在 使 用 中 ， 影 響 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 量 程 的 因 素 有 ： 量 程 變 換 和 雙 極 性 偏 置 ；雙 基 準(zhǔn) 電 壓 ； A/D 轉(zhuǎn) 換 器 內(nèi) 部 比 較 器 輸 入 端 的 正 確 使 用 。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 軟件 協(xié) 議 給 予 定 義 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 4) RS485 接 口 的 最 大 傳 輸 距 離 標(biāo) 準(zhǔn) 值 為 4000 英 尺 ， 實 際 上 可 達(dá) 3000 米 ，另 外 RS232C 接 口 在 總 線 上 只 允 許 連 接 1 個 收 發(fā) 器 ， 即 單 站 能 力 。 電機(jī)控制模塊設(shè)計方案由 于 設(shè) 計 中 沒 有 規(guī) 定 水 泵 電 機(jī) 的 參 數(shù) 規(guī) 格 ， 而 且 不 同 型 號 的 水 泵 參 數(shù) 不 盡 相 同 ，電 氣 參 數(shù) 的 不 同 使 得 在 電 路 上 的 設(shè) 計 差 異 較 大 ， 因 此 在 此 僅 作 理 論 演 示 。 是 指 繼 電 器 中 線 圈 的 直 流 電 阻 ， 可 以 通 過 萬 能 表 測 量 。 這 時 的 電 流 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 小 于 吸合 電 流 。 對 P0 端 口 寫 “1”時 ， 引 腳 用 作 高 阻 抗 輸 入 。 此 外 ， 和 分 別 作 定 時 器 /計 數(shù) 器 2 的 外 部 計 數(shù) 輸 入（ ） 和 定 時 器 /計 數(shù) 器 2 的 觸 發(fā) 輸 入 （ ） ， 具 體 如 下 所 示 ：圖 31 AT89S52 引腳及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 在 FLASH 編 程 和 校 驗 時 ， P1 口 接 收 低 8 位 地 址 字 節(jié) 。P3 口 ： P3 口 是 一 個 具 有 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 的 8 位 雙 向 I/O 口 ， P3 輸 出 緩 沖 器 能 驅(qū)動 4 個 TTL 邏 輯 電 平 。 一 般 情 況 下 ， ALE 仍 以 時 鐘 振 蕩 頻 率 的1/6 輸 出 固 定 的 脈 沖 信 號 ， 因 此 它 可 對 外 輸 出 時 鐘 或 用 于 定 時 目 的 。 需 注 意 的 是 ： 如 果 加 密 位 LB1 被編 程 ， 復(fù) 位 時 內(nèi) 部 會 鎖 存 EA 端 狀 態(tài) 。 根 據(jù) 電 路 設(shè) 計 規(guī) 范和 AT89S52 芯 片 手 冊 ， 設(shè) 計 時 鐘 電 路 與 復(fù) 位 電 路 如 圖 32：河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 32 復(fù)位電路及時鐘電路圖 中 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo) 號 RST 連 接 單 片 機(jī) RST 引 腳 ， 具 有 上 電 復(fù) 位 與 手 動 復(fù) 位 的 功 能 ；XTAL1 與 XTAL2 連 接 單 片 機(jī) XTAL1 和 XTAL2 引 腳 ， 且 并 聯(lián) 兩 個 30pF 匹 配 電 容 使 晶振 起 振 。XTAL2： 振 蕩 器 反 相 放 大 器 的 輸 出 端 。 該 位 置 位 后 ， 只 有 一 條 MOVX 和MOVC 指 令 才 能 將 ALE 激 活 。表31 端口引腳第二功能端口號 第二功能 RXD（串行輸入口) TXD(串行輸出口) INTO(外中斷0) INT1(外中斷1) TO(定時/計數(shù)器0) T1(定時/計數(shù)器1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此 外 ， P3 口 還 接 收 一 些 用 于 FLASH 閃 存 編 程 和 程 序 校 驗 的 控 制 信 號 。 在 訪 問 外 部 程 序 存 儲 器 或 用 16 位 地 址 讀 取 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲 器 （ 例 如執(zhí) 行 MOVX DPTR） 時 ， P2 口 送 出 高 八 位 地 址 。 程 序 校 驗 時 ， 需 要 外 部 上 拉 電 阻 。根 據(jù) 以 上 的 參 數(shù) ， 結(jié) 合 設(shè) 計 的 演 示 性 ， 選 用 額 定 工 作 電 壓 120VAC/24VDC， 工作 電 流 3A， 控 制 電 壓 5VDC 的 小 型 繼 電 器 。 而 對 于 線 圈 所 加 的 工 作電 壓 ， 一 般 不 要 超 過 額 定 工 作 電 壓 的 倍 ， 否 則 會 產(chǎn) 生 較 大 的 電 流 而 把 線 圈 燒毀 。繼 電 器 主 要 產(chǎn) 品 技 術(shù) 參 數(shù) ：1) 額 定 工 作 電 壓 。PC 機(jī) 作 為 上 位