【正文】 按鍵部分軟件設(shè)計(jì) .............................................. 42 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) ............................................ 45 A/D 轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì) .......................................... 45 電機(jī)控制模塊軟件設(shè)計(jì) .......................................... 46 通信協(xié)議及通信模塊軟件設(shè)計(jì) .................................... 48 時(shí)間模塊軟件設(shè)計(jì) ............................................. 50 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .................................................... 53 上 位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)編譯環(huán)境 ........................................ 53 上位機(jī)軟件的界面設(shè)計(jì) .......................................... 54 上位機(jī)串口通信功能的實(shí)現(xiàn) ...................................... 57 金小龍：基于單片機(jī)的液位 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) VI 上位機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)處理 ........................................ 60 結(jié)論與展望 .............................................................. 62 致謝 .................................................................... 66 參考文獻(xiàn) ................................................................ 67 附錄 A 系統(tǒng)電路原理圖 ................................................... 69 附錄 B 外文文獻(xiàn)及譯文 ................................................... 70 附錄 C 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要 ......................................... 87 附錄 D 系統(tǒng)軟件源代碼 ................................................... 92 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VII 插圖清單 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 …………………………………………………… ………………… 1 圖 31 AT89S52引腳及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)………………………………… ……………………… 11 圖 32 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路…………………………… ………………………………… 13 圖 33 系統(tǒng)按鍵電路…………………………………… ………………………………… 14 圖 34 74LS273及 74LS47引腳圖 …………………………………………………… … 14 圖 35 顯示部分電路圖 …………………………………………………… ……………… 15 圖 36 62256引腳圖 …………………………………………………… ………………… 16 圖 37 存儲(chǔ)的單元電路 …………………………………………………… ……………… 16 圖 38 DS1302引腳圖 …………………………………………………… ………………… 17 圖 39 時(shí)間單元電路…………………………………… ……………… ………………… 17 圖 310 ADC0804引腳圖 …………………………………………………… ……………… 18 圖 311 A/D轉(zhuǎn)換單元電路圖………………………………… …………………………… 19 圖 312 MAX485引腳圖 …………………………………………………… ……………… 19 圖 313 串行通信模塊電路圖…………………………… ……………………………… 20 圖 314 繼電器部分電路圖……………………………… ……………………………… 20 圖 315 電源指示燈電路圖……………………… ……………………………………… 21 圖 41 主程序流程圖…………………………………… ………………………………… 23 圖 42 鍵盤(pán)程序流程圖………………………………… ………………………………… 25 圖 43 液位檢測(cè)流程圖………………………………… ………………………………… 27 金小龍：基于單片機(jī)的液位 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) VIII 圖 44 通信檢測(cè)流程圖………………………………… ………………………………… 28 圖 45 上位機(jī)軟件界面效果圖………………………… ………………………………… 33 圖 46 水箱液位控制結(jié)構(gòu)圖…………………………… … ……………………………… 33 圖 51 MATLAB繪制圖形………………………………………… ………………………… 36 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IX 表格清單 表 31 端口引腳第二功能 …………………………………………………… …………… 12 表 41 初始化參數(shù)及含義……………………………… ………………………………… 22 表 42 A/D轉(zhuǎn)換幅值數(shù)據(jù)關(guān)系對(duì)照表……………………… …………………………… 24 表 43 通信協(xié)議 …………………………………………………… ……………………… 28 表 44 RS狀態(tài)標(biāo)志及含義 …… …………………………………………………… …… 29 表 45 界面功能描述…………………………………… ………………………………… 31 安徽工程大學(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(lèi)電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段 。安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 摘 要 液位測(cè)量廣泛應(yīng)用于工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、生活等領(lǐng)域。1976 年單片機(jī)的推出為電子電路設(shè)計(jì)提供了新的思路，也促進(jìn)了模擬電路向數(shù)字電路發(fā)展的歷程。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信、醫(yī)用設(shè)備、工商 、金融、科研、教育、國(guó)防、航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。 隨著國(guó)家工業(yè)的迅速發(fā)展，液位測(cè)量技術(shù)被廣泛應(yīng)用到石油、化工、醫(yī)藥、食品等各行各業(yè)中。 限于篇幅，下面僅簡(jiǎn)單介紹電容測(cè)量法的基本原理。特別是接觸式測(cè)量裝置不能適用的特殊場(chǎng)合，如高粘度、強(qiáng)腐蝕性、污染性強(qiáng)，易結(jié)晶的介質(zhì)。 ●光纖測(cè)量法 光纖液位檢測(cè)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新技術(shù)。 本課題 主要 研究?jī)?nèi)容 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、功金小龍：基于單片機(jī)的液位 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 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) 。同時(shí)可以獲取設(shè)備運(yùn)行時(shí)記錄的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)?shù)據(jù)保存。 例如速度 、 程序存儲(chǔ)器容量 、 I/O引腳數(shù)量 等。例如設(shè)計(jì)電視機(jī)遙控器 ， 2節(jié)干電池供電 ,至少應(yīng)該能在 ~電壓范圍內(nèi)工作。 15) 和其他外設(shè)芯片放在一起的綜合考慮。另外， AT89S52可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模 式。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED顯示器的現(xiàn)實(shí)方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)方案 使用 AT89S52內(nèi)部 256字節(jié)的數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器記錄數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因而需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 NAND閃存的存儲(chǔ)單元?jiǎng)t采用串行結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)單元的讀寫(xiě)是以頁(yè)和塊為單位來(lái)進(jìn)行（一頁(yè)包含若干字節(jié)，若干頁(yè)則組成儲(chǔ)存塊， NAND的存儲(chǔ)塊大小為 8到 32KB），這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)在于容量可以做得很大，超過(guò) 512MB容量的 NAND產(chǎn)品相當(dāng)普遍， NAND閃存的成本較低，有利于大規(guī)模普及。 可以看出 ROM的存儲(chǔ)復(fù)雜，不適宜實(shí)時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 目前市場(chǎng)上的時(shí)鐘芯片很多，如 DS1302/DS1307/HT1380/HT1381/PCF8563 等。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合： ? 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算 2100年之前的秒 、 分 、 時(shí) 、 日期 、 星期 、 月 、 年的能力 ，還有閏年調(diào)整的能力。 ? 與 TTL兼容 Vcc=5V。 基本上，可以根據(jù)以下幾個(gè)方面的指標(biāo)選擇一個(gè) A/D器件。 A/D轉(zhuǎn)換器的精度應(yīng)與測(cè)量裝置的精度相匹配。根據(jù)采樣定理和實(shí)際需要，一個(gè)周期的波形需采 10個(gè)樣點(diǎn)，那么這樣的 A/D轉(zhuǎn)換器最高也只有處理頻率為 1KHz的模擬信號(hào)。有的轉(zhuǎn)換器提供了不同量程的引腳，只有正確使用，才能保證轉(zhuǎn)換精度。 不同設(shè)備間串口通信的過(guò)程中，需要采用相同的的接口標(biāo)準(zhǔn)才能通信。 4) RS485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外RS232C接口在總線上只允許連接 1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。 電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)方案 由于設(shè)計(jì)中 沒(méi)有 規(guī)定水泵電機(jī)的參數(shù)規(guī)格，而且不同型號(hào)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(jì)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(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。對(duì) P0端口寫(xiě) “ 1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和 定 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如下所示 ： ? 在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。 P3口 ： P3口是一個(gè)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(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。一般情況下， ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。根據(jù)電路設(shè)計(jì)規(guī)范和 AT89S52芯片手冊(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路與復(fù)位電路如 圖 32： 金小龍：基于單片機(jī)的液位 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 圖 32 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路 圖中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) RST連接單片機(jī) RST引腳，具有上電復(fù)位與手動(dòng)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(gè) 30pF匹配電容使晶振起振。其作用就是通過(guò)按動(dòng)它們實(shí)現(xiàn)對(duì)高低警戒液位的設(shè)置 。 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)電路圖如 圖 35： 存儲(chǔ)單元硬件設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)模塊的硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，由于 AT89S52單片機(jī)為數(shù)據(jù)線與低 8位地址線復(fù)用，需要使用地址鎖存芯片 74LS373。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ ， RST必須保持低電平。 /RD為高電平時(shí)， DB0~DB7處于高阻抗： /RD為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)才會(huì)輸出。 DB0~DB7 8位的數(shù)字輸出。因此，液位高度的變化同樣正比于輸入電壓， 故 而 A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)正比于液位高度。 硬件電路如圖 313： 圖 313 串行通信模塊電路圖 其他外圍電路的設(shè)計(jì) 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 繼電器電路設(shè)計(jì)。 它 兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。具體分為以下幾個(gè)模塊列表描述。對(duì) 8位 A/D轉(zhuǎn)換器而言，其十六進(jìn)制、相對(duì)滿(mǎn)偏電壓比率、相對(duì)電壓幅值的關(guān)系對(duì)應(yīng)如表 42： 開(kāi)始 CPU 初始化 參數(shù)設(shè)定 是否有按鍵 采樣子程序 顯示實(shí)時(shí)液位 數(shù)據(jù)處理子程序 控制電機(jī)啟停 按鍵處理 是 否 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 表 42 A/D轉(zhuǎn)換幅值數(shù)據(jù)關(guān)系對(duì)照表 十六進(jìn)制 二進(jìn)制 滿(mǎn)刻度比率 相對(duì)電壓幅值 Vref= 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 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 金小龍：基于單片機(jī)的液位 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 42 綜上，電壓幅值與液位高度在數(shù)值上是相等的。用 C語(yǔ)言進(jìn)行 51系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)