【正文】 型液位傳感器為模型，液位傳感器阻值變化與液位的高度是成正比的，因此需要將電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值匹配A/D轉(zhuǎn)換器。由于 MAX485 為半雙工通信方式，不能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，只能通過圖 312 MAX485 引腳圖控制 RE 和 DE 引腳的狀態(tài)來進行發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。電源指示燈設(shè)計如圖315。本設(shè)計使用KEIL C51 μVision3為開發(fā)編譯環(huán)境，使用 C語言編寫程序，實現(xiàn)各模塊功能設(shè)計。為了將這個數(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)用延時子程序*/if(Key_value==(P3amp。}else break。_nop_()。} A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換的控制變量有兩個，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。 時間模塊軟件設(shè)計DS1302內(nèi)部寄存器的定義直接影響著軟件的設(shè)計，大概可分為時間控制寄存器和內(nèi)部RAM寄存器。地址、數(shù)據(jù)的寫操作流程是相同的。通信檢測流程如圖44所示。 key==0){RELAY=0。ad_read()。第二階段是數(shù)據(jù)的提取過程，由于P0 口做輸入時的特性，首先軟件上將P0口寄存器置為 0xFF，延遲適當(dāng)時間后adRD復(fù)位，輸出A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，隨之通過P0口讀入數(shù)據(jù)，還原adRD為高，該階段結(jié)束。_nop_()。}} 顯示模塊的軟件設(shè)計由于使用了靜態(tài)鎖存顯示，需要對顯示數(shù)據(jù)進行處理后進行鎖存控制。break。在程序查詢方式下，通過I/O端口讀入按鍵狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時，相應(yīng)的端口變?yōu)榈碗娖?，這樣通過讀入I/O口狀態(tài)判斷是否有按鍵按下。ac = num%5。主程序流程圖如圖41所示。然而匯編語言指令卻有程序的可讀性低，程序開發(fā)人員的開發(fā)時間長與開發(fā)難度大，程序移植性差等缺點。定義 RE 和 DE 連接在一起的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號為 E，接入單片機P1 口，用于發(fā)送與接收的轉(zhuǎn)換。由于被測阻抗兩端電壓正比于被測電阻，可把被測阻抗轉(zhuǎn)換為電壓測量。AGND,DGND 模擬信號以及數(shù)字信號的接地。以下是ADC0804管 腳及功能的介紹：/CS 芯片選擇信號。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。 時間單元硬件設(shè)計DS1302 因其較小的體積，占用 I/O 口資源少等特點，是常用的時間芯片。a~g 用于共陽極數(shù)碼管的相應(yīng)管腳的連接。系統(tǒng)按鍵電路如圖33所示。要使單片機按照設(shè)計要求正常工作，完整單片機最基本的工作要求，考慮到系統(tǒng)無需精確地定時功能，且為了方便串口通信波特率的計算，供系統(tǒng)時鐘。PSEN——程序儲存允許（PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。采用單一電源＋5V 工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。2) RS485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。 通信模塊設(shè)計方案AT89S52單片機內(nèi)部有一個全雙工異步串行I/O接口，占用 。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?jǐn)?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。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 既 可 作 為 主 計 算 機 ， 又 可作 為 分 布 式 計 算 機 控 制 系 統(tǒng) 中 的 前 端 機 ， 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行測量監(jiān)控記錄。 它 在 一 片 芯 片 上 集 成 了 完 整 的 計 算 機 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 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，可以進行區(qū)域用水統(tǒng)籌，降低能源的消耗。2) 單片機的增強功能。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)量可以要求進一步降低?？臻e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進行通信。? 31*8位暫存數(shù)據(jù)存儲RAM。? 可選工業(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)?shù)囊?。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。而RS485接口在總線上是允許連接多達128個收發(fā)器。選用繼電器作為電機控制的元件。3) 吸合電流。5) 觸點切換電壓和電流。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低 8位地址/ 數(shù)據(jù)復(fù)用。? 引腳號第二功能：（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）圖 31 AT89S52 引腳及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 MOSI （在系統(tǒng)編程用） MISO （在系統(tǒng)編程用） SCK （在系統(tǒng)編程用）P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。由于單片機P0 口作普通I/O口時不能輸出高電平，因此需接上拉電阻，實際電路中，使用8*10KΩ電阻作為上拉電阻。具體來說，SS4 分別實現(xiàn)數(shù)字的增一與減一， SS5則作為高低警戒液位的模式選擇和確認鍵。上文中已敘述，使用 32KRAM 作為存儲芯片，因此選用與 51 系列兼容的 62256 隨機數(shù)據(jù)存儲器。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中電壓較大者供電。只有在SCLK 為低電平時，才能將 RST置為高電平。/WR 用來啟動轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當(dāng)于ADC的轉(zhuǎn)換開始（/CS=0時），當(dāng)/WR由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，轉(zhuǎn)換器被清除；當(dāng)/WR回到高電平時，轉(zhuǎn)換正式開始。VCC 電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓。為了簡化設(shè)計調(diào)試過程，使用系統(tǒng)內(nèi)部5V電壓作為模擬輸入，VIN()直接接地，通過接入傳感器分壓將阻抗轉(zhuǎn)換為電壓信號，接入電位器可實現(xiàn)模擬輸入。由于使用單片機I/O口的驅(qū)動電流較弱，不滿足繼電器吸合電流參數(shù)的要求，所以需使用三極管驅(qū)動繼電器吸合。用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，增加軟件的可讀性，便于改進和擴充。表41 初始化參數(shù)及含義模塊 變量/端口 初始值 功能adRD/ 1 A/D轉(zhuǎn)換芯片數(shù)據(jù)讀入控制，初始為不讀入adWR/ 0 A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換控制，初始為停止E/ 0 通信接收發(fā)送控制，初始為接收DIS/ 0 顯示數(shù)據(jù)鎖存控制，初始為保持控制端口初始化 RELAY/ 1 繼電器控制，初始狀態(tài)為斷開TMOD 0x22 單片機片內(nèi)定時/計數(shù)器工作在方式二SCON 0x40 串行口為 8位UART工作方式TH1 0xf4TL1 0xf4 波特率設(shè)置為4800bps波特率發(fā)生器初始化 IE 0 禁止定時器中斷TR1 1 啟動定時器REN 1 允許串行口接收數(shù)據(jù)sec 0x00min 0x00hr 0x00date 0x01mon 0x01day 0x06時間初始化year 0x11初始化系統(tǒng)時間為2022年1月1日0時0分0秒星期六其中sec,min,hr,date,mon,day,year依次為秒、分、時、日、月、星期、年xmark 0x7531 數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)標(biāo)志字節(jié)指針numtab 0x0001 數(shù)據(jù)存儲區(qū)指針uplq 0xCF 高液位警戒高度，初始值數(shù)據(jù)參數(shù)初始化 downlq 0x10 低液位警戒高度，初始值初始化過程中，調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換模塊獲得首次液位數(shù)據(jù)，同時將其顯示，完成初始化工作開始CPU 初始化參數(shù)設(shè)定是否有按鍵采樣子程序顯示實時液位數(shù)據(jù)處理子程序控制電機啟停按鍵處理是否圖 41 主程序流程圖 顯示與A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，顯示輸出的要求為壓縮BCD碼，而A/D轉(zhuǎn)換輸入的數(shù)據(jù)是8位16進制碼，因此在實現(xiàn)顯示之前需要編碼的轉(zhuǎn)換。ac=quotient%10。Key_value=P3amp。if(Key_value==(P3amp。0x3c是否有按鍵按下調(diào)用延時程序Key_value==P3amp。_nop_()。其程序流程圖如圖43所示。 key==1){RELAY=1。}} 通信協(xié)議及通信模塊軟件設(shè)計1) 通信協(xié)議為了使PC上位機與設(shè)備實現(xiàn)有意義的通信，設(shè)計了簡單的通信協(xié)議。發(fā)送的過程：置E為1，使系統(tǒng)處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)；將數(shù)據(jù)寫入串行通信緩沖區(qū)SBUF；等待，直到發(fā)送完畢，將E清0，返回接收狀態(tài)。讀寫的核心是產(chǎn)生SCLK移位信號與移位，讀操作是將數(shù)據(jù)從DS1302的I/O口移入單片