【正文】 ........15 時(shí)間單元硬件設(shè)計(jì) ...................................................17 A/D 轉(zhuǎn)換單元硬件設(shè)計(jì) ...............................................18 通信單元硬件設(shè)計(jì) ...................................................19 其他外圍電路的設(shè)計(jì) .................................................20第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .....................................................22 系統(tǒng)軟件 ...........................................................22 系統(tǒng)軟件編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境 ...........................................22 系統(tǒng)主程序流程圖 ...............................................22 系統(tǒng)初始化 .....................................................22 顯示與 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)處理 .......................................24 按鍵部分軟件設(shè)計(jì) ...............................................25 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) .............................................26 A/D 轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì) ...........................................26 電機(jī)控制模塊軟件設(shè)計(jì) ...........................................26 通信協(xié)議及通信模塊軟件設(shè)計(jì) .....................................27 時(shí)間模塊軟件設(shè)計(jì) ..............................................29 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .....................................................30 上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)編譯環(huán)境 .........................................30金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) IV 上位機(jī)軟件的界面設(shè)計(jì) ...........................................31 上位機(jī)串口通信功能的實(shí)現(xiàn) .......................................32 上位機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)處理 .........................................34結(jié)論與展望 ...............................................................35致謝 .....................................................................37參考文獻(xiàn) .................................................................38附錄 A 系統(tǒng)電路原理圖 ....................................................39附錄 B 外文文獻(xiàn)及譯文 ....................................................40附錄 C 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要 ..........................................49附錄 D 系統(tǒng)軟件源代碼 ....................................................52安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 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 鍵盤程序流程圖……………………………………………………………………25圖 43 液位檢測(cè)流程圖……………………………………………………………………27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金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) VI 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)志著人類電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 單 片 機(jī) 廣 泛 用 于 儀 器 儀 表 中 ， 與 不 同 類 型 的 傳 感器 相 結(jié) 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 諸 如 電 壓 、 功 率 、 頻 率 、 濕 度 、 流 量 、 速 度 、 厚 度 、 壓 力 、 溫 度 等物 理 量 的 測(cè) 量 ； 在 家 用 電 器 設(shè) 備 中 ， 單 片 機(jī) 已 廣 泛 用 于 電 視 機(jī) 、 錄 音 機(jī) 、 電 冰 箱 、電 飯 鍋 、 微 波 爐 、 洗 衣 、 高 級(jí) 電 子 玩 具 、 家 用 防 盜 報(bào) 警 等 各 種 家 電 設(shè) 備 中 。金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 第 1 章 緒論 課題背景與研究意義在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常常需要測(cè)量液體液位。無(wú)論怎樣，這些方法的關(guān)鍵是利用液位傳感器將液位的相對(duì)位移量轉(zhuǎn)換成為電壓、電流、阻抗等便于進(jìn)行電處理的物理量。液位傳感器不和被測(cè)介質(zhì)接觸，不受被測(cè)介質(zhì)影響，也不影響被測(cè)介質(zhì)，故適用范圍廣泛。對(duì)波導(dǎo)管的銹蝕、彎曲和傾斜都會(huì)影響測(cè)量精度。液位的變化分析，有助于人們進(jìn)一步對(duì)自然環(huán)境、天氣變化甚至是災(zāi)害預(yù)警提供可靠的支持?？赏ㄟ^(guò)上位機(jī)軟件，可與監(jiān)控記錄系統(tǒng)進(jìn)行通信，能夠從PC機(jī)獲取當(dāng)前液位高度、電機(jī)狀態(tài)、設(shè)備系統(tǒng)時(shí)間、上下液位高度等數(shù)據(jù)，并可根據(jù)需要改變系統(tǒng)默認(rèn)的參數(shù)。大致總結(jié)出以下幾點(diǎn)：1) 單片機(jī)的基本參數(shù)。7) 工作電壓范圍。14) 抗干擾性能好。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。因而采用 2位LED 顯示器便能滿足設(shè)計(jì)要求。單片機(jī)使用1位I/O口控制數(shù)據(jù)的鎖存。NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。應(yīng)用NAND的困難在于FLASH的管理和需要特殊的。 時(shí)間模塊設(shè)計(jì)方案通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器，可以設(shè)計(jì)時(shí)間功能，然而單片機(jī)自身的產(chǎn)生時(shí)間數(shù)據(jù)大大占用了系統(tǒng)的資源，降低了工作效率，甚至影響了其他功能的實(shí)現(xiàn)，因此在本設(shè)計(jì)方案中，采用了外部芯片提供時(shí)間信號(hào)，用以系統(tǒng)記錄時(shí)間信息。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。? 簡(jiǎn)單3線接口。選擇A/D轉(zhuǎn)換器件需要考慮器件本身的品質(zhì)和應(yīng)用的場(chǎng)合要求。由于模擬信號(hào)先經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后才進(jìn)行處理，因此，總的誤差是由測(cè)量誤差和量化誤差共同構(gòu)成的。例如，如果用轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us的 A/D轉(zhuǎn)換器，則其轉(zhuǎn)換速率為10KHz。輸入信號(hào)最小值有的從零開(kāi)始，也有從非零開(kāi)始的。利用該接口，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)的通信。3) RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。2) 直流電阻。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。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）。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H~FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。并附加復(fù)位電路，組成單片機(jī)最小系統(tǒng)。下圖中，S2~S5便是控制顯示用的按鍵。為了保護(hù)LED數(shù)碼管，在74LS47與LED之間添加限流電阻，以滿足數(shù)碼管的工作需要。此次設(shè)計(jì)采用 DIP8 封裝，管腳功能如圖 38：圖 38 DS1302 引腳圖其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。如果傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次傳輸，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。/RD 外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號(hào)。VREF 輔助參考電壓。即 （32）xNxRaIU?式中， 是轉(zhuǎn)化電壓， 恒定電流， 為被測(cè)電阻， 為比例系數(shù)。A，B 端為發(fā)送接收差分信號(hào)端，一般需在 A,B 端之間加匹配電阻，匹配電阻為 120Ω。C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 系統(tǒng)初始化該模塊在系統(tǒng)上電開(kāi)機(jī)時(shí)將系統(tǒng)端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、標(biāo)志位、指針、地址等賦予有含義的值。quotient = (numac)/5。查詢式鍵盤的程序流程圖如下：鍵盤管理程序入口金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 下面給出鍵盤掃描的主程序，其分支程序省略。} /*調(diào)用子函數(shù)*/else break。硬件設(shè)計(jì)中使用了74LS273鎖存數(shù)據(jù)。P0=dis_transform(prelq)。兩個(gè)階段中可加如適當(dāng)?shù)难舆t，以滿足ADC0804 100ns的轉(zhuǎn)換時(shí)間。if(prelq=uplq amp。key=1。表43 通信協(xié)議上位機(jī)命令控制字 含 義下位機(jī)命令控制字 含 義0x00 請(qǐng)求聯(lián)機(jī)檢測(cè) 0xF0 響應(yīng)聯(lián)機(jī)檢測(cè)成功0x01 讀系統(tǒng)時(shí)間 0xF1 響應(yīng)寫時(shí)間指令，發(fā)送7字節(jié)時(shí)間數(shù)據(jù)0x02 設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間 0xF2 響應(yīng)度時(shí)間指令，接收7字節(jié)時(shí)間數(shù)據(jù)0x03 讀當(dāng)前液位 0xF3 響應(yīng)讀當(dāng)前液位指令，發(fā)送1字節(jié)液位數(shù)據(jù)啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換讀取液位數(shù)據(jù) 開(kāi)始實(shí)際液位≥高警戒液位且電機(jī)已啟動(dòng)關(guān)閉電機(jī)記錄數(shù)據(jù)實(shí)際液位≤低警戒液位且電機(jī)關(guān)閉返回 啟動(dòng)電機(jī)記錄數(shù)據(jù)是否 是否圖 43 液位檢測(cè)流程圖安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 0x04 讀記錄數(shù)據(jù) 0xF4 響應(yīng)讀記錄數(shù)據(jù)指令，發(fā)送2字節(jié)數(shù)據(jù)量及 相應(yīng)數(shù)據(jù)0x05 讀液位上下限 0xF5 響應(yīng)讀液位上下限指令，發(fā)送2字節(jié)液位上 下限數(shù)據(jù)0x06 設(shè)置液位上下限 0xF6 響應(yīng)設(shè)置液位上下限指令，接收2字節(jié)液位 上下限數(shù)據(jù)0x07 讀當(dāng)前液位及電機(jī) 狀態(tài) 0xF7 響應(yīng)讀當(dāng)前液位及電機(jī)狀態(tài)指令，發(fā)送2字 節(jié)