【文章內容簡介】 壓大小來動作的，就是電壓繼電器，電壓繼電器與負載電路并聯(lián)工作，所以線圈匝數(shù)較多、阻抗較高。故本次對于水泵電機的控制選用的是電流繼電器。 10 顯示模塊 測控系統(tǒng)中常用的測量數(shù)據(jù)的顯示器有發(fā)光二極管顯示器（ LED）和液晶顯示器（ LCD）兩種。 LED 顯示器 LED 顯示器通常是由多位 LED 數(shù)碼管排列而成，每位數(shù)碼管內部有 8 個半導體發(fā)光二極管，其中七個發(fā)光二極管擺成七筆字形“８”，還有一個發(fā)光二極管用來顯示小數(shù)點。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種，八個 二極管的陰極并接成一個公共端稱為共陰極；八個二極管的陽極并接成一個公共端，稱為共陽極。其主要是通過這些發(fā)光二級管的亮滅來顯示字符。 為了在 LED 上顯示數(shù)字，必須將要顯示的數(shù)字轉換成相應的段選碼，這可通過硬件譯碼或軟件譯碼來實現(xiàn)，硬件譯碼電路由鎖存器、譯碼器、驅動器組成，鎖存器用于所存每位要顯示數(shù)字的四位二進制代碼或 BCD 碼，譯碼器通過驅動器與 LED顯示器的 8 個發(fā)光二極管相連，使相應段的二極管點亮，顯示出數(shù)字或字符。 LCD 顯示器 液晶顯示品種多，內部結構復雜，字符型液晶顯示電路板有兩種點陣顯 示字符：5 7 和 5 10；每種點陣又分為 1 行、 2 行和 4 行三類，沒行有 1 80等多種字符位長度， LCD 液晶顯示器主要是在兩片平行的玻璃當中放置液態(tài)的晶體，它兼有液體的流動性和晶體的光學特性，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產生顯示畫面。LCD 顯示器具有低壓功耗小，顯示信息量大，壽命長等特點。 在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： 顯示質量高 11 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒 定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 所以本次設計針對水塔水位高度的顯示選用了 LCD 顯示器。此次顯示水位用的是 5 7 點陣 2 行 16 位字符長度的 1602 液晶顯示器。 12 第 3 章 硬件方案設計 單片機 AT89C51 與 87C51 相比， AT89 系列的優(yōu)越性在于其片內閃電存儲器的編程與擦除完全用電實現(xiàn)；數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，可保存 10 年；編程 /擦除速度快，全 4K 字節(jié)編程只需時3s，擦除時間約用 10ms； AT89 系列可實現(xiàn)在線編程。 如圖 所示為本次設計采用的 AT89C51 單片機， AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4K bytes 閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機存儲數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度非易失存儲器制造技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大，可用于許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域 。 AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來設計的，其工作頻率可下降到 0 Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式 —— 空閑方式（ Idle Mode）和掉電方式（ Power Down Mode）。在空閑方式中， CPU 停止工作，而 RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都 繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結”，使一切功能都暫停，只保存片內 RAM 中的內容，直到下一次硬件復位為止 。 13 圖 AT89C51 單片機引腳圖 主要特性 （ 1）與 MCS51 兼容 （ 2） 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 （ 3）全靜態(tài)工作： 0Hz24 Hz （ 4）三級程序存儲器鎖定 （ 5） 128*8 位內部 RAM （ 6） 32 可編程 I/O 線 （ 7）兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 RST ( RXD ) P 3 . 0 ( TXD ) P 3 . 1 ( INTO ) P 3 . 2 ( INT 1 ) P 3 . 3 ( T 0 ) P 3 . 4 ( T 1 ) P 3 . 5 ( WR ) P 3 . 6 ( RD ) P 3 . 7 XTAL 2 XTAL 1 GNDVCCP 0 . 0 ( AD 0 )P 0 . 1 ( AD 1 )P 0 . 2 ( AD 2 )P 0 . 3 ( AD 3 )P 0 . 4 ( AD 4 ) _P 0 . 5 ( AD 5 )P 0 . 6 ( AD 6 )P 0 . 7 ( AD 7 )EA / VPPALE / PROGPSENP 2 . 7 ( A 15 )P 2 . 6 ( A 14 )P 2 . 5 ( A 13 )P 2 . 4 ( A 12 )P 2 . 3 ( A 11 )P 2 . 2 ( A 10 )P 2 . 1 ( A 9 )P 2 . 0 ( A 8 ) 14 （ 8） 5 個中斷源 （ 9）可編程串行通道 （ 10）低功耗的閑置和掉電模式 （ 11）片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明 （ 1） VCC：供電電源 （ 2） GND：接地 （ 3） P0 口： P0 口為一個 8 位漏極開路雙向 I/O 口，每個引腳可吸收 8 個 TTL門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時 ， P0 口作為原碼輸入口，當 FLASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 （ 4） P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4 個 TTL 門電流。 P1 口管腳寫 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 （ 5） P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外 部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。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(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 15 （ 6） P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這 是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示： 表 P3 口線的第二功能 口 管腳 備選功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （ 計 時器 0 外部輸入） T1 （ 計 時器 1 外部輸入） /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） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號 。 （ 7） RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 （ 8） 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)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只 16 有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令 是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 （ 9） /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 （ 10） /EA/VPP ：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 （ 11） XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 （ 12） XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 如圖 所示為 AT89C51 內部結構圖，其重要包括中央處理器 CPU、內部數(shù)據(jù)存儲器、內部程序存儲器、定時器 /計數(shù)器、并行 I/O 口、串行口、中斷控制電路、時鐘電路等幾部分組成。 17 圖 AT89C51 內部結構圖 VCCPORT 0 DRIVERS PORT 2 DRIVERSGNDRAM ADDRREGISTERRAM PORT 0 LATCHPORT 2LATCHFLASHBREGISTERACCSTACKPOINTERPROGRAMADDRESSREGISTERTMP 2 TMP 1ALUPSW NTERRUPT . SERIAL PORTAND TIMER BLOCKSTIMINGAND TNSTRUCTION CONTROL REGISTEROSCPORT 1LATCHPORT 1 DRIVERSPORT 3LATCHPORT 3 DRIVERSBUFFERPCINCREMENTERPROGRAMCOUNTERDPTRP 0 . 0 P 0 . 7 P 2 . 0 P 2 . 7P 1 . 0 P 1 . 7 P 3 . 0 P 3 . 7 18 壓力傳感器 LDN500 系列壓力傳感器選用沒過進口的 高精度、高穩(wěn)定性、隔離式敏感組件，該組件把固態(tài)集成工藝與隔離膜片技術結合在一起，產品可在惡劣環(huán)境下工作，扔保持優(yōu)良的靈敏度、線性度和穩(wěn)定性，因此，在本次對于水塔水位的檢測中選用了該系列的壓力傳感器。 LDN500 系列傳感器、變送器的核心是美國高性能的隔離式傳感器組件