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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-07-24 22:42 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 232C標(biāo)準(zhǔn),其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì),RS(Emeded Standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn),232是標(biāo)識(shí)號(hào),C代表RS232的最新一次修改(1969),在這之前,有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。 區(qū)別于RS232,RS485的特性包括: 1) RS485的電氣特性:邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2~6)V表示;邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2~6)V表示。接口信號(hào)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。 2) RS485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。 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。 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。而RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 因RS485接口具有良好的抗噪聲干擾性,長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。 PC機(jī)作為上位機(jī),一般情況下帶有RS232C通信接口,鑒于RS485接口的優(yōu)點(diǎn)與系統(tǒng)實(shí)際工作環(huán)境的需要,系統(tǒng)采用RS485接口標(biāo)準(zhǔn),使用RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)連接進(jìn)行通信。 MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS485芯片。采用單一電源+5V工作,額定電流為300μA,采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。 第二章 硬件電路設(shè)計(jì) AT89S52硬件設(shè)計(jì)P0口:P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口,每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí),引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下,P0具有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí),P0口也用來(lái)接收指令字節(jié);在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí),需要外部上拉電阻。 P1口:P1口是一個(gè)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(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。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)。此外,()和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入(),具體如下所示: l 在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口接收低8位地址字節(jié)。 l 引腳號(hào)第二功能: (定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入),時(shí)鐘輸出 (定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制) 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(gè)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(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。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)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行MOVX @DPTR)時(shí),P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中,P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址(如MOVX @RI)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。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)。 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。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。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)。P3口亦作為AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。此外,P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí),RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 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)。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。要注意的是:每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖(PROG)。如有必要,可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。 PSEN——程序儲(chǔ)存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效,即輸出兩個(gè)脈沖,在此期間,當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 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)。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)。如EA端為高電平(接Vcc端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 為了便于接下來(lái)的說(shuō)明,單片機(jī)各管腳網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)定義如圖31。 要使單片機(jī)按照設(shè)計(jì)要求正常工作,完整單片機(jī)最基本的工作要求,考慮到系統(tǒng)無(wú)需精確地定時(shí)功能,且為了方便串口通信波特率的計(jì)算。并附加復(fù)位電路,組成單片機(jī)最小系統(tǒng)。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: 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。 由于單片機(jī)P0口作普通I/O口時(shí)不能輸出高電平,因此需接上拉電阻,實(shí)際電路中,使用8*10KΩ電阻作為上拉電阻。 按鍵設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)很關(guān)鍵的部件,它能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)、發(fā)送命令等功能,是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段??紤]到本設(shè)計(jì)實(shí)際需要的按鍵較少,故采用獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路。它是將每個(gè)獨(dú)立按鍵按一對(duì)一的方式直接接到單片機(jī)的I/O口上,通過(guò)程序掃描查詢方式實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)系統(tǒng)交互的。在程序查詢方式下,通過(guò)I/O端口讀入按鍵狀態(tài),當(dāng)有按鍵按下時(shí),相應(yīng)的I/O端口變?yōu)榈碗娖?,而未被按下的按鍵在上拉電阻作用下為高電平,這樣通過(guò)讀I/O口的狀態(tài)判斷是否有按鍵按下。系統(tǒng)按鍵電路如圖33所示。 下圖中,S2~S5便是控制顯示用的按鍵。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。具體來(lái)說(shuō),SS4分別實(shí)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(rèn)鍵。 圖系統(tǒng)按鍵電路 通信單元硬件設(shè)計(jì) MAX485僅有8個(gè)管腳,電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單圖MAX485引腳圖RO引腳接到單片機(jī)串口接收引腳RXD(),DI引腳接到單片機(jī)串口發(fā)送引腳TXD()。由于MAX485為半雙工通信方式,不能同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),只能通過(guò)控制RE和DE引腳的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。為了節(jié)省單片機(jī)I/O口資源,將RE和DE引腳連在一起,輸入低電平時(shí),MAX485處于接收狀態(tài);輸入高電平時(shí),其處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)。定義RE和DE連接在一起的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)為E,接入單片機(jī)P1口,用于發(fā)送與接收的轉(zhuǎn)換。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。 硬件電路如圖圖串行通信模塊電路圖 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,顯
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