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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)

2024-12-16 02:48 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如圖 , NE555 定時(shí)電路 V0 口輸出連續(xù)的脈沖信號(hào)至 RST,達(dá)到定時(shí)復(fù)位的效果。電路使用電阻電容產(chǎn)生 RC 定時(shí)電路,用于設(shè)定脈沖的周 期和脈沖的寬度。調(diào)節(jié) RW或者電容 C,可以得到不同的時(shí)間常數(shù) 。 脈沖寬度計(jì)算公式: TW =(R1+RW+R2)C 振蕩周期計(jì)算公式: T=(R1+ RW+2*R2)C 從而通過(guò)控制振蕩周期和脈沖寬度就可以控制定時(shí)時(shí)間。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 NE555內(nèi)部結(jié) 構(gòu) XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 NE555定時(shí)電路及工作波形 LED 數(shù)值顯示 D/A 數(shù)值采集 D/A 數(shù)值反饋 LED 數(shù)值顯示模塊 數(shù)碼管由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成 , 行成一個(gè)日字形 , 它門(mén)可以共陰極 , 也可以共陽(yáng)極 。通過(guò)解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字 , 這就是它的工作原理 ?;镜陌雽?dǎo)體數(shù)碼管是由 7 個(gè)條狀的發(fā)光二極管( LED)按圖 1 所示排列而成的,可實(shí)現(xiàn)數(shù)字 0~ 9及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點(diǎn),增加了 1 個(gè)點(diǎn)狀的發(fā)光二極管,因此數(shù)碼管就由 8 個(gè) LED 組成,我們分 別把這些發(fā)光二極管命名為a,b,c,d,e,f,g,dp,排列順序如下圖 。 圖 共陰數(shù)碼管引腳圖 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 數(shù)據(jù)采集 A/D 轉(zhuǎn)換電路 a. AD0809 的邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809 是 8位逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成 ,如圖 。 多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道,允許 8 路模擬量分時(shí)輸入,共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng) OE 端為高電平時(shí),才 可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 圖 AD0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) b. AD0809 的工作原理 IN0- IN7: 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求:信號(hào)單極性,電壓范圍是 0- 5V,若信號(hào)太小,必須進(jìn)行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變,如若模擬量變化太快,則需在輸入前增加采樣保持電路 [6]。 c. AD0809 轉(zhuǎn)換電路 電路見(jiàn)圖 ,主要由 AD 轉(zhuǎn)換器 AD0809,頻率發(fā)生器 SUN7474,單片機(jī) AT89S51及顯示用數(shù)碼管組成。 AD0809 的 啟動(dòng)方式為脈沖啟動(dòng)方式,啟動(dòng)信號(hào) START 啟動(dòng)后開(kāi)始轉(zhuǎn)換, EOC 信號(hào)在 START 的下降沿 10us 后才變?yōu)闊o(wú)效的低電平。這要求查詢(xún)程序待 EOC無(wú)效后再開(kāi)始查詢(xún),轉(zhuǎn)換完成后, EOC 輸出高電平,再由 OE 變?yōu)楦唠娖絹?lái)輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)程序時(shí)可以利用 EOC 信號(hào)來(lái)通知單片機(jī)(查詢(xún)法或中斷法)讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù),也可以在啟動(dòng) AD0809 后經(jīng)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)再讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。 AT89S51 的輸出XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 頻為晶振頻的 1/6( 2MHZ), AT89S1 與 SUN7474 連接經(jīng)與 7474 的 ST腳提供 AD0809 的工作時(shí)鐘。 AD0809 的工作頻范圍為 10KHZ1280KHZ,當(dāng)頻率范圍為 500KHZ 時(shí),其轉(zhuǎn)換速度為 128us。 AD0809 的數(shù)據(jù)輸出公式為: Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中 Vin 為輸入模擬電壓,Vout 為輸出數(shù)據(jù)。 圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 4 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 編程軟件 C051 編譯器介紹 現(xiàn)在比較流行的 51 系列編程軟件 a. American Automation:編譯器通過(guò) asm 和 endasm 預(yù)處理選擇支持匯編語(yǔ)言。 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 b. IAR: 瑞典的 IAR 是支持分體切換的編譯器。 c. Bso/Tasking:是 Intel, LSI, Motorola, Philips, Simens 和 Texas Instruments嵌入式系統(tǒng)的配套軟件工具 d. Dunfield Shareware:非專(zhuān)業(yè)的軟件包,不支持 floats, longs 或結(jié)構(gòu)等 e. KEIL: KEIL 在代碼生成方面處于領(lǐng)先地位,可以產(chǎn)生最少的代碼。它支持浮點(diǎn)或長(zhǎng)整數(shù)、重入和遞推。使用單片機(jī)模式, KEIL 是最好的選擇 f. Intermetrics:使用起來(lái)比較困難,要由可執(zhí)行的宏語(yǔ)句控制編譯、匯編和鏈接,且選項(xiàng)很多。 編譯器的算法技術(shù)支持( float 和 long)很重要。 生成代碼的大小比編譯速度重要,這里 KEIL 具有性能領(lǐng)先、緊湊的代碼和使用方便等優(yōu)點(diǎn),所以本系統(tǒng)用 KEIL 編譯器 [7]。 KEIL 編譯器 KEIL 開(kāi)發(fā)工具套件可用于編譯 C 源程序、匯編源程序、鏈接和定位目標(biāo)文件及庫(kù),創(chuàng)建 HEX 文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。 a. uVision2 for Windows: 是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。它將項(xiàng)目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)強(qiáng)大功能的環(huán) 境中。 b. CX51 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化 C 交叉編譯器:從 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。 c. AX51 宏匯編器:從 8051 匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。 d. BL51 鏈接器 /定位器:組合有 CX51 和 AX51 產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊,生成絕對(duì)目標(biāo)模塊。 e. LIB51 庫(kù)管理器:從目標(biāo)模塊生成鏈接器可以使用的庫(kù)文件。 f. OH51 目標(biāo)文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器:從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成 Intel HEX 文件。 g. RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng):簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì) [8]。 單片機(jī)資料 單片微 型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī),有稱(chēng)為微型控制器,是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。單片機(jī)是 70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種大規(guī)模集成電路芯片,是 CPU、 RAM、 ROM、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。 80年代以來(lái),單片機(jī)發(fā)展迅速,各類(lèi)新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種,現(xiàn)已逐漸成為工廠自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號(hào):在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí), ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來(lái),以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 ALE 與 74LS373 鎖存器的 G 相連接,當(dāng) CPU對(duì)外部進(jìn)行存取 時(shí),用以鎖住地址的低位地址,即 P0 口輸出。 ALE 有可能是高電平也有可能是低電平,當(dāng) ALE是高電平時(shí),允許地址鎖存信號(hào),當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 器時(shí), ALE 信號(hào)負(fù)跳變(即由正變負(fù))將 P0 口上低 8位地址信號(hào)送入鎖存器。當(dāng) ALE是低電平時(shí), P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 在沒(méi)有訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間, ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出(即 6 分頻),當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器以 1/12 振蕩周期輸出( 12分頻)。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行擴(kuò)展時(shí) ALE 會(huì)以 1/6 振蕩周期的固定頻率輸出,因此可以做為外部時(shí)鐘,或者外部定時(shí)脈沖使用。 PORG 為編程脈沖的輸入 端:在 8051 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) 4KB 或 8KB 的程序存儲(chǔ)器( ROM), ROM的作用就是用來(lái)存放用戶(hù)需要執(zhí)行的程序的,通過(guò)編程脈沖輸入才能寫(xiě)進(jìn)去的,這個(gè)脈沖的輸入端口就是 PROG。 EA/VPP 訪問(wèn)和序存儲(chǔ)器控制信號(hào) a. 接高電平時(shí): CPU 讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器( ROM) 。 擴(kuò)展外部 ROM:當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過(guò) 0FFFH( 8051) 1FFFH( 8052)時(shí)自動(dòng)讀取外部 ROM。 b. 接低電平時(shí): CPU 讀取外部程序存儲(chǔ)器( ROM)。 在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道,8031 單片機(jī)內(nèi)部是沒(méi)有 ROM 的,那么 在應(yīng)用 8031 單片機(jī)時(shí),這個(gè)腳是一直接低電平的。 c. 8051 寫(xiě)內(nèi)部 EPROM 時(shí),利用此腳輸入 21V 的燒寫(xiě)電壓。 RST 復(fù)位信號(hào):當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效,用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作,當(dāng)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC=0000H,即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)器的0000H 單元讀取第一條指令碼。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí),用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 VCC:電源 +5V 輸入 VSS: GND 接地。 AVR 和 pic 都是跟 8051 結(jié)構(gòu)不同的 8 位單片機(jī),因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不同,所以匯編指令也有所不同,而且區(qū)別于使用 CISC 指令集的 8051, 他們都是 RISC 指令集的,只有幾十條指令,大部分指令都是單指令周期的指令,所以在同樣晶振頻率下,較 8051 速度要快。 ARM 實(shí)際上就是 32 位的單片機(jī),它的內(nèi)部資源(寄存器和外設(shè)功能)較 8051 和 PIC、AVR都要多得多,跟計(jì)算機(jī)的 CPU 芯片很接近了 [9]。 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 軟件的程序設(shè)計(jì)圖 a. 主程序框圖 圖 主程序流程圖
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