【導(dǎo)讀】我們的生命離不開水，供水問題是我們生活中必須面對的問題?；径加盟┧?，水塔水位控制系統(tǒng)就是為安全供水提供解決方案。傳統(tǒng)的控水系統(tǒng)存在著許多問題，例如控制精度低、能耗大等缺陷。源，方便生活的水塔水位控制的理想裝置。半導(dǎo)體壓力傳感器是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種。電信號的敏感器件。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)。片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)。大器進行放大、濾波，然后輸入到串行的A/D轉(zhuǎn)換器中進行模?

　　

【正文】 短缺的現(xiàn)象不會發(fā)生，在設(shè)計水塔水位智能控制系統(tǒng)的過程中，設(shè)置了兩處報警裝置：上限報警 MAX 與下限報警 MIN。本電路采用兩種不同顏色的發(fā)光二極管（紅、綠）表示不同的水位情況，即紅燈亮的時候表示水位超上限，綠燈亮的時候表示水位低于下限。 下 圖 39為報警電路圖。 圖 39 報警電路圖 報警裝置的設(shè)計思路是首先把上、下限報警值分別存在 XMAX和 XMIN單元中，然后取本次采樣值 Xi先與上限值 MAX進行比較，如果大于上限報警值，單片機發(fā)出高電平信號，使繼電器斷開，水泵電機停止向水塔內(nèi)注水，同時，單片機 輸出低電平，使 LED1 亮，進行上限報警；如果采樣值 Xi小于上限報警值，則繼續(xù)講采樣值 Xi 與下限報警值想比較，若小于下限報警值，單片機送出低電平信號，這時繼電器吸合，水泵電機開始向水塔內(nèi)注水，同時，單片機 輸出低電平，使 LED2 亮，進行下限報警；如果采樣值既不大于上限值也不小于下限值， 則直接送采樣值到顯示模塊進行實時液位顯示。 第九節(jié) 看門狗及復(fù)位 看門狗 (Watchdog)電路是嵌入式系統(tǒng)需要的抗干擾措施之一。 工控系統(tǒng)在運行時，通常都會遇到各種各樣的現(xiàn)場干擾，抗干擾能力是衡量工控系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)?？撮T狗 (Watchdog)電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運行的重要保證，幾乎所有的工控系統(tǒng)都包含看門狗電路。在 8096 系列單片機和增強型8051 系列單片機中，該系統(tǒng)已經(jīng)做在芯片內(nèi)部，用戶只要用軟件開放它就可以，使用很方便。 看門狗電路的應(yīng)用 ,使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作 ,其工作原理是 :看門狗芯片和單片機的一個 I/O引腳相連 ,該 I/O引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平 (或低電平 ),這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段進入死循環(huán)狀態(tài)時 ,寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行 ,這個時候 ,看門狗電路就 天津科技大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 24 會由于得不到單片機送來的信號 ,便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號 ,使單片機發(fā)生復(fù)位 ,即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行 ,這樣便實現(xiàn)了單片機 的自動復(fù)位 . 在系統(tǒng)運行以后也就啟動了看門狗的計數(shù)器，看門狗就開始自動計數(shù)，如果到了一定的時間還不去清看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復(fù)位。所以在使用有看門狗的芯片時要注意清看門狗。 硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。那么定時時間到后就會使單片機復(fù)位。常用的 WDT 芯片如MAX813 ,5045, IMP 813 等 ,價格 4~10 元不等 . 軟件看門狗技術(shù)的原理和 這差不多，只不過是用軟件的方法實現(xiàn)，我們還是以 51 系列來講，我們知道在 51單片機中有兩個定時器，我們就可以用這兩個定時器來對主程序的運行進行監(jiān)控。我們可以對 T0 設(shè)定一定的定時時間，當(dāng)產(chǎn)生定時中斷的時候?qū)σ粋€變量進行賦值，而這個變量在主程序運行的開始已經(jīng)有了一個初值，在這里我們要設(shè)定的定時值要小于主程序的運行時間，這樣在主程序的尾部對變量的值進行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明 T0 中斷正常，如果沒有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。對于 T1我們用來監(jiān)控主程序的運行，我們給T1設(shè)定一定的定時時間，在主程序中對其進行復(fù)位 ，如果不能在一定的時間里對其進行復(fù)位， T1 的定時中斷就會使單片機復(fù)位。在這里 T1的定時時間要設(shè)的大于主程序的運行時間，給主程序留有一定的的裕量。而 T1的中斷正常與否我們再由 T0 定時中斷子程序來監(jiān)視。這樣就構(gòu)成了一個循環(huán)， T0 監(jiān)視 T1， T1監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視 T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行 。 一、 X25045 X25045 是美國 Xicor 公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成電路，它將 EEPROM、看門狗定時器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求 ，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機外圍芯片。 二、 復(fù)位電路 復(fù)位電路，就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。和計算器清零按鈕有所不同的是，復(fù)位電路啟動的手段有所不同。一是在給電路通電時馬上進行復(fù)位操作；二是在必要時可以由手動操作；三是根據(jù)程序或者電路運行的需要自動地進行。復(fù)位電路都是比較簡單的大都是只有電阻和電容組合就可以辦到了。再復(fù)雜點就有 三極管 等等配合程序來進行了。 為確保微機系統(tǒng)中 電路 穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位 天津科技大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 25 電路的第一功能是上電 復(fù)位 。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。5% ，即 ～ 。由于微機電路是時序數(shù) 字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng) VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才會撤除，微機電路開始正常工作。 單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機的復(fù)位信號是從 RST引腳輸入到 芯片 內(nèi)的施密特觸發(fā)器 中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且 振蕩器 穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2個機器周期 (24個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 三、 單片機與看門狗、復(fù)位電路圖 如圖 310 所示為單片機與看門狗 、復(fù)位電路連接圖。 圖 310 單片機與看門狗、復(fù)位電路連接圖 天津科技大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 26 第 四 章 軟件設(shè)計和仿真 程序設(shè)計是給出解決特定問題程序的過程，是軟件構(gòu)造活動中的重要組成部分。程序設(shè)計往往以某種程序設(shè)計語言為工具，給出這種語言下的程序。程序設(shè)計過程應(yīng)當(dāng)包括分析、設(shè)計、編碼、測試、排錯等不同階段。任何設(shè)計活動都是在各種約束條件和相互矛盾的需求之間尋求一種平衡，程序設(shè)計也不例外。 第一節(jié) 軟件設(shè)計基本步驟 分析問題 對于接受的任務(wù)要進行認(rèn)真的分析，研究所給定的條件，分析最后應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，找出解決問題的規(guī)律，選擇解題的方法，完成實際問題。 設(shè)計算法 即設(shè)計出解題的方法和具體步驟。 編寫程序 將算法翻譯成計算機程序設(shè)計語言，對源程序進行編輯、編譯和連接。 運行程序，分析結(jié)果 運行可執(zhí)行程序，得到運行結(jié)果。能得到運行結(jié)果并不意味著程序正確，要對結(jié)果進行分析，看它是否合理。不合理要對程序進行調(diào)試，即通過上機發(fā)現(xiàn)和排除程序中的故障的過程。 編寫程序文檔 許多程序是提供給別人使用的，如同正式的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)提供產(chǎn)品說明書一樣，正式提供給用戶使用的程序，必須向用戶提供程序說明書。內(nèi)容應(yīng)包括：程序名稱、程序功能、運行環(huán)境、程序的裝入和啟動、需要輸入的數(shù)據(jù)，以及使用注意事項等。 第二節(jié) 水塔水位控制主程序 本次軟件設(shè)計最首要的內(nèi)容 是軟件 的主流程圖。我們先要將單片機及各個期間進行初始化，然后軟件設(shè)定水位的基本上下限值和超限報警的上下限，之后啟動壓力傳感器，將傳感器獲得的模擬信號經(jīng)過 A/D 裝換器進行數(shù)據(jù)采集，送入單片機中。將 采集的數(shù)據(jù)與 報警的上下限值進行比較 ，如果相等的話，就進行報警；如果不等的話，再 將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的基本上下限值進行比較，首先與上限值進行比較，當(dāng)達(dá)到上 限值時，就將水泵關(guān)閉，然后繼續(xù)將采集的水位值與下限值比較，當(dāng)?shù)扔谙孪拗禃r，就開啟水泵，進行供水。如此循環(huán)往復(fù)的檢測水塔中的水位值，根據(jù)與設(shè)定值的比較進行對塔內(nèi)水位浮動范圍的基本控制。 軟件主程序如下所示 。 ORG 0000H 天津科技大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 27 AJMP MAIN ORG 0060H MAIN: MOV P1, FFH P1 P3口初始化置 1 MOV P3， FFH JNB ， AVT ； 若手動在自動位置，跳到自動模式程序 AJMP MEN ；否則轉(zhuǎn)到手動模式子程序 END AUT： NOP（空命令） JNB , LG 水位高 — LG JB LD ， ； 水位沒低 LD CLR ； 水位低報警 JB , LDD ； 水位未低低 LDD CLR ； 水位低低報警 JNB , Y1 ； M1已啟動 — Y1 CLR ； 否則啟動 M1 Y1:JNB ,Y2 ； M2已啟動Y2 CLR ； 否則啟動 M2 Y2:ACALL DELAY ； 延時 1分鐘 AJMP AUT ； 返回自動模式 LDD: JNB ,Y3 ； 單獨運行 M1（ LDD〈水位〈 LD） CLR Y3: JB Y2 SETB AJMP Y2 LG:CLR 水位高報警 LD: AJMP MAIN 返回主程序 第三節(jié) 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。 AD轉(zhuǎn)換程序如下 include union adres {int y1。 unsigned charadre[2]。 天津科技大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 28 }adresult。 //定義一個共用體，用于存放 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果 unsigned char i。 unsignedint j。 //系統(tǒng)各 I/O口初始化子程序 void initial() { TRISD=0X00。 //D 口為輸出 i=0x00。 } //A/D 轉(zhuǎn)化初始化子程序 voidadinitial() { ADCON0=0x51。 //選擇 A/D 通道為 RA2，打開 A/D轉(zhuǎn)換器 //在工作狀態(tài)，且使 A/D轉(zhuǎn)換時鐘為 8tosc ADCON1=0X80。 //轉(zhuǎn)換結(jié)果右移，及 ADRESH 寄存器的高 6位為 0 //且把 RA2 口設(shè)置為模擬量輸入方式 PIE1=0X00。 PIE2=0X00。 ADIE=1。 //A/D 轉(zhuǎn)換中斷允許 PEIE=1。 //外圍中斷允許 TRISA2=1。 //設(shè)置 RA2 為輸入方式 } //延時子程序 void delay() { for(j=5535。j。) continue。 } //報警子程序 void alarm() { i=i^0xFF。 //通過異或方式每次把 i的各位值取反 PORTD=i。 //D 口輸出 i的值 } //中斷服務(wù)程序 天津科技大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 29 void interruptadint(void) { ADIF=0。 //清除中斷標(biāo)志 [0]=ADRESL。 [1]=ADRESH。 //讀取并存儲 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果， A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果通過共 //用體的形式放入了變量 y1中 if(0x200) { alarm()。 //如果輸入的模擬量大于 (對應(yīng)數(shù)字量 //0X200h)，則調(diào)用報警子程序 delay()。 //調(diào)用延時子程序，使電壓檢測不要過于頻繁 } else PORTD=0XF0 。 //如果輸入的模擬量小于 ，則與 D 口相連的 //8 個發(fā)光二極管的低 4個發(fā)亮，表示系統(tǒng)正常 ADGO=1。 //啟動下一次 A/D 轉(zhuǎn)換 } //主程序 main() { adinitial()。 //A/D 轉(zhuǎn)換初始化 initial()。 //系統(tǒng)各 I/O 口初始化 ei()。 //總中斷允許 ADGO=1。 //啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 while(1) { 。 } //等待中斷，在中斷中循環(huán)檢測外部電壓 } 第四節(jié) 中斷報警程序 當(dāng)水塔內(nèi)的水位與設(shè)定的報警上下限值相等的時候，說明系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，這時就申請了中斷，在中斷中進行