【正文】 在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！本論文的順利完成，離不開(kāi)各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。在我黨科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，新型、環(huán)保、具有可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)思想的設(shè)備儀器正逐步被人們重視。人多水少，水資源時(shí)空分布不均，水土資源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展布局不相匹配，是我國(guó)的基本水情。我們可在系統(tǒng)程序中，多增加若干個(gè)數(shù)據(jù)記錄點(diǎn)記錄數(shù)據(jù)。大量的數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)的理論算法，重中可以提取出有價(jià)值的分析與推測(cè)。設(shè)5項(xiàng)數(shù)據(jù)相鄰兩項(xiàng)間間隔時(shí)間為，第一項(xiàng)至第五項(xiàng)總時(shí)間為T。然而，在本次設(shè)計(jì)中仍有許多不足。電子技術(shù)應(yīng)用廣，設(shè)計(jì)領(lǐng)域多。在這里，我將此次設(shè)計(jì)中值得注意的地方加以總結(jié)。解決了類型的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，在發(fā)送、接收、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)運(yùn)算等方面便可根據(jù)需要使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型了。這里引入CbyteArray類與COleVariant類間接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，首先使用CbyteArry的成員函數(shù)Add()將Byte依次連接成CbyteArray字符串，使用ColeVariant類將CbyteArray強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為VARIANT，進(jìn)行串行發(fā)送。強(qiáng)制轉(zhuǎn)換的結(jié)果在顯示時(shí)將出現(xiàn)亂碼。在軟件中，CString主要用來(lái)可視化輸出。 上位機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)處理由于MFC下的編程設(shè)計(jì)許多不同的類，不同類中的成員變量與成員函數(shù)參數(shù)的類型不盡相同，因此在實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)傳遞的過(guò)程中不免需要參數(shù)類型的轉(zhuǎn)換。在此次上位機(jī)軟件中OnComm事件處理的思路是這樣的：由于采用的是主從式通信方式，在某個(gè)功能按鈕按下后，上位機(jī)使用SetOutPut函數(shù)發(fā)送指令，等待系統(tǒng)設(shè)備的響應(yīng)，待接收到設(shè)備響應(yīng)時(shí)，響應(yīng)OnComm事件，根據(jù)返回的指令設(shè)置下一次響應(yīng)OnComm事件的字符數(shù)或發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。說(shuō)明：寫入緩沖區(qū)變量類型為VARIANT。格式為“BBB,P,D,S”BBBB為波特率，P為奇偶校驗(yàn)，D為數(shù)據(jù)位數(shù)，S為停止位數(shù)。說(shuō)明：接收緩沖區(qū)接收到指定字符時(shí)差生OnComm事件。在本設(shè)計(jì)中，便使用了MSComm控件進(jìn)行串口編程。然而微軟提供了串口編程控件MSComm（Microsoft Communications Control）。圖45 上位機(jī)軟件界面效果圖 上位機(jī)串口通信功能的實(shí)現(xiàn)在VC++中，最基本的串口操作是使用Windows API（Application Programming Interface）完成的。完成后顯示接收記錄數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)。上液位滑塊確定上液位參數(shù)，設(shè)置范圍：大于當(dāng)前下液位滑塊參數(shù)值，小于5米。讀取液位參數(shù)按鈕該按鈕初始時(shí)不可用，在打開(kāi)串口且聯(lián)機(jī)成功后為可用狀態(tài)。時(shí)間日期系列組合框選定時(shí)間日期，用以設(shè)定指定時(shí)間按鈕時(shí)間的寫入。設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間按鈕該按鈕初始時(shí)不可用，在打開(kāi)串口且聯(lián)機(jī)成功后為可用狀態(tài)。標(biāo)簽一（串口聯(lián)機(jī)）串口號(hào)選擇組合框用以選擇串行口，選擇范圍COM1COM8打開(kāi)串口在串口號(hào)選擇后，使用此按鈕串口硬件建立連接；在串口打開(kāi)時(shí)，該按鈕顯示為 關(guān)閉串口，用來(lái)斷開(kāi)串口的連接。主窗口與各個(gè)標(biāo)簽頁(yè)的子窗口的相關(guān)功能見(jiàn)表45：表45 界面功能描述標(biāo)簽對(duì)象功能主窗口關(guān)閉按鈕用來(lái)關(guān)閉程序。6） 能夠?qū)σ呀?jīng)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、保存、數(shù)據(jù)處理（包括數(shù)值分析及繪圖）。2） 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備獲取的液位、電機(jī)狀態(tài)等參數(shù)。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)要求：上位機(jī)軟件是操作人員與設(shè)計(jì)系統(tǒng)交互的一個(gè)平臺(tái)。版本的更新帶來(lái)了更美觀的操作界面，更人性化的操作方式，增強(qiáng)了某些模塊的功能。}}51系列單片機(jī)中有片外存儲(chǔ)器讀寫的指令MOVX，無(wú)需用戶復(fù)雜的控制、輸入出處操作，故不再陳述。SCLK=1。for(i=8。_nop_()。j){iodat=iodat1。DS1302讀寫程序如下：ds_read(){uchar j。無(wú)論是讀還是寫，二者結(jié)構(gòu)類似。 時(shí)間模塊軟件設(shè)計(jì)DS1302內(nèi)部寄存器的定義直接影響著軟件的設(shè)計(jì)，大概可分為時(shí)間控制寄存器和內(nèi)部RAM寄存器。由于采用半雙工的通信方式，需要控制變量E的置位與復(fù)位轉(zhuǎn)換發(fā)送與接收的狀態(tài)。通信協(xié)議命令控制字如表43。makemark(0)。}else if(prelq=downlq amp。amp。_nop_()。 電機(jī)控制模塊軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)主控芯片控制繼電器外圍電路，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)停。} A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換的控制變量有兩個(gè)，即adWR與adRD；上文中已說(shuō)明了它的功能，故不再重復(fù)。_nop_()。_nop_()。}} 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì)由于使用了靜態(tài)鎖存顯示，需要對(duì)顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后進(jìn)行鎖存控制。0x3c)){manage_key5()。break。0x3c。0x3c否是否有按鍵按下是調(diào)用延時(shí)程序Key_value==P3amp。return play。if(ac2)quotient++。為了將這個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為為壓縮BCD碼，再將，得到的商左移四位（相當(dāng)于乘以16）為壓縮BCD碼高四位，余數(shù)為壓縮BCD碼低四位，二者相加，就是最終的結(jié)果。具體分為以下幾個(gè)模塊列表描述。本設(shè)計(jì)使用KEIL C51 μVision3為開(kāi)發(fā)編譯環(huán)境，使用C語(yǔ)言編寫程序，實(shí)現(xiàn)各模塊功能設(shè)計(jì)。它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。電源指示燈設(shè)計(jì)如圖315。硬件電路如圖313：圖313 串行通信模塊電路圖 其他外圍電路的設(shè)計(jì)繼電器電路設(shè)計(jì)。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。因此，液位高度的變化同樣正比于輸入電壓，故而A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)正比于液位高度。另外，以阻抗型液位傳感器為模型，液位傳感器阻值變化與液位的高度是成正比的，因此需要將電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值匹配A/D轉(zhuǎn)換器。DB0~DB7 8位的數(shù)字輸出。VIN(+) VIN() 差動(dòng)模擬電壓輸入。/RD為高電平時(shí)，DB0~DB7處于高阻抗：/RD為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)才會(huì)輸出。根據(jù)DS1302的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)電路如圖39：圖39 時(shí)間單元電路在實(shí)際應(yīng)用中，起控制、輸入輸出的三個(gè)端口上拉較弱，容因產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_，因此加上了上拉電阻與單片機(jī)P1口相連，加強(qiáng)信號(hào)的穩(wěn)定性；為了保證時(shí)鐘的可靠性，在Vcc1上使用了CR2032紐扣電池作為備用電源，輸出電壓為3V，從而保證了系統(tǒng)掉電狀態(tài)下，時(shí)鐘能夠繼續(xù)保持運(yùn)行。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥，RST必須保持低電平。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳輸。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。74LS273也可以作為地址鎖存器來(lái)用，作鎖存器時(shí)，對(duì)273來(lái)說(shuō)，1（CLR）腳必須接高電平，ALE信號(hào)經(jīng)過(guò)反相后接11腳（因?yàn)閱纹瑱C(jī)的ALE信號(hào)是以下降沿方式出現(xiàn)）對(duì)373來(lái)說(shuō)，1腳接低電平，保證使能，11腳直接接單片機(jī)的ALE信號(hào)。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)電路圖如圖35：圖35 顯示部分電路圖 存儲(chǔ)單元硬件設(shè)計(jì)存儲(chǔ)模塊的硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，由于AT89S52單片機(jī)為數(shù)據(jù)線與低8位地址線復(fù)用，需要使用地址鎖存芯片74LS373。74LS47上BI/ROB，LI，RBI引腳為控制引腳，主要用于測(cè)試和脈沖控制，均為低電平有效，設(shè)計(jì)上不適用此項(xiàng)功能，因此均接高電平。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。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。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32：圖32 復(fù)位電路及時(shí)鐘電路圖中網(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。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。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)。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。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。表31 端口引腳第二功能端口號(hào)第二功能RXD（串行輸入口)TXD(串行輸出口)INTO(外中斷0)INT1(外中斷1)TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)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)。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。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。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)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。根據(jù)以上的參數(shù)，結(jié)合設(shè)計(jì)的演示性，選用額定工作電壓120VAC/24VDC，工作電流3A，控制電壓5VDC的小型繼電器。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)：1) 額定工作電壓。 電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)方案由于設(shè)計(jì)中沒(méi)有規(guī)定水泵電機(jī)的參數(shù)規(guī)格，而且不同型號(hào)的水泵參數(shù)不盡相同，電氣參數(shù)的不同使得在電路上的設(shè)計(jì)差異較大，因此在此僅作理論演示。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。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。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。不同設(shè)備間串口通信的過(guò)程中，需要采用相同的的接口標(biāo)準(zhǔn)才能通信。ADC0804是單路8位逐次比較型雙極性輸入A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于。有的轉(zhuǎn)換器提供了不同量程的引腳，只有正確使用，才能保證轉(zhuǎn)換精度。對(duì)于其他模擬信號(hào)一般都要加采樣保持器。根據(jù)采樣定理和實(shí)際需要，一個(gè)周期的波形需采10個(gè)樣點(diǎn)，那么這樣的A/D轉(zhuǎn)換器最高也只有處理頻率為1KHz的模擬信號(hào)。2) A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率A/D轉(zhuǎn)換器從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出穩(wěn)定的數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。A/D轉(zhuǎn)換器的精度應(yīng)與測(cè)量裝置的精度相匹配。一般把8位以下的A/D轉(zhuǎn)換器歸為低分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，9~12位的稱為中分辨率轉(zhuǎn)換器，13位以上的稱為高分辨率轉(zhuǎn)換器?；旧?，可以根據(jù)以下幾個(gè)方面的指標(biāo)選擇一個(gè)A/D器件。 綜上所述，選用DS1302時(shí)間芯片完全滿足設(shè)計(jì)的需求。l 與TTL兼容Vcc=5V。l ，小于300nA。下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：l 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日期、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力。時(shí)鐘/RAM的讀、寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。目前市場(chǎng)上的時(shí)鐘芯片很多，如DS1302/DS1307/HT1380/HT1381/PCF8563等。因此選用32K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以記錄大于5000項(xiàng)記錄點(diǎn)數(shù)據(jù)，考慮到水箱上水與耗水的頻繁程度不高，5000項(xiàng)數(shù)據(jù)已基本滿足后期數(shù)據(jù)處理的需求?？梢钥闯鯮OM的存儲(chǔ)復(fù)雜，不適宜實(shí)時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place)，這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NAND閃存的存儲(chǔ)單元?jiǎng)t采用串行結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)單元的讀寫是以頁(yè)和塊為單位來(lái)進(jìn)行（一頁(yè)包含若干字節(jié)，若干頁(yè)則組成儲(chǔ)存塊，NAND的存儲(chǔ)塊大小為8到32KB），這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)在于容量可以做得很大，超過(guò)512MB容量的NAND產(chǎn)品相當(dāng)普遍， NAND閃存的成本較低，有利于大規(guī)模普及。ROM通常指固化存儲(chǔ)器（一次寫入，反復(fù)讀?。奶攸c(diǎn)與RAM相反。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)方案使用AT89S52內(nèi)部256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器記錄數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因而需要擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。為了解決靜態(tài)顯示占用I/O口資源的缺點(diǎn)，在軟件上采用壓縮BCD碼輸出顯示數(shù)據(jù)，硬件上使用一個(gè)8位鎖存器74LS273與兩個(gè)BCD數(shù)碼顯示譯碼驅(qū)動(dòng)芯片74LS47連接，減少對(duì)系統(tǒng)資源的占用時(shí)間。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，LED顯示器的現(xiàn)實(shí)方法有兩種：靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法?？紤]到本設(shè)計(jì)實(shí)際需要的按鍵較少，故采用獨(dú)立式鍵盤接口電路即可。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS工藝的8位微控制器，具有8K在線系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。15) 和其他外設(shè)芯片放在一起的綜合考慮。11) 仿真器。例如設(shè)計(jì)電視機(jī)遙控器，2節(jié)干電池供電,~。4) 封裝：DIP（雙列直插）,PLCC（PLCC有對(duì)應(yīng)插座）還是貼片。例如速度、程序存儲(chǔ)器容量、I/O引腳數(shù)量等。 硬件設(shè)計(jì)方案 主控模塊設(shè)計(jì)方案單片機(jī)作為主控模塊，使得在對(duì)單片機(jī)選型上有了較大的空間。同時(shí)可以獲取設(shè)備運(yùn)行時(shí)記錄的數(shù)據(jù)，并能夠?qū)?shù)據(jù)保存。它具有實(shí)時(shí)測(cè)量監(jiān)控水箱液位高度并顯示的功能，并根據(jù)實(shí)時(shí)水量與設(shè)置的上、下液位參數(shù)的比較，啟動(dòng)電機(jī)供水或停止水泵。 本課題主要研究?jī)?nèi)容本設(shè)