【正文】 通信檢測流程如圖44所示。通信協(xié)議命令控制字如表43。通信波特率設(shè)計為4800bps，過高的波特率在沒有檢糾錯方式的情況下易發(fā)生數(shù)據(jù)的丟失，過低的波特率會使傳輸變慢；8位有效數(shù)據(jù)位；無奇偶校驗(yàn)位；1位停止位。makemark(0)。 key==0){金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 28 RELAY=0。}else if(prelq=downlq amp。key=0。amp。ad_read()。_nop_()。以下是液位檢測與電機(jī)控制部分源程序代碼：check_lq(){ad_start()。 電機(jī)控制模塊軟件設(shè)計本設(shè)計采用單片機(jī)主控芯片控制繼電器外圍電路，用于驅(qū)動電機(jī)的啟動與關(guān)停。第二階段是數(shù)據(jù)的提取過程，由于P0 口做輸入時的特性，首先軟件上將P0口寄存器置為 0xFF，延遲適當(dāng)時間后adRD復(fù)位，輸出A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，隨之通過P0口讀入數(shù)據(jù)，還原adRD為高，該階段結(jié)束。} A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換的控制變量有兩個，即adWR與adRD ；上文中已說明了它的功能，故不再重復(fù)。_nop_()。_nop_()。_nop_()。_nop_()。0x3c調(diào)用相應(yīng)子程序是否圖 42 鍵盤程序流程圖安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 此首先置控制引腳高電平，延遲幾個時鐘周期待信號穩(wěn)定，P0口輸出處理后的數(shù)據(jù)，同樣延遲幾個時鐘周期待信號穩(wěn)定，控制引腳置低電平，數(shù)據(jù)鎖存，顯示輸出。它的特點(diǎn)是在ALE輸入信號的下降沿到來時鎖存信號，因Key_value=P3amp。}} 顯示模塊的軟件設(shè)計由于使用了靜態(tài)鎖存顯示，需要對顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后進(jìn)行鎖存控制。}else break。0x3c)){manage_key5()?！璫ase 0x1c:delay(30000)。break。 /*調(diào)用延時子程序*/if(Key_value==(P3amp。0x3c。void judge_key(void){uchar Key_value=0。在程序查詢方式下，通過I/O端口讀入按鍵狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時，相應(yīng)的端口變?yōu)榈碗娖?，這樣通過讀入I/O口狀態(tài)判斷是否有按鍵按下。return play。mid=(quotientac)/10。if(ac2)quotient++。ac = num%5。為了將這個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為為壓縮BCD碼，再將 ，1 10/n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。對8位A/D轉(zhuǎn)換器而言，其十六進(jìn)制、相對滿偏電壓比率、相對電壓幅值的關(guān)系對應(yīng)如表42：表42 A/D轉(zhuǎn)換幅值數(shù)據(jù)關(guān)系對照表滿刻度比率 相對電壓幅值Vref= 二進(jìn)制高四位 低四位 高四位電壓 低四位電壓F 1111 15/16 15/256 E 1110 14/16 14/256 D 1101 13/16 13/256 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 C 1100 12/16 12/256 B 1011 11/16 11/256 A 1010 10/16 10/256 9 1001 9/16 9/256 0 1000 8/16 8/256 7 0111 7/16 7/256 6 0110 6/16 6/256 5 0101 5/16 5/256 4 0100 4/16 4/256 3 0011 3/16 3/256 2 0010 2/16 2/256 1 0001 1/16 1/256 0 0000 0/16 0/256 綜上，電壓幅值與液位高度在數(shù)值上是相等的。具體分為以下幾個模塊列表描述。主程序流程圖如圖41所示。本設(shè)計使用KEIL C51 μVision3為開發(fā)編譯環(huán)境，使用 C語言編寫程序，實(shí)現(xiàn)各模塊功能設(shè)計。用C語言進(jìn)行51系列單片機(jī)程序設(shè)計是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。它兼顧了多種高級語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。然而匯編語言指令卻有程序的可讀性低，程序開發(fā)人員的開發(fā)時間長與開發(fā)難度大，程序移植性差等缺點(diǎn)。電源指示燈設(shè)計如圖315。設(shè)計電路如圖314。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)計繼電器電路設(shè)計。定義 RE 和 DE 連接在一起的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號為 E，接入單片機(jī)P1 口，用于發(fā)送與接收的轉(zhuǎn)換。由于 MAX485 為半雙工通信方式，不能同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，只能通過圖 312 MAX485 引腳圖金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 20 控制 RE 和 DE 引腳的狀態(tài)來進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。根據(jù)以上參數(shù)分析，設(shè)計電路如圖311：Vcc 20CLK R 19DB0 18DB1 17DB2 16DB3 15DB4 14DB6 12DB5 13DB7 11CS1RD2WR3CLK IN4INTR5Vin(+)6Vin()7A GND8Vref9D GND10ADC0804U9ADC0804R410kR61kR71kVCCR510kC4150pFAD_WRAD_RDVCCAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD712JP2JPR810kVCCS2SWSPDT圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換單元電路圖 通信單元硬件設(shè)計MAX485僅有8個管腳，電路設(shè)計比較簡單。因此，液位高度xUNI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。由于被測阻抗兩端電壓正比于被測電阻，可把被測阻抗轉(zhuǎn)換為電壓測量。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。設(shè)計滿偏電壓為5V，則VREF輔助參考電壓為5V/2=，在10%的誤差范圍內(nèi)，無需過分苛刻參考電壓的電壓源，由于系統(tǒng)中DC5V供電，采用兩只相同阻值電阻分壓。DB0~DB7 8位的數(shù)字輸出。AGND,DGND 模擬信號以及數(shù)字信號的接地。VIN(+) VIN() 差動模擬電壓輸入。CLK IN，CLK R 時鐘輸入或接振蕩元件（R，C）頻率約限制在100kHZ~1460kHZ，如果使用 RC電路則其振蕩頻率為1/（ ）。/RD為高電平時， DB0~DB7處于高阻抗：/RD為低電平時，數(shù)據(jù)才會輸出。以下是ADC0804管 腳及功能的介紹：/CS 芯片選擇信號。根據(jù) DS1302的特點(diǎn)，設(shè)計電路如圖39：金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 18 圖 39 時間單元電路在實(shí)際應(yīng)用中，起控制、輸入輸出的三個端口上拉較弱，容因產(chǎn)生信號串?dāng)_，因此加上了上拉電阻與單片機(jī)P1口相連，加強(qiáng)信號的穩(wěn)定性；為了保證時鐘的可靠性，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，時鐘能夠繼續(xù)保持運(yùn)行。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端。上電運(yùn)行時，在Vcc≥ 之前，RST必須保持低電平。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋，Vcc2供電，當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。 時間單元硬件設(shè)計DS1302 因其較小的體積，占用 I/O 口資源少等特點(diǎn)，是常用的時間芯片。74LS273 也可以作為地址鎖存器來用，作鎖存器時，對 273 來說，1（CLR）腳必須接高電平，ALE 信號經(jīng)過反相后接 11 腳（因?yàn)閱纹瑱C(jī)的 ALE 信號是以下降沿方式出現(xiàn)）對 373 來說，1 腳接低電平，保證使能，11 腳直接接單片機(jī)的 ALE 信號。圖 35 顯示部分電路圖金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 該模塊中使用的兩個芯片管腳功如圖 36：在 62256 中，A0~A14 管腳為地址總線，共 15 位，尋址范圍可達(dá)到32kB； I/O0~I/O7 為 8 位三態(tài)雙向數(shù)據(jù)接口；Vcc，Vss 為電源和地；CS 是片選接口，低電平有效；OE/WE 分別是讀選通和寫選通數(shù)據(jù)輸入輸入線，低電平有效。根據(jù)以上的設(shè)計思路，設(shè)計電路圖如圖35： 存儲單元硬件設(shè)計存儲模塊的硬件設(shè)計比較簡單，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。a~g 用于共陽極數(shù)碼管的相應(yīng)管腳的連接。74LS47上BI/ROB，LI，RBI引腳為控制引腳，主要用于測試和脈沖控制，均為低電平有效，設(shè)計上不適用此項(xiàng)功能，因此均接高電平。圖 33 系統(tǒng)按鍵電路 顯示單元硬件設(shè)計在顯示單元上，使用了74LS273帶公共時鐘復(fù)位八位觸發(fā)器與74LS47共陽極BCD顯示譯碼驅(qū)動芯片。其作用就是通過按動它們實(shí)現(xiàn)對高低警戒金小龍：基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 液位的設(shè)置。系統(tǒng)按鍵電路如圖33所示。它是將每個獨(dú)立按鍵按一對一的方式直接接到單片機(jī)的I/O口上，通過程序掃描查詢方式實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)系統(tǒng)交互的。 按鍵設(shè)計鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個很關(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。根據(jù)電路設(shè)計規(guī)范和AT89S52芯片手冊，設(shè)計時鐘電路與復(fù)位電路如圖32：圖 32 復(fù)位電路及時鐘電路圖中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號RST 連接單片機(jī)RST 引腳，具有上電復(fù)位與手動復(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 30pF匹配電容使晶振起振。要使單片機(jī)按照設(shè)計要求正常工作，完整單片機(jī)最基本的工作要求，考慮到系統(tǒng)無需精確地定時功能，且為了方便串口通信波特率的計算，供系統(tǒng)時鐘。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。FLASH存儲器編程時，該引腳加上＋12V 的編程允許電源Vpp ，當(dāng)然安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。PSEN——程序儲存允許（PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG ）。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。表31 端口引腳第二功能端口號 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/計數(shù)器0) T1(定時/計數(shù)器1) 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)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。作為輸入使用時，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：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時，P2口送出高八位地址。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外， （ ）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下所示：? 在FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1口接收低8位地址字節(jié)。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對P0 端口寫“1” 時，引腳用作高阻抗輸入。P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。根據(jù)以上的參數(shù)，結(jié)合設(shè)計的演示性，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。是指繼電器允許加載的電壓和電流。這時的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。而對于線圈所加的工作電壓，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)：1) 額定工作電壓。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。 電機(jī)控制模塊設(shè)計方案由于設(shè)計中沒有規(guī)定水泵電機(jī)的參數(shù)規(guī)格，而且不同型號的水泵參數(shù)不盡相同，電氣參數(shù)的不同使得在電路上的設(shè)計差異較大，因此在此僅作理論演示。采用單一電源＋5V 工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。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