【正文】 我堅(jiān)信信在你們的關(guān)懷和幫助下，我能順利完成論文答辯、順利畢業(yè)！路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索。在此謹(jǐn)向 徐 老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)還可以應(yīng)用于其他參數(shù)的測量和控制，具有一定的通用性。本系統(tǒng)采用了無線射頻測量的方式，對測量點(diǎn)的選擇就可以具有很大的靈活性，采用了半導(dǎo)體硅壓力傳感器， 能夠以簡單的方式實(shí)現(xiàn)水位的連續(xù)測量和控制。 [21] 根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到： 水位測量范圍： 0 – 5米 測量精度： 177。水位無線測量與控制的距離與 MS303S、 MS303R 的射頻組件的工作電壓和發(fā)射、接收天線有關(guān)，適當(dāng)增加工作電壓和天線的長度，可以增加測量的距離 。 0500Hz的頻率相對 05M的水位，轉(zhuǎn)換精度達(dá)到 1cm/Hz,相當(dāng)于 12位的 A/D 轉(zhuǎn)換效果 。水位相對于其他測量值而言，是一個(gè)變化緩慢的量，因此在本系統(tǒng)中沒有采用傳統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換電路，而是采用了 V/F 方式的轉(zhuǎn)換，這樣做的目的，既可以提高測量的精度，又可以簡化電路。因此 ,在 05M的測量范圍內(nèi) ,僅僅產(chǎn)生 的誤差。 采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)， CPU 要依次掃描，占用 CPU 較多的時(shí)間。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位的 I/O 口控制；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的 I/O 口線控制。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用 CPU 時(shí)間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測agdfe cb10 9 8 7 6g f G N D a be d G N D c dp1 2 3 4 5VDVD＋ 5 V( a )( b ) ( c )dp東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 22 和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。如要顯示 “0” ，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（即 3FH）， 依此類推。字型碼各位定義為：數(shù)據(jù)線 D0 與 a 字段對應(yīng)， D1 與 b 字段對應(yīng) ?? ，依此類推。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。通 常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 21 圖 214 LED原理圖 b. 數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的 8個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起。數(shù) 碼管的外形結(jié)構(gòu)如下圖所示。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示； LED 十六段顯示器用于字符顯示。 通過 P0 口傳輸數(shù)值 編碼 ,顯示 小數(shù)數(shù)值 ， 通過P2口傳輸數(shù)值編碼，顯示整數(shù)數(shù)值 （見下圖） 。 但是對于這個(gè)設(shè)計(jì)來說，只要能顯示就可以了，而且 LED 數(shù)碼顯示相對來說比較簡單，方便設(shè)計(jì)，簡化電路。 2. 4 顯示模塊 顯示模塊設(shè)計(jì) 對于單片機(jī)來說 ，顯示方法有兩種 LED 數(shù)碼顯示和點(diǎn)陣顯示。因此這種電路應(yīng)用非常廣泛。集成電路內(nèi)部含有振蕩電路，不用再外加晶振。 VD502 VD5027的管腳排列見圖 211。第 17腳是輸出端。當(dāng)VD5026 發(fā)出的地址編碼與 VD5027 預(yù)置的編碼相同時(shí)，則在 VD5027 的第 10腳 ~13 腳有數(shù)據(jù)輸出，該輸出信息與 VD5026 的第 10~第 13 腳所置的數(shù)據(jù)相同。 GNDA0A1A2A3A4A5A6A7VSS D0D1D2D3數(shù)據(jù)輸入OSC1OSC2輸出 vtVDDVD5027*5027A0A1A2A3A4A5A6A7VSS A8A9A10A11TEOSC1OSC2數(shù)據(jù)輸出VDDVD5026*5026 圖 211 502 5026引腳圖 VD5027 接收解碼器有相應(yīng)于 VD5026 的 12 位信息。第 15腳、第16 腳是一個(gè)內(nèi)置振蕩器，外接幾十到幾百千歐的電阻即可產(chǎn)生振蕩，振蕩頻率為fosc=1600/R（ KHz），式中 R 為外接電阻，單位為千歐。本文要介紹的是 VD5026 與 VD5027 配合應(yīng)用， VD5026的第 10~第 13 腳用作數(shù)據(jù)輸入線，根據(jù)需要這幾個(gè)腳可以置 “0” 或置 “1” 。在這種情況下可以組成 47=16384 個(gè)編碼。如果需要更多的編碼，可將輸入端改為 4態(tài)連接方式，這時(shí)第 1腳是第 4種狀態(tài)的公共連接腳，第 2腳 ~第8腳與第 1腳連接時(shí)為第 4種狀態(tài)。 VD5026 編碼器是一種 8 位編碼發(fā) 射器。前者是編碼器，后者是譯碼器?？梢岳?T觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)（如圖） ,當(dāng)來一個(gè)高電平時(shí)，開啟水泵，來兩個(gè)高電平時(shí)，關(guān)閉水泵 (如圖 29所示 )。如果控制端的地址編碼與 ED5027 解碼器的編碼地址相同，就輸出一個(gè)高電平，去控制水泵的控制電路，用于水泵的啟動(dòng)和停止。它接收到控制裝置 發(fā)來的無線電信號(hào)后，輸入到 ED5027 解碼器。 圖 28是無線水位 水泵 控制框圖。 VSS:GND 接地。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)。 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。在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031 單片機(jī)內(nèi)部是沒有 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。 擴(kuò)展外部 ROM:當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過 0FFFH(8051)1FFFH(8052)時(shí)自動(dòng)讀取外部 ROM。 4).外接 ROM 時(shí)，與 ROM 的 OE 腳相接。 2).外部 ROM 讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次 。 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部 ROM時(shí) PSEN 低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作 。從這里我們可以看到 ，當(dāng)系統(tǒng)沒有進(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。當(dāng) ALE是低電平時(shí)， P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 (在后面關(guān)于擴(kuò)展的課程中我們就 會(huì)看到 8051 擴(kuò)展 EEPROM 電路，在圖中 ALE 與 74LS373 鎖存器的 G相連接，當(dāng) CPU 對外部進(jìn)行存取時(shí)，用以鎖住地址的低位地址，即 P0 口輸出。 當(dāng)作為輸入時(shí)，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果 P0口如果作為輸入時(shí)，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個(gè)上拉電阻才能有效。 P3口有兩個(gè)功能： 除了作為 I/O 使用外 (其內(nèi)部有上拉電阻 ),還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。 P2口有兩個(gè)功能： ，當(dāng)作地址總線使用 。 口位結(jié)構(gòu)圖 ： 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 圖 2 7口位結(jié)構(gòu)圖 這 4 個(gè) I/O 口具有不完全相同的功能 P0口有三個(gè)功能： 時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線 (如圖 1中的 D0~D7 為數(shù)據(jù)總線接口 ) ，當(dāng)作地址總線 (如圖 1中的 A0~A7 為地址總線接口 ) ，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 l ~ P2 口 8位雙向口線 (在引腳的 21~28 號(hào)端子 )。 12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221RSTRX D/ P3 .0TX D/ P3 .1IN T0 /P 3. 2IN T1 /P 3. 3T0 /P 3. 4T1 /P 3. 5WR /P 3. 6RD /P 3. 7XT AL 2XT AL 1V SSV CCP0 .0 /A D 0P0 .1 /A D 1P0 .2 /A D 2P0 .3 /A D 3P0 .4 /A D 4P0 .5 /A D 5P0 .6 /A D 6P0 .7 /A D 7EA/V PPAL E/ PR OGPSENP2 .7 /A 15P2 .6 /A 14P2 .5 /A 13P2 .4 /A 12P2 .3 /A 11P2 .2 /A 10P2 .1 /A 9P2 .0 /A 88 0 3 18 0 5 18 7 5 1 圖 2 6單片機(jī)引腳圖 l ~P0. 7 P0 口 8位雙向口線 (在引腳的 39~32 號(hào)端子 )。 ，適用于布爾處理的位處理機(jī)。 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 根 I/O 接口線。 ROM， 128 RAM。 NEC 的銷售策略 著重于服務(wù)大客戶，并投入相當(dāng)大的技術(shù)力量幫助大客戶開發(fā)產(chǎn)品。 16 位以上單片機(jī)采用內(nèi)部倍頻技術(shù)，以降低外時(shí)鐘頻率。這種結(jié)構(gòu)是在 90 年代開發(fā)出來的綜合了半導(dǎo)體集成技術(shù)和軟件性能的新結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得在 8 位微處理器市場上 AVR 單片機(jī)具有最高 MIPS mw 能力 。 Microchip 強(qiáng)調(diào)節(jié)約成本的最優(yōu)化設(shè)計(jì)、使用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。由美國 Microchip 公司推出的 PIC 單片機(jī)系列產(chǎn)品，已有三種系列多種型號(hào)的產(chǎn)品問世，從電腦的外設(shè)，家電控制，電訊通信，智能儀器，汽車電子到金融電子的各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。它的主要產(chǎn)品是 16C 系列 8位單片機(jī)， CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu)，僅 33 條指令，其高速度，低電壓，低功耗，大電流LCD 驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位 OTP 技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新趨勢。 MOTOROLA 單片機(jī)特點(diǎn)之一是在同樣速度下所用的時(shí)鐘頻率較Intel 類單片機(jī)低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強(qiáng)，更適合用于工業(yè)控制領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。 16 位機(jī) 68HC16 也有十多個(gè)品種。在 8 位機(jī)方面有 68HC05 和升級(jí)產(chǎn)品 68HC08。提高了速度、降低了時(shí)鐘頻率，放寬了電源電壓的動(dòng)態(tài)范圍，降低了產(chǎn)品的價(jià)格。由 于 Intel 公司在嵌入式應(yīng)用方面將重點(diǎn)放在 18 38奔騰等與 PC 類兼容的高檔芯片的開發(fā)上， 8051 類單片機(jī)主要由 Philips、三星、華邦等公司接手生產(chǎn)。這其中還不包括那些系統(tǒng)或整機(jī)廠商定制的專用單片機(jī)，及針對專門業(yè)務(wù)、專門市場的單片機(jī)品種。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU 的專用 處理器 發(fā)展而來。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成 在一塊芯片上。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、 內(nèi)存 、內(nèi)部和外部 總線 系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。通過頻率與電壓，電壓與所測壓力的線性關(guān)系，即可得到相應(yīng)的壓力值。系統(tǒng)設(shè)置 AT89C51 的 T0 為定時(shí)器， T1為計(jì)數(shù) 單 片 機(jī) ED5026 編碼器 MS303S 發(fā)射器 ED5027 編碼器 MS303R 接收器 水位顯示 發(fā)射天線 接收天線 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 器，當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號(hào)時(shí)，定時(shí)、計(jì)數(shù)同時(shí)開始，定時(shí)結(jié)束，計(jì)數(shù)也隨之結(jié)束。由于一次負(fù)跳變要用兩個(gè)機(jī)器周期，所以選用 12MHz 晶體振蕩器時(shí)，為確保電平在變化之前被采樣一次，外部計(jì)數(shù)輸入信號(hào)不能超 過 500 kHz。當(dāng)內(nèi)部定時(shí) /計(jì)數(shù)器被選定為計(jì)數(shù)模式時(shí)計(jì)數(shù)脈沖來自外部輸入引腳 P3． 4(T0)或 P3． 5(T1)。這里選用AT89C51，其包含 2 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器和 5個(gè)中斷。 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)需用單片機(jī)的一個(gè)中斷．一個(gè)定時(shí)器。讓水位上升。當(dāng)水位的測量等于或小于水位的下限水池值時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè) 1 電平信號(hào)給 ED5026 編碼器，通過 MS303S 發(fā)射信號(hào)去啟動(dòng)水泵工作，讓水位上升。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 10 圖 24單片機(jī)控制處理 原理圖