【正文】 、 為電機和報警器的控制端口， 端口連接電機控制電路，在端口發(fā)出高電平時，會啟動 光耦合器 ，使電路中得電磁繼電器閉合，導通電機電路，使電機轉(zhuǎn)動將液體送入容器。如果在單片機起動后沒有開關閉合，那么液體直到 d位才會停止。 表 33 指示燈情況明示表 液位情況 亮狀態(tài)指示燈 液體到達 a位 D1 液體到達 b位 D1,D2 液體到達 c位 D1,D2,D3 液體到達 d位 D1,D2,D3,D4 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 11 頁 共 29 頁 圖 36 指示系統(tǒng) 液位控制系統(tǒng) 在液位進入容器時，為了可以控制液體在容器內(nèi)液位的高度，選擇 、 、 為預定液位的控制端口，在 端口、 端口、 端口接入三個開關分別限定液體 到達 a 位、 b 位和 c位，如圖 37所示。如圖 36 所示， 、 、 、 、 端口為單片機與液位位置和單片機工作指示燈的控制和通信的數(shù)據(jù)端口。 端口接 a 位， 端口 b位， 端口接 c 位， 端口接 d 位。 通過浮球液位計所傳出的電流信號，傳遞給單 片機。根據(jù)排開液體體積相等原理浮于液面，當容器的液位變化時浮球也隨著上下移動，由于磁性作用，浮球液位計的 彈 簧受磁性吸 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 10 頁 共 29 頁 合，把液面位置變化成電信號 ，通過磁耦合作用，使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，由智能轉(zhuǎn)換器將電阻變化轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA 標準電流信號，傳供給控制系統(tǒng)可實現(xiàn)液位的自動檢測、控制和記錄。感應系統(tǒng)目的就是將感應到的液位的信息傳遞給單片機，所以需要在容器中放置能夠感應出液位情況的感應器件，此系統(tǒng) 中我們選用浮球液位計。如圖 34所示， R C3 和 KEY1 組成系統(tǒng)手動按鍵復位電路。本系統(tǒng)中采用的是 12MHz 晶振，時鐘頻率為 12MHz，每個機器周期為 1us，需要加上持續(xù) 2us 以上時間的高電平。 無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。時鐘電路是由 XTAL1 和 XTAL2 之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 9 頁 共 29 頁 單片機是一個負載的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格的按時序進行工作。單片機能夠工作的最小電路還包括時鐘和復位電路。主要負責各個模塊的初始化工作，讀取并處理時間、按鍵響應、顯示等。最常用的是 P3 口線的第二功能詳見表32。例如 AT89C51 系列把芯片引腳數(shù)目限定為 40 條，但單片機為實現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠遠超過此數(shù)，因此就需要給一 些信號引腳賦以雙重功能。 VCC： +5V 電源。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。當輸入的復位信號延續(xù) 2 個機器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。當 EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限定在外部引腳名稱 引腳功能 ~ P0口 8 位雙向端口線 ~ P1 口 8 位雙向端口線 ~ P2 口 8 位雙 向端口線 ~ P3 口 8 位雙向端口線 ALE 地址所存控制信號 PSEN 外部程序存儲器讀選通信號 EA 訪問程序存儲控制信號 RST 復位信號 XTAL1 和 XTAL2 外部晶體引線端 Vcc +5V電源 Vss 地線 1 2 3 4 5 6 7 8 RST/VPD 9 RXD 10 TXD 11 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 WR 16 RD 17 XTAL2 18 XTAL1 19 VSS 20 21 22 23 24 25 26 27 28 PSEN 29 ALE/PROG 30 EA/VPP 31 32 33 34 35 36 37 38 39 VCC 40 8051 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 8 頁 共 29 頁 程序存儲器；而當 EA 信號為高電平時，則對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。在讀外部 ROM 時 PSEN 有效（低電平），以實現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。此外由于 ALE是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。引腳功能見表 31。 從上述內(nèi)容可以看出， AT89C51 雖然是一個單片機芯片，但作為計算機應該具有的基本部件它都包括，因此實際上它已是一個簡單的微型計算機系統(tǒng)了。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。全部中斷分為高級和低級共二個優(yōu)先級別。 中斷控制系統(tǒng)： AT89C51 單片機的中斷功能較強，以滿足控制應用的需要。 串行口： AT89C51 單片機有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其它設備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 定時器 /計數(shù)器： AT89C51 共有 2個 16 位的定時器 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進行控制。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前 128單元，簡稱內(nèi)部 RAM。 AT89C51的 CPU 能處理 8位二進制數(shù)或代碼。其主要特點如下： 8KB Flash ROM，可以擦除 1000 次以上，數(shù) 控制系統(tǒng) 復位、時鐘系統(tǒng) 指示系統(tǒng) 液位預選系統(tǒng) 電機與警報系統(tǒng) 感應系統(tǒng) 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 6 頁 共 29 頁 據(jù)保存 10 年。 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51單片機采用高性能的靜態(tài) 80C51 設計，并采用先進工藝制造，還帶有非易失性 Flash 程序存儲器。 AT89C51 單片機 單片機實質(zhì)上是一個芯片。 電機與報警控制電路：單片機經(jīng)過信息處理后，決定是否啟動電機和報警 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)控制主要為單片機控制。 指示系統(tǒng)：經(jīng)過單片機辨別后，顯示當前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 圖 31 硬件設計總體框圖 控制系統(tǒng)：根據(jù)輸入信息進行處理，并將控制數(shù)據(jù)傳出。 控制指令 導入液體 指示系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 電機與警報系統(tǒng) 感應系統(tǒng) 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 5 頁 共 29 頁 第 3 章 硬件設計 該系統(tǒng)硬件設計總體思想是以單片機為控制系統(tǒng)，接受感應信息并進行處理后，將控制指令傳出，對各個系統(tǒng)進行對應操作。 方案確定 綜合考慮以上方案的優(yōu)缺點以及題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設計中，我采用了第三種方案，即采用單片機來實現(xiàn)液位控制的功能為我此次設計的 方案。但精度不高，無法顯示，浪費資源，自動化程度低。但是自動化程度低，精度不高，控制響應時間慢 ，且只能單獨控制。 顯示系統(tǒng)：經(jīng)過單片機辨別后，顯示當前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 圖 23 基于單片機實現(xiàn)的液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 感應系統(tǒng)：將感應到的液位信號傳遞給單片機控制器。 導入液體 連通器 液位達標 多余液體溢出 輸送停止 人工控制 容量監(jiān)控系統(tǒng) 管道控制系統(tǒng) 液流停止 液位停止 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 4 頁 共 29 頁 方案三：采用單片機技術(shù)來實現(xiàn)液位控制的功能。在目標容器內(nèi)連接連通器，使多余的液體導入副容器，以致目標容器的液位達到目的液位。 在液體向容器內(nèi)部輸入時，通過 對容量的監(jiān)控知道容器內(nèi)的液體體積，在液體進入容器內(nèi)部的體積到達目標時，控制輸送液體的管道，使液流停止，最終達到目標液位。 圖 21 液體流入容量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 容量監(jiān)控系統(tǒng)：對進入容器的液體體積進行監(jiān)控。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 3 頁 共 29 頁 第 2 章 設計方案 方案舉例 方案一：液體流入容量控制方式。 下面將介紹一個簡單的液位控制系統(tǒng)，可用于容器內(nèi) 液體存儲，例工、農(nóng)用蓄水池，居民社區(qū)水箱等方面。 在傳統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)中，存在著自動化程度低、調(diào)節(jié)精度差的缺點，已經(jīng)不符合當今高效、低耗、低勞動強度的要求，同時會產(chǎn)生大量的污染。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。 目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它作為自動控制中的一個核心器件在小型自動控制系統(tǒng)及信號采集方面已被廣泛應用，技術(shù)也相對成熟，向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā) 展趨勢。報告詳細介紹了整個系統(tǒng)的硬件組成結(jié)構(gòu)、工 作原理和系統(tǒng)的軟件程序設計。由于 該 系統(tǒng)所用元器件較少，單片機所被占用的 I/O口不多，因此系統(tǒng)具有 較強 的可擴展性。系統(tǒng)具有簡單清晰的操作界面，能夠顯示液位高低，可進行液位預 設， 到達預定液位 后 自動關閉電機并時 報警功能。其中學生一份，指導教師一份 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計說明書 (論文 ) I 目 錄 摘 要 ...............................