【正文】 圖43 液位檢測(cè)流程圖 通信協(xié)議及通信模塊軟件設(shè)計(jì)1) 通信協(xié)議為了使PC上位機(jī)與設(shè)備實(shí)現(xiàn)有意義的通信，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的通信協(xié)議。key=1。amp。makemark(1)。 key==1){RELAY=1。if(prelq=uplq amp。_nop_()。_nop_()。其程序流程圖如圖43所示。兩個(gè)階段中可加如適當(dāng)?shù)难舆t，以滿足ADC0804 100ns的轉(zhuǎn)換時(shí)間。該模塊分為兩個(gè)階段，第一階段是為A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制，通過(guò)adWR復(fù)位→延遲→置位完成。DIS=1。_nop_()。P0=dis_transform(prelq)。_nop_()。液位顯示部分程序簡(jiǎn)略如下：display(){DIS=0。硬件設(shè)計(jì)中使用了74LS273鎖存數(shù)據(jù)。default:break。break。if(Key_value==(P3amp。} /*調(diào)用子函數(shù)*/else break。0x3c)) /*進(jìn)行判斷按鍵是否為干擾*/{manage_key2()。 /*讀取鍵值*/switch（Key_value）{case 0x38:delay(30000)。Key_value=P3amp。0x3c圖42 鍵盤(pán)程序流程圖調(diào)用相應(yīng)子程序下面給出鍵盤(pán)掃描的主程序，其分支程序省略。查詢式鍵盤(pán)的程序流程圖如下：鍵盤(pán)管理程序入口Key_value=P3amp。} 按鍵部分軟件設(shè)計(jì)由于使用的按鍵較少，所以本文采用了獨(dú)立式鍵盤(pán)，即每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根口線。play=ac+mid*16。ac=quotient%10。quotient = (numac)/5。顯示轉(zhuǎn)換部分程序簡(jiǎn)略如下：uchar dis_transform(uchar num){uchar ac, quotient, play, mid 。為了通過(guò)LED直觀顯示液位高度，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的思路如下：設(shè)輸入8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)為，的商即為以分米為單位的液位高度數(shù)據(jù)，余數(shù)為以厘米為單位的數(shù)據(jù)，由于顯示位數(shù)僅為2位，最低位為分米，固使用“二舍三入”的辦法保留分米單位的整數(shù)倍數(shù)據(jù)。表41 初始化參數(shù)及含義模塊變量/端口初始值功能控制端口初始化adRD/1A/D轉(zhuǎn)換芯片數(shù)據(jù)讀入控制，初始為不讀入adWR/0A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換控制，初始為停止E/0通信接收發(fā)送控制，初始為接收DIS/0顯示數(shù)據(jù)鎖存控制，初始為保持RELAY/1繼電器控制，初始狀態(tài)為斷開(kāi)波特率發(fā)生器初始化TMOD0x22單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在方式二SCON0x40串行口為8位UART工作方式TH10xf4波特率設(shè)置為4800bpsTL10xf4IE0禁止定時(shí)器中斷TR11啟動(dòng)定時(shí)器REN1允許串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)間初始化sec0x00初始化系統(tǒng)時(shí)間為2011年1月1日0時(shí)0分0秒星期六其中sec,min,hr,date,mon,day,year依次為秒、分、時(shí)、日、月、星期、年min0x00hr0x00date0x01mon0x01day0x06year0x11數(shù)據(jù)參數(shù)初始化xmark0x7531數(shù)據(jù)存儲(chǔ)狀態(tài)標(biāo)志字節(jié)指針numtab0x0001數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)指針uplq0xCF高液位警戒高度，初始值downlq0x10低液位警戒高度，初始值初始化過(guò)程中，調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換模塊獲得首次液位數(shù)據(jù)，同時(shí)將其顯示，完成初始化工作開(kāi)始CPU初始化參數(shù)設(shè)定是否有按鍵采樣子程序顯示實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)處理子程序控制電機(jī)啟停按鍵處理是否圖41 主程序流程圖 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(jìn)制碼，因此在實(shí)現(xiàn)顯示之前需要編碼的轉(zhuǎn)換。 系統(tǒng)初始化該模塊在系統(tǒng)上電開(kāi)機(jī)時(shí)將系統(tǒng)端口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、標(biāo)志位、指針、地址等賦予有含義的值。 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序的功能主要是完成對(duì)單片機(jī)的初始化，設(shè)置警戒液位的上下限，實(shí)時(shí)顯示液位值以及鍵盤(pán)掃描等工作。KEIL C51開(kāi)發(fā)工具套件可用于匯編C語(yǔ)言程序、匯編源程序，鏈接和定位目標(biāo)文件和庫(kù)，創(chuàng)建HEX文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充。C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。圖314 繼電器部分電路圖圖315 電源指示燈電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境8051系類單片機(jī)共擁有111條系統(tǒng)指令，可實(shí)現(xiàn)51種基本操作。為了防止電源尖峰脈沖引發(fā)的噪聲干擾以及高頻信號(hào)線間的耦合干擾，在電源入口處及芯片頂端或底端，接入去耦電容，以增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于使用單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)電流較弱，不滿足繼電器吸合電流參數(shù)的要求，所以需使用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器吸合。A，B端為發(fā)送接收差分信號(hào)端，一般需在A,B端之間加匹配電阻，匹配電阻為120Ω。為了節(jié)省單片機(jī)I/O口資源，將RE和DE引腳連在一起，輸入低電平時(shí)，MAX485處于接收狀態(tài)；輸入高電平時(shí)，其處于發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)。圖312 MAX485引腳圖RO引腳接到單片機(jī)串口接收引腳RXD（），DI引腳接到單片機(jī)串口發(fā)送引腳TXD（）。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程，使用系統(tǒng)內(nèi)部5V電壓作為模擬輸入，VIN()直接接地，通過(guò)接入傳感器分壓將阻抗轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接入電位器可實(shí)現(xiàn)模擬輸入。即 （32）式中，是轉(zhuǎn)化電壓，恒定電流，為被測(cè)電阻，為比例系數(shù)。常用的阻抗電壓轉(zhuǎn)換法如歐姆法。系統(tǒng)中使用10K電阻與150pF電容組成RC振蕩電路，根據(jù)技術(shù)手冊(cè)計(jì)算公式： （31）其振蕩頻率約為606kHz，滿足芯片要求。VCC 電源供應(yīng)以及作為電路的參考電壓。VREF 輔助參考電壓。輸入單端正電壓時(shí),VIN()接地；而差動(dòng)輸入時(shí),直接加入VIN(+) VIN()。/INTR 中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出,低地平動(dòng)作。/WR 用來(lái)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制輸入，相當(dāng)于ADC的轉(zhuǎn)換開(kāi)始（/CS=0時(shí)），當(dāng)/WR由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，轉(zhuǎn)換器被清除；當(dāng)/WR回到高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換正式開(kāi)始。/RD 外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換單元硬件設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換模塊是系統(tǒng)中較為重要的一部分，由于涉及到模擬部分，A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。SCLK始終是輸入端，用來(lái)輸入串行時(shí)鐘信號(hào)。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。如果傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次傳輸，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST輸入有兩種功能：首先RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。X1和X2是振蕩源接口。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中電壓較大者供電。此次設(shè)計(jì)采用DIP8封裝，管腳功能如圖38：圖38 DS1302引腳圖其中Vcc1為后備電源，Vcc2為主電源。按照常規(guī)的連接方法設(shè)計(jì)電路圖37如示。圖36 62256引腳圖圖37 存儲(chǔ)的單元電路74LS373引腳位置和功能與74LS273差異不大，區(qū)別在于其1腳是輸出使能（OE），是低電平有效，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，不管輸入11118如何，也不管11腳（鎖存控制端，G）如何，輸出2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)（或者叫浮空狀態(tài)）；當(dāng)1腳是低電平時(shí)，只要11腳（鎖存控制端，G）上出現(xiàn)一個(gè)下降沿，輸出2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳11118的狀態(tài)。上文中已敘述，使用32KRAM作為存儲(chǔ)芯片，因此選用與51系列兼容的62256隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。為了保護(hù)LED數(shù)碼管，在74LS47與LED之間添加限流電阻，以滿足數(shù)碼管的工作需要。A0~A3是BCD輸入，分解74LS273輸出的高、低四位。兩個(gè)芯片的管腳圖如圖34：圖34 74LS273及74LS47引腳圖74LS273與74LS47引腳功能說(shuō)明：74LS273:1腳是復(fù)位CLR，低電平有效，當(dāng)1腳是低電平時(shí)，輸出腳2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部輸出0，即全部復(fù)位；當(dāng)1腳為高電平時(shí)，11(CLK)腳是鎖存控制端，并且是上升沿觸發(fā)鎖存，當(dāng)11腳有一個(gè)上升沿，立即鎖存輸入腳11118的電平狀態(tài)，并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）上。具體來(lái)說(shuō)，SS4分別實(shí)現(xiàn)數(shù)字的增一與減一，SS5則作為高低警戒液位的模式選擇和確認(rèn)鍵。下圖中，S2~S5便是控制顯示用的按鍵。在程序查詢方式下，通過(guò)I/O端口讀入按鍵狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的I/O端口變?yōu)榈碗娖?，而未被按下的按鍵在上拉電阻作用下為高電平，這樣通過(guò)讀I/O口的狀態(tài)判斷是否有按鍵按下?？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(pán)接口電路。由于單片機(jī)P0口作普通I/O口時(shí)不能輸出高電平，因此需接上拉電阻，實(shí)際電路中，使用8*10KΩ電阻作為上拉電阻。并附加復(fù)位電路，組成單片機(jī)最小系統(tǒng)。為了便于接下來(lái)的說(shuō)明，單片機(jī)各管腳網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)定義如圖31。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。EA/VPP——外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H~FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE/PROG——當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。RST——復(fù)位輸入。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。l 引腳號(hào)第二功能：（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI （在系統(tǒng)編程用） MISO （在系統(tǒng)編程用） SCK （在系統(tǒng)編程用）P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。在FLASH編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。第3章 硬件電路設(shè)計(jì) AT89S52硬件設(shè)計(jì)AT89S52引腳定義及功能介紹如圖31。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。5) 觸點(diǎn)切換電壓和電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。4) 釋放電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。3) 吸合電流。2) 直流電阻。是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。選用繼電器作為電機(jī)控制的元件。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS485芯片。因RS485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。而RS485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。3) RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。接口信號(hào)電平比RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。典型的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)是RS232和RS485，它們定義了電壓，阻抗等，但不對(duì)軟件協(xié)議給予定義。利用該接口，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)的通信。量化間隔： （21）絕對(duì)量化誤差： （22）相對(duì)量化誤差： （23）在液位傳感器誤差與參考電壓誤差不大的情況下，ADC0804是完全滿足設(shè)計(jì)誤差要求的。6) 線性度實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移