【正文】 匯編語(yǔ)言指令系統(tǒng) emc 標(biāo)準(zhǔn)一般的 8位 ,內(nèi)置的CPU 和 Flash 存儲(chǔ)單元 AT89C52 單片機(jī) ,在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 （ 5）優(yōu)先選擇經(jīng)實(shí)踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)元器件。 （ 3）研制周期短，在研制任務(wù)重、時(shí)間緊的情況下，應(yīng)考慮采用自己比較熟悉的系列、型 號(hào)。 選擇芯片及器件類型原則 （ 1）貨源充足，所選單片機(jī)芯片在國(guó)內(nèi)元器件市場(chǎng)上貨源要穩(wěn)定充足、具有成熟的開發(fā)設(shè)備。在實(shí)時(shí)性要求比較高的場(chǎng)合應(yīng)采用硬件完成。軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件完成，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)?？煽啃浴⒖垢蓴_能力與硬件系統(tǒng)自身素質(zhì)有關(guān)，必須認(rèn)真對(duì)待。 （ 2）系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配。為減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)單片機(jī)的影響，提高穩(wěn)定性，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)前加有光電隔離器，并由電磁繼電器控制電動(dòng)機(jī)的開關(guān)。 報(bào)警部分：當(dāng)液位高于由鍵盤輸入的液位上限或低于由鍵盤輸入的液位下限時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。一個(gè)接中斷口 1，另一個(gè)接至定時(shí)計(jì)數(shù)器 0，把定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 擴(kuò)展為外部中斷口。 ADC0809 和并行口擴(kuò)展芯片 8155 直接相連， ADC0809 的 A、 B、 C均接地來選擇第一路模擬通道。所以此設(shè)計(jì)選擇本方案， LM1042 液位檢測(cè)器 的具體原理圖見第三章。此外該芯片可采用線性輸入或其它 傳感器 信號(hào)作為輸入信號(hào)。 方案五： LM1042 液位檢測(cè)器 集成 芯片 LM1042 是用于檢測(cè)液位的專用 的 集成電路，內(nèi)部集成了所有控制熱阻探針、檢測(cè)熱阻探針的短路和開路所需的監(jiān)控電路，具有很強(qiáng)的功能。它體積小，具有其它大型傳感器所具有的功能，安裝使用方便且不受被測(cè)物體的顏色影響，有許多的特設(shè)功能，其供電電壓為 10～ 30V，測(cè)量范圍為 30mm～300mm，輸出電壓 0V～ 10V，輸出電流為 4mA～ 20mA，最小負(fù)載阻抗 歐，精度可達(dá)到 ，外形分為直線型和直角型。 以此也不適合在本次設(shè)計(jì)中使用。電容式液位傳感器 具有 小，容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳和調(diào)節(jié) 的優(yōu)點(diǎn)， 適用于具有腐蝕性和高壓介質(zhì)。此傳感器 容易受環(huán)境的影響而造成測(cè)量不準(zhǔn)確，且安裝不方便。投入式靜壓 咯 力和液位 傳感器準(zhǔn)確 看來 測(cè)量 ,只有借鑒大氣壓力 ,然而連接電纜通氣會(huì)受到環(huán)境的影響 ,引起氣管墻縮合、冷凝。 方案二： 投入式液位傳感器 投入式液位傳感器 是一種用于測(cè)量液位的壓力傳感器。且對(duì)裝環(huán)境也有很高要求，須垂直緊靠容器壁安裝 ,以避免相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且安裝在長(zhǎng)期連續(xù)震動(dòng)的場(chǎng)所。 方案一：非接觸式液位傳感器 非接觸式液位傳感器只能穿透非導(dǎo)體的容器壁 ,金屬容器或鍍金屬膜容器壁均無法使用。傳感器的選擇考慮到實(shí)際應(yīng)用中的諸多問題，如可靠性、穩(wěn)定性等。液位信息經(jīng)傳感器采集后送入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行控制并送液晶顯示，可用鍵盤進(jìn)行控制液位上、下限。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)由單片機(jī) AT89C5液晶顯示器、報(bào)警器、鍵盤、傳感器和其它基本外圍電路組成 。 本課題研究?jī)?nèi)容及意義 本課題采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的自 動(dòng)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)控制，經(jīng)傳感器測(cè)得液位，經(jīng) AD轉(zhuǎn)換后再送單片機(jī)處理，單片機(jī)將數(shù)據(jù)交由液晶顯示器顯示，并將所得數(shù)據(jù)與鍵盤輸入液位上下限進(jìn)行比較，以決定是否進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)上水放水等。由于 MCS51 系列單片機(jī)體積小，功能全，價(jià)廉，面向控制，開發(fā)應(yīng)用方便，因而具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，今后它仍然是工業(yè)界、科技界廣泛應(yīng)用的 8 位微控制器?；谠撓到y(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng) ,直到現(xiàn)在還被廣泛應(yīng)用 。 最成功的一次是 8031 年 ,因?yàn)橐杂⒋鸂枮橹鞯暮?jiǎn)單、可靠和良好的性能得到了許多贊揚(yáng)。程序計(jì)數(shù)器 部分是一個(gè) PC(包括 CPU),在開始執(zhí)行程序 ,PC 連接到程序的第一條指令的地址 ,然后給每一個(gè)執(zhí)行命令 ,電腦上的內(nèi)容 ,會(huì)自動(dòng)增加在指令長(zhǎng)度決定增加 ,可能是 2 或 3 指下一條指令 ,確保的起始地址指令順序執(zhí)行。單片機(jī)自動(dòng)完成任務(wù)賦予它的過程 ,也就是單片機(jī)程序執(zhí)行過程 ,即執(zhí)行的指令的過程 ,就是所謂的指示需要各種各樣的操作與單片機(jī)執(zhí)行命令的形式寫下來 ,這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)的決定 ,一條指令對(duì)應(yīng)一個(gè)基本操作 ,單芯片能執(zhí)行所有的指示 ,是單片機(jī)教學(xué)系統(tǒng) ,不同種類的單片機(jī)、指導(dǎo)體系也有所不同。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 2 單片機(jī)由 運(yùn)算器 、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片微型機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī) ， 是一種集成 的 電路 芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路 的 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU（ Central Processing Unit） 、 只讀存儲(chǔ)器 ROM（ Read Only Memory） 、 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM（ Random Access Memory） 、中斷系統(tǒng)和多種 I/O口、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。 （ 3）在運(yùn)行中可以隨時(shí)方便的修改各種各樣的運(yùn)行參數(shù)的控制值，并可以修改系統(tǒng)控制參數(shù)，方便的改變液位上、下限。液體的液位控制是近年來新開發(fā)的一項(xiàng)新的技術(shù)，它是自動(dòng)控制、微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，工業(yè)作業(yè)采用的是微機(jī)控制和原有的儀表控制，微機(jī)控制的優(yōu)勢(shì)有很多，如： （ 1）集中而直接的顯示各運(yùn)行參數(shù)和液位狀態(tài)。在工業(yè)生產(chǎn)中，有許多需要對(duì)容器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行液位控制的地方，使其高精度的保持在給定的數(shù)值。液位控制對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)等都有著重要的意義。本課題適應(yīng)了這種發(fā)展趨勢(shì)，將單片機(jī)應(yīng)用于液位自動(dòng)控制系統(tǒng)中，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)控制。煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 1 第一章 緒 論 課題背景 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)和控制技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的先進(jìn)測(cè)量控制設(shè)備、技術(shù)和方法在自動(dòng)測(cè)量控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)以其自身的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等各個(gè)領(lǐng)域。液位的測(cè)量廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能熱水器，工業(yè)鍋爐控制，農(nóng)用機(jī)水箱等。 液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都有 廣泛應(yīng)用。液位控制一般指對(duì)某一液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使其達(dá)到所要要求的精度。 （ 2）具有水體控制過程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能夠依據(jù)控制效果及時(shí)修正運(yùn)行參數(shù)，能夠有效減少人 的疲勞與失誤，從而提高生產(chǎn)過程的安全性與實(shí)時(shí)性。 本設(shè)計(jì)以水塔供水為模型，鑒于單片機(jī)液位控制裝置的重復(fù)性好、功耗低、測(cè)量準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)以單片機(jī)為基礎(chǔ)的液位控制系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)液位測(cè)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理等功能。 單片機(jī)是嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 單片機(jī)是程序 運(yùn)行中 ,可能需要修改 ,通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能。一系列的指令集 ,將成為程序 ,程序通常是順序執(zhí)行的 ,所以程序中的指令也是一個(gè)序列的存儲(chǔ)、單片機(jī)在執(zhí)行程序可以把這些指令去執(zhí)行 ,一個(gè)人必須有一個(gè)組件可以追蹤在指令的地址。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。接著在 8031 年開發(fā)了系列 MCS51 單片機(jī)系統(tǒng)。 MCS51 系列單片機(jī)適合于實(shí)時(shí)控制，可構(gòu)成工業(yè)控制器、智能儀表、智能接口、智能武器裝置以及通用 測(cè)控單元等等，目前世界上一些大半導(dǎo)體公司推出的具有 51 內(nèi)核的系列化單片機(jī)產(chǎn)品，其指令系統(tǒng)、地址空間和尋址方式、甚至連引腳功能也完全兼容。 以單片機(jī)為基礎(chǔ)的控制電路，有著價(jià)格低，體積小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，處理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使得其應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代起到了重要的推動(dòng)作用。 本課題完全可應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，由于其顯示精確，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警，自動(dòng)控制，可以省去不少人力，物力。要求：對(duì)液位傳感器采集的液位信息進(jìn)行放大、 A/D 轉(zhuǎn) 換等處理，并設(shè)計(jì)其前端數(shù)據(jù)采集與相應(yīng)的輸出控制硬件電路，完成相應(yīng)的單片機(jī)軟件控制設(shè)計(jì)。 總體設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)方案的選擇 考慮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在對(duì)器件選擇的過程，主要側(cè)重于對(duì)傳感器的選擇。以下方案是對(duì)其進(jìn)行的比較。且粘稠度高不易流動(dòng) 的液體 ,如果沾粘容器壁過多 ,可能造成非接觸式液位傳感器無法使用。因此，盡管其高靈敏度、高穩(wěn)定性，也不滿足設(shè)計(jì)的需求。 投入式壓力傳感器的基于液位傳感器測(cè)液體靜壓和高度比例的 那么 液體的基本原理 ,介紹了國(guó)外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅壓力敏感元件或陶瓷電容敏感傳感器 ,會(huì)被轉(zhuǎn)換成電子信號(hào) ,靜壓力和溫度補(bǔ)償后 ,進(jìn)入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線性校正電信號(hào)。露水滴到電子器件和傳感器上，會(huì)影響精度者輸出漂移。 方案三： 電容式液位傳感器 電容式液位傳感器利用電容兩極板間 的 電容值 的 變化 來 測(cè)量液面高低。 但也有許多缺點(diǎn)，如： 介質(zhì)和液面上部的介電常數(shù)必須保持恒 嘛呢 定才能準(zhǔn)確測(cè)量；測(cè)量范圍受金屬棒長(zhǎng)度限制；對(duì)容器材質(zhì)有較高的要求；被測(cè)介質(zhì)具有導(dǎo)電 性。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 4 單片機(jī) AT89 C52 報(bào)警電路 電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 鍵盤輸入 擴(kuò)展電路 液晶 A/D轉(zhuǎn)換液 位 方案四：超聲波傳感器 超聲波傳感器他是工業(yè)領(lǐng)域嗎的第一款在產(chǎn)品上有的按鍵設(shè)定的功能和自診斷功能的小型傳感器。此傳感器測(cè)量范圍太小，不能符合此設(shè)計(jì)要求，所以不選擇。 LM1042 使用熱阻探針技術(shù)來測(cè)量非可燃性液體液面高度，能提供一正比于液位高度的輸出，可進(jìn)行單次或重復(fù)測(cè)量，所有控制熱阻探針、檢測(cè)熱阻探針的短路和開路所需的監(jiān)控電路都集成在LM1042 芯片內(nèi)部。 LM1042液位檢測(cè)器 可以選擇熱阻或線性信號(hào)作為輸入 ,具有 集成有熱阻探針的控制電路 ，LM1042 液位檢測(cè)器在復(fù)位時(shí)切換，延時(shí)功能可避免瞬態(tài)信號(hào)的影響 ，另外 LM1042 液位檢測(cè)器具有探針短路、開路檢測(cè)功能 。 總體方案簡(jiǎn)介 測(cè)量部分：液位傳感器采用 LM1042 液位檢測(cè)器 ，并在端口接 ADC0809 的一個(gè)模擬量通道。 鍵盤部分：鑒于鍵盤并不常用，所以上下限的輸 入采用中斷方式。 顯示部分：該部分由液晶顯示器 1602 實(shí)現(xiàn)液位的顯示，液晶顯示器上顯示液位的值。 控制部分：當(dāng)液位高于由鍵盤輸入的液位上限時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開閘放液體；當(dāng)液位低于液位下限時(shí)，單片機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)上液體。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 5 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 硬件設(shè)計(jì)概要 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)原則 一般在系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則： （ 1）盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，且符合單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的常規(guī)用法。 （ 3）可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)不可缺少的一部分。 （ 4）硬件結(jié) 構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用程序設(shè)計(jì)一起考慮。但“軟化”的結(jié)果也許會(huì)使響應(yīng)時(shí)間比硬件的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。 （ 5）單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。 （ 2）標(biāo)準(zhǔn)化，盡量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部標(biāo)準(zhǔn)（ GJB、 GB、 SJ）的通用、技術(shù)成熟元器件。 （ 4）性價(jià)比要高，在保證性能指標(biāo)情況下，所用芯片價(jià)格要盡可能低，使系統(tǒng)有較高的性價(jià)比。不允許選購(gòu)被市場(chǎng)淘汰的產(chǎn)品。 AT89C52 是一種高效微控制器 ,因?yàn)榇罅康那度胧娇刂葡到y(tǒng)提供了一種靈活性高和低價(jià)格的計(jì)劃。液晶顯示器與厚度薄 ,適于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn) ,已被廣泛應(yīng)用于便攜式電腦、數(shù)碼相機(jī)、 PDA 移動(dòng)通訊工具 ,等。 4分和 8 位數(shù)據(jù)傳輸。國(guó)際知名化妝品牌提供化妝品陳列 DDRAM 發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)緩存 ,性格和個(gè)性 CGRAM CGROM 發(fā)電機(jī) ,可以使用 CGRAM 儲(chǔ)存自己定義的 8 8的 5種最圖形字符點(diǎn)陣字模數(shù)據(jù)。顯示開 /關(guān) ,光標(biāo)開 /關(guān) 。光標(biāo)移動(dòng) 。 （ 3） A／ D轉(zhuǎn)換器的選擇 A / D 轉(zhuǎn)換器件和芯片單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集普通的外部設(shè)備。選擇 A / D 轉(zhuǎn)換器件需要考慮本身的質(zhì)量和應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 8 路轉(zhuǎn)換開關(guān)可以直接連接八個(gè)單端輸出模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。 本設(shè)計(jì)中用到的其它硬件元器件將在下一章中詳細(xì)介紹。 根據(jù)系統(tǒng)軟件的總體構(gòu)思，按照先粗后精的方法，把整個(gè)系統(tǒng)軟件劃分成多個(gè)功能獨(dú)立、大小適當(dāng)?shù)哪K。最后再將各個(gè)模塊連接成 — 個(gè)完整的程序進(jìn)行總的調(diào)試。軟件模塊結(jié)構(gòu)框圖如下： 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 7 圖 22 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖 第三章 硬件電路原理 AT89C52 51 系列單片機(jī) AT89C52 的模型 ,它是由 ATMEL 公司生產(chǎn)的。 AT89C52 的主要功能特點(diǎn) ： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 主程序 初始化模塊 數(shù)據(jù)采集模塊 電