【正文】 擴(kuò)展RAM、CAN接口、I2C接口、SPI接口、USB接口。例如速度、程序存儲(chǔ)器容量、I/O引腳數(shù)量等。因而，選擇一個(gè)合適的單片機(jī)有時(shí)真的不太容易，要考慮的方面太多。 主控模塊設(shè)計(jì)方案單片機(jī)作為主控模塊，使得在對(duì)單片機(jī)選型上有了較大的空間。通過鍵盤設(shè)置液位高、低和限定值以及強(qiáng)制報(bào)警值。工作過程如下：當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí),引起連接在水位底部軟管管內(nèi)的空氣氣壓變化,氣壓傳感器在接收到軟管內(nèi)的空氣氣壓信號(hào)后,即把變化量轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)水位控制系統(tǒng)，要求選擇合適的水位傳感器及電磁閥，當(dāng)設(shè)定完水位后，系統(tǒng)根據(jù)水位情況控制電磁閥的開啟和關(guān)斷。這種控制方式是通過安裝在水泵出口管道上的壓力傳感器,把出口壓力變成標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)電信號(hào)的模擬信號(hào),經(jīng)過前置放大、多路切換、A／D變換成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī),經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算和給定參量的比較,進(jìn)行PID運(yùn)算,得出調(diào)節(jié)參量。存在問題是精度不高,不能進(jìn)行數(shù)值顯示,另外很容易引起誤動(dòng)作,且只能單獨(dú)控制,與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信較難實(shí)現(xiàn)。兩種方式的實(shí)現(xiàn)如下： (1)簡(jiǎn)單的機(jī)械式控制方式。并能通過調(diào)試。1．3 本課題主要研究?jī)?nèi)容利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)水位控制系統(tǒng)，要求選擇合適的水位傳感器及電磁閥，當(dāng)設(shè)定完水位后，系統(tǒng)根據(jù)水位情況控制電磁閥的開啟和關(guān)斷。在液位測(cè)量這一領(lǐng)域中，如江河湖海、城市用水等方面，大量數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間，多網(wǎng)點(diǎn)的采集記錄分析具有普遍的意義。在某些工業(yè)控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的測(cè)量這一基本功能已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，往往需要對(duì)大批數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)其進(jìn)行后期處理分析，實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制、工藝改善、資源優(yōu)化等一系列工作。光纖液位測(cè)量有以下優(yōu)點(diǎn)：精度高、靈敏度好、抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好、檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)無電、光路有抗擾性以及便于與計(jì)算機(jī)連接，便于與光纖傳輸系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)等。●光纖測(cè)量法光纖液位檢測(cè)是近年來出現(xiàn)的一種新技術(shù)。液位傳感器不和被測(cè)介質(zhì)接觸，不受被測(cè)介質(zhì)影響，也不影響被測(cè)介質(zhì)，故適用范圍廣泛。●非接觸式測(cè)量法非接觸式測(cè)量法包括超聲波法、調(diào)制型光學(xué)法、微波法等。在此基礎(chǔ)上可以把電容量轉(zhuǎn)化為電壓、相移、頻率、脈寬等物理量，再進(jìn)行測(cè)量。本方法所使用的電容通常由兩塊圓柱形極板或一個(gè)探極與罐壁構(gòu)成。1．2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展液位測(cè)量的方法比較多，依據(jù)測(cè)量方式的不同可分為接觸式與非接觸式兩種類型。隨著國(guó)家工業(yè)的迅速發(fā)展，液位測(cè)量技術(shù)被廣泛應(yīng)用到石油、化工、醫(yī)藥、食品等各行各業(yè)中。該設(shè)計(jì)要求具有一定的智能化，可操作性和穩(wěn)定性好。隨著科技的發(fā)展，液位測(cè)量技術(shù)趨于智能化、微型化、可視化。單片機(jī)廣泛用于儀器儀表中，與不同類型的傳感器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、流量、速度、厚度、壓力、溫度等物理量的測(cè)量；在家用電器設(shè)備中，單片機(jī)已廣泛用于電視機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、電飯鍋、微波爐、洗衣、高級(jí)電子玩具、家用防盜報(bào)警等各種家電設(shè)備中。1 緒論單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展迅速而廣泛。在過程控制中，單片機(jī)既可作為主計(jì)算機(jī)，又可作為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的前端機(jī)，完成模擬量的采集和開關(guān)量的輸入、處理和控制計(jì)算，然后輸出控制信號(hào)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信、醫(yī)用設(shè)備、工商、金融、科研、教育、國(guó)防、航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)思想是用單片機(jī)做下位機(jī)，PC機(jī)做上位機(jī)，單片機(jī)和PC機(jī)相結(jié)合對(duì)水箱液位進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控。1．1 課題背景與研究意義在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常常需要測(cè)量液體液位。低溫液體（液氧、液氮、液氬、液化天然氣及液體二氧化碳等）得到廣泛的應(yīng)用，作為貯存低溫液體的容器要保證能承受其載荷；在發(fā)電廠、煉鋼廠中，保持正常的鍋爐汽包水位、除氧器水位、汽輪機(jī)凝氣器水位、高、低壓加熱器水位等，是設(shè)備安全運(yùn)行的保證；在教學(xué)與科學(xué)研究中，也經(jīng)常碰到需要進(jìn)行液位控制的實(shí)驗(yàn)裝置?！窠佑|式測(cè)量法接觸式測(cè)量法是指測(cè)量用傳感器直接與容器內(nèi)存儲(chǔ)液體相接觸，從而獲得測(cè)量參數(shù)的方法。當(dāng)液位不同時(shí)，電容器的介電常數(shù)就不同，故電容量也不同。電容式液位測(cè)量裝置通常結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適合于惡劣的工作環(huán)境，生產(chǎn)成本也不高；但電容液位測(cè)量器需要考慮溫度補(bǔ)償，且介質(zhì)的成分、水分、溫度、密度等不確定變化因素直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，另外檢測(cè)電路比較復(fù)雜，尤其是檢測(cè)微小電容量的變化。其特點(diǎn)是測(cè)量手段并不采用浮子之類的固態(tài)物，而是利用聲、光、射線、磁場(chǎng)等的能量。特別是接觸式測(cè)量裝置不能適用的特殊場(chǎng)合，如高粘度、強(qiáng)腐蝕性、污染性強(qiáng)，易結(jié)晶的介質(zhì)。根據(jù)光導(dǎo)纖維中光在不同介質(zhì)中傳輸特性的改變對(duì)液位進(jìn)行測(cè)量。目前，市面上進(jìn)行液位測(cè)量的儀表種類繁多，但是同時(shí)具有測(cè)量、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄及處理的液位測(cè)量裝置并不多。為了獲得大批量的數(shù)據(jù)，得到可靠的分析資料，往往需要長(zhǎng)期、多網(wǎng)點(diǎn)的監(jiān)控記錄。液位的變化分析，有助于人們進(jìn)一步對(duì)自然環(huán)境、天氣變化甚至是災(zāi)害預(yù)警提供可靠的支持。具體要求如下：設(shè)計(jì)單片機(jī)工作電源模塊及其復(fù)位電路選擇合適的水位傳感器，單片機(jī)通過相應(yīng)的調(diào)理電路采集當(dāng)前水位值，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電磁閥控制電路，根據(jù)水位情況控制器開啟和關(guān)斷通過鍵盤設(shè)置其預(yù)定水位畫出電路方框圖，敘述主要模塊的功能及他們之間的控制關(guān)系和數(shù)據(jù)傳輸，利用Visio軟件繪制軟件流程圖編制相應(yīng)的控制程序，并用C語言或匯編語言對(duì)軟件進(jìn)行編譯。利用protel進(jìn)行原理圖繪制，并利用Proteus進(jìn)行仿真2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較對(duì)于水位進(jìn)行控制的方式有很多,而應(yīng)用較多的主要有2種,一種是簡(jiǎn)單的機(jī)械式控制裝置控制,一種是復(fù)雜的控制器控制方式。其常用形式有浮標(biāo)式、電極式等,這種控制形式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉。 (2)復(fù)雜控制器控制方式。經(jīng)由D／A變換給調(diào)壓／變頻調(diào)速裝置輸入給定端,控制其輸出電壓變化,來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,以達(dá)到控制水位的目的。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖電機(jī)控制模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊按鍵與顯示模塊時(shí)間模塊存儲(chǔ)模塊通信模塊單片機(jī)主控模塊 圖21 系統(tǒng)總體框圖 硬件設(shè)計(jì)方案 工作原理基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的水位控制器是以AT89C51芯片為核心,由鍵盤、數(shù)碼顯示、A／D轉(zhuǎn)換、傳感器,電源和控制部分等組成。該信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大電路放大后變成幅度為0～5 V標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),送入A／D轉(zhuǎn)換器,A／D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)量,由單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,并進(jìn)行處理,根據(jù)設(shè)定要求控制輸出,同時(shí)數(shù)碼管顯示液位高度。該系統(tǒng)控制器特點(diǎn)是直觀地顯示水位高度,可任意控制水位高度。單片機(jī)在30多年的發(fā)展歷程中，形成了多公司、多系列、多型號(hào)“百家爭(zhēng)鳴”的局面。大致總結(jié)出以下幾點(diǎn)：1) 單片機(jī)的基本參數(shù)。2) 單片機(jī)的增強(qiáng)功能。3) Flash和OTP（一次性可編程）。5) 工作溫度范圍，工業(yè)級(jí)還是商業(yè)機(jī)。 7) 工作電壓范圍。8) 供貨渠道暢通。10) 燒錄器價(jià)格，能否ISP（在線系統(tǒng)編程）。12) 單片機(jī)匯編語言支持。14) 抗干擾性能好。單片機(jī)采用由Atmel公司生產(chǎn)的雙列40腳AT89C51芯片,如圖2—2所示。P1口連接一個(gè)35的鍵盤。P3口用于上、下限指示燈,報(bào)警指示燈以及用于讀寫控制和中斷等。鍵盤接口及其軟件的設(shè)計(jì)任務(wù)主要包括：是否有鍵按下的檢測(cè)并判斷鍵值，有操作則進(jìn)行延時(shí)去消抖，并根據(jù)鍵值計(jì)算出調(diào)整量送執(zhí)行機(jī)構(gòu)開啟進(jìn)水或排水閥，進(jìn)行一系列的動(dòng)作處理和執(zhí)行。顯示采用4位LED數(shù)碼顯示當(dāng)前水位測(cè)量值。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。主要特性（1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 （3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）　 （4）單個(gè)＋5V電源供電 （5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如下兩圖所示。（2）D7～D0——A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。（3）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號(hào)，ADDA為低位，ADDC為高位。在單極性輸入時(shí)，VR(+)=5V，VR()=0V；雙極性輸入時(shí)，VR(+)、VR()分別接正、負(fù)極性的參考電壓。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。（6）START——A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中。該信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。在需要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，EOC也可作為啟動(dòng)信號(hào)反饋接到START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0808/0809的輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。 電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)方案選用繼