【正文】 ，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下QA為低電平。 74LS164引腳圖[10]表2 74LS164的真值表輸入輸出CLEARCLOCKA BQA QB QHLXX XL L LHLX XQA0 QB0 QH0H↑H HH QAn QGnH↑L XL QAn QGnH↑X LL QAn QGn注: QA0、 QB0、QH0為在穩(wěn)態(tài)輸入條件建立之前QA 、QB 和QH相應(yīng)的電平；QAn 、QGn 為 在最近的時鐘↑轉(zhuǎn)換前QA或QG的電平，表示移1位。由于74LS164在高電平輸出時，；低電平輸出時，起輸出最大電流為8mA，不足以驅(qū)動數(shù)碼管或發(fā)光二極管正常工作，所以在本設(shè)計(jì)中外加數(shù)據(jù)緩沖器以增大驅(qū)動能力，使數(shù)碼管和二極管可以正常工作。74LS244共8個輸入輸出通道，通過門控端1G和2G來選擇其通斷。當(dāng)引腳2G為低電平時，輸入通道2A1～2A4與輸出通道2Y1～2Y4連通；當(dāng)引腳2G為高電平時，輸入通道2A1～2A4與輸出通道2Y1～2Y4截止。1個雙色二極管有3個引腳，引腳1，2均為信號“+”端，引腳3為GND端（信號“”端）。 雙色二極管外觀圖表3 雙色二極管的功能表引腳1引腳2二極管狀態(tài)00熄滅01綠色10紅色11混合顏色，其主要功能流程是：將單片機(jī)輸出的串行數(shù)據(jù)通過74LS164移位寄存器轉(zhuǎn)化并行數(shù)據(jù)，經(jīng)74LS244數(shù)據(jù)緩沖器驅(qū)動數(shù)碼管及LED顯示。兩片移位寄存器74LS164的并行數(shù)據(jù)輸出端則分別與兩片數(shù)據(jù)緩沖器74LS244的輸入端相連，兩片74LS244分別驅(qū)動數(shù)碼管和LED的顯示，RD7口作為數(shù)據(jù)緩沖器74LS244的門控信號輸出端，控制74LS244的通斷。RE0～RE1口作為地址譯碼輸出端口，用于多路開關(guān)CD4051的4路通道選擇，每一時刻只有一組共4個二極管和一個數(shù)碼管被選通，其GND端同系統(tǒng)的“地”構(gòu)成通路，其他的二極管與數(shù)碼管則不能構(gòu)成通路。不斷的發(fā)送新數(shù)據(jù)并利用CD4051循環(huán)的掃描4個通道，則所有的二極管和數(shù)碼管就會持續(xù)的發(fā)光顯示。另外由一個雙色二極管作為報警燈，RD5口與二極管引腳1相連，作為上限報警燈；RD4口與二極管的引腳2相連，作為上限報警燈。整個軟件大體可以分為初始化程序、TMR0中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序、TMR1中斷服務(wù)程序4個部分，以下分別加以描述。各部分的初始化步驟如下描述。l 將第一外設(shè)中斷屏蔽寄存器PIE1（地址為8CH）中的TMR1溢出中斷屏蔽位TMR1IE（Bit0）置位。 即：①時鐘源選擇位TMR1CS（Bit1）清零，選擇內(nèi)部時鐘源 ②分頻比選擇位T1CKPS0～T1CKPS1（Bit5～4）置位11，選擇分頻比1：8l 給TMR1計(jì)數(shù)器TMR1H（地址為0FH）、TMR1L（地址為0EH）賦初值l 將中斷控制寄存器INTCON（地址為0BH）中的全局中斷屏蔽位GIE（Bit7）置位，響應(yīng)所有外圍設(shè)備模塊產(chǎn)生的中斷請求l 將中斷控制寄存器INTCON（地址為0BH）中的外設(shè)中斷屏蔽位PEIE（Bit6）置位，開放第二級別的外圍中斷 TMR0初始化TMR0初始化步驟如下：n 通過選項(xiàng)寄存器OPTION_REG（地址為81H）設(shè)置TMR0的分頻比及時鐘 即：①時鐘選擇位T0CS（Bit5）清零，由內(nèi)部提供的指令周期信號作為時鐘源 ②分頻器分配為PSA(Bit3)清零，分頻器分配給TMR0 ③分頻器分頻比選擇位PS2～PS0（Bit2～0）置位111，選擇分頻比1：128n 將INTCON寄存器（地址為0BH）中的TMR0中斷標(biāo)志位T0IF(Bit2)清零并將中斷屏蔽位T0IE（Bit5）置位n 將中斷控制寄存器INTCON（地址為0BH）中的全局中斷屏蔽位GIE（Bit7）置位，響應(yīng)所有外圍設(shè)備模塊產(chǎn)生的中斷請求n 將中斷控制寄存器INTCON（地址為0BH）中的外設(shè)中斷屏蔽位PEIE（Bit6）置位，開放第二級別的外圍中斷n 給TMR0計(jì)數(shù)器賦初值定時/計(jì)數(shù)器其功能都是靠寄存器計(jì)數(shù)值的累積來實(shí)現(xiàn)的，PIC單片機(jī)采用遞增方式，計(jì)數(shù)值累加到上限后會產(chǎn)生溢出，相應(yīng)的會在溢出中斷標(biāo)志位上反映出來。定時的長短以及數(shù)值的上限都是定時/計(jì)數(shù)器的位寬、分頻器的分頻值有關(guān)。在結(jié)構(gòu)和功能上不盡相同，其定時長短，計(jì)數(shù)上限因此也不一樣，應(yīng)用場合也不同[11]。TMR1為16位寬，附帶一個可編程的預(yù)分頻器以及一個可選的低頻時基振蕩器，不僅可以用來計(jì)數(shù)，還可與CCP模塊一起實(shí)現(xiàn)輸入捕捉與輸出比較功能。TMR0的特點(diǎn)：u 8位寬定時/計(jì)數(shù)器u 計(jì)數(shù)器TMR0內(nèi)容可讀可寫u 8位軟件可編程預(yù)分頻器u 內(nèi)部/外部時鐘可選，外部時鐘觸發(fā)邊沿可選u 溢出中斷功能TMR1的特點(diǎn)：u 16位寬定時/計(jì)數(shù)器u 計(jì)數(shù)器TMR1內(nèi)容可讀可寫u 3位軟件可編程預(yù)分頻器u 累加計(jì)數(shù)信號源可選內(nèi)部時鐘、外部觸發(fā)信號或自帶時基振蕩器信號u 溢出中斷功能TMR2的的特點(diǎn)：u 8位寬的定時器u 計(jì)數(shù)器TMR2內(nèi)容可讀可寫u 2位軟件可編程與預(yù)分頻器，4位軟件可編程后分頻器u 累加計(jì)數(shù)信號源可選內(nèi)部時鐘信號，因此只能工作在定時器模式u 8位周期寄存器u 溢出次數(shù)經(jīng)過分頻后溢出中斷u 可以由用戶軟件關(guān)閉退出定時 本設(shè)計(jì)應(yīng)用到了TRM0和TMR1 TMR1中斷服務(wù)程序 設(shè)定系統(tǒng)的水位刷新時間為1S，即單片機(jī)每秒鐘對采樣通道進(jìn)行一遍A/D轉(zhuǎn)換、軟件上則設(shè)定TMR1定時器每秒產(chǎn)生一次中斷，執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣程序，從最高水位采樣通道向下執(zhí)行，并不斷將每次采樣結(jié)果與系統(tǒng)設(shè)定的門限值比較（采樣結(jié)果如果小于門限值，說明電平低，即電容兩極同時沒于水中，水位已經(jīng)超過該電極）當(dāng)檢測到水位超過某一對電極時，則退出采樣程序。然后調(diào)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序，將水位采樣結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)數(shù)碼管和LED顯示段碼值存入顯示數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 設(shè)置TMR1定時器分頻比為1：8，采用內(nèi)部時鐘源，系統(tǒng)采用2M晶振。下面對流程圖中的關(guān)鍵部分進(jìn)行簡單說明：（1） 關(guān)于ADC控制寄存器ADCON0的設(shè)置：AD轉(zhuǎn)換時鐘選擇位Bit7～6置位01，選擇系統(tǒng)時鐘，頻率為fosc/8，模擬輸入通道選擇位Bit5～3置位000，選擇通道0（RA0/AN0）。并通過檢測A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)位GO/DONE（Bit2）是否為0，確定采樣是否結(jié)束。由于每個LED或數(shù)碼管兩次被選通的時間最大不能燒過100ms（利用人的視覺暫留現(xiàn)象，否則就會出現(xiàn)閃爍），加之TMR1中斷可能占用的時間，所以每次TMR0中斷溢出時間不能太長；兩一方面，TMR0中斷溢出時間又不能太短，必須保證串行發(fā)送正常發(fā)送完畢。設(shè)置TMR0定時器分頻比為1：128，采用內(nèi)部時鐘源，系統(tǒng)采用2M晶振。 TMR0中斷服務(wù)程序流程圖下面對流程圖中的關(guān)鍵部分進(jìn)行簡單說明：（1） 發(fā)送的兩個字節(jié)，根據(jù)硬件電路原理可知，先發(fā)送的字節(jié)經(jīng)過移位寄存器74LS164及數(shù)據(jù)緩沖器74LS244驅(qū)動一組LED；后發(fā)送的字節(jié)經(jīng)過移位寄存器74LS164及數(shù)據(jù)緩沖器74LS244驅(qū)動一個數(shù)碼顯示管。（3） 當(dāng)使用SPI來進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時，采用軟件對標(biāo)志位查詢的方式來完成。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序在進(jìn)行水位檢測后，會產(chǎn)生一個水位的高度值（設(shè)置為HEIGHT），但它并不是一個真實(shí)的水位值，只是一個標(biāo)識水位高度的通道號，其值為0～15中的某個數(shù)，分別表示沒有水以及15種水位高度共16種情況。表4列出了高度值HEIGHT、LED段碼值LED1～LED4和數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)SEG1～SEG4的對應(yīng)關(guān)系，表5則為數(shù)碼管的七段碼值遇顯示符號的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)束語由于許多數(shù)據(jù)采集、顯示的實(shí)時性要求不是很高，因此單片機(jī)的執(zhí)行速度相對于這些過程要快得多，若分時選通各個采樣或顯示通道，雖然單片機(jī)對各個通道的處理是依次進(jìn)行的，但是只要這一過程達(dá)到一定速度，總的看來幾乎同時執(zhí)行，不斷重復(fù)這一過程，就產(chǎn)生了循環(huán)掃描的思想，它在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。主要是通過移位的方法，用74LS164芯片將每個通道的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行方式，在通過數(shù)據(jù)緩沖器74LS244輸出，用CD4051循環(huán)對每個通道選通，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)碼管的驅(qū)動。軟件上采用了兩個中斷程序分別進(jìn)行采樣和顯示。其間每一過程都得到指導(dǎo)教師王靈矯老師的悉心指導(dǎo)，在此表達(dá)我對他的深深的敬意和由衷的感謝！ 同時，我要向我的家人表達(dá)我深深的感激！在我的求學(xué)生涯中，他們給了我最無私的關(guān)懷和鼓勵。最后，我要感謝一同學(xué)習(xí)了4年的同學(xué)們和所有關(guān)心我的朋友們，他們給予了我大量的幫助和支持，在我猶豫和困惑的時候，他們的支持幫我堅(jiān)定了目標(biāo)，走出了困境，他們是我一生的財(cái)富。定義狀態(tài)寄存器地址PCL EQU 02H 。定義端口RA的數(shù)據(jù)寄存器地址PORTC EQU 07H 。定義端口RD的數(shù)據(jù)寄存器地址PORTE EQU 09H 。定義端口RA的方向控制寄存器地址TRISC EQU 87H 。定義端口RD的方向控制寄存器地址TRISE EQU 89H 。定義中斷控制寄存器地址T1CON EQU 10H 。定義TMR0寄存器地址PIR1 EQU 0CH 。定義第一外設(shè)中斷屏蔽寄存器地址ADRESH EQU 1EH 。定義ADC控制寄存器0地址ADCON1 EQU 9FH 。定義TMR1控制寄存器地址TMR1L EQU 0EH 。定義TMR1高字節(jié)地址SSPBUF EQU 13H 。定義同步串口控制寄存器地址SSPSTAT EQU 94H 。定義選項(xiàng)寄存器。定義暫存寄存器HEIGHT EQU 22H 。定義翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，用以標(biāo)識選通的顯示通道AD_COUNT EQU 24H 。LED數(shù)據(jù)串行發(fā)送暫存寄存器TX_DATA EQU 26H 。發(fā)光二極管顯示數(shù)據(jù)寄存器1LED2 EQU 30H 。發(fā)光二極管顯示數(shù)據(jù)寄存器3LED4 EQU 32H 。數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)寄存器1SEG2 EQU 34H 。數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)寄存器3SEG4 EQU 36H 。====================常量聲明=========================TMR1LB EQU 0DCH 。定義TMR1高字節(jié)寄存器初始值TMR0B EQU 0D9H 。定義采樣結(jié)果門檻值，用以區(qū)分水和空氣阻值。復(fù)位矢量 NOP GOTO MAIN ORG 004H 。****************中斷服務(wù)程序********************* BTFSC PIR1,0 。是，則轉(zhuǎn)TMR1中斷 BTFSC INTCON,2 。是，則轉(zhuǎn)TMR0中斷 RETFIE 。===============TMR1中斷服務(wù)程序================TMR1_INT BCF PIR1,0 。水位檢測通道為15個 MOVWF AD_COUNT 。屏蔽高4位 ANDWF PORTD,1 。AD采樣結(jié)果左對齊，選擇RA0口為模擬量輸入口 BCF STATUS,5 MOVLW 41H MOVWF ADCON0 。等待采樣值穩(wěn)定 NOP 。等待采樣值穩(wěn)定 BSF ADCON0,2 。檢測采樣是否結(jié)束 GOTO AD_LOOP 。是，讀取采樣結(jié)果高8位