2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p>  計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)</p><p>  接口與通信課程設(shè)計(jì)報告</p><p>  學(xué) 號 </p><p>  姓 名 </p><p>  指導(dǎo)教師 </p><p>  時 間

2、 </p><p><b>  2005年12月</b></p><p><b>  一. 內(nèi)容提要</b></p><p>  本課題研究的內(nèi)容是“水塔水位控制器系統(tǒng)”。水位檢測可以有多種實(shí)現(xiàn)方法,如機(jī)械控制、邏輯電路控制、機(jī)電控制等。本實(shí)驗(yàn)采用單片機(jī)進(jìn)行主控制,在水池上安裝一個自動測水位裝置。利

3、用水的導(dǎo)電性連續(xù)地全天候地測量水位的變化,把測量到的水位變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號,主控臺應(yīng)用單片微機(jī)或時基集成電路對接收到的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,完成相應(yīng)的水位顯示、控制及故障報警等功能。本系統(tǒng)利用單片機(jī)作為控制器、點(diǎn)結(jié)點(diǎn)水位傳感器作為水位測量。8個LED管做為水位顯示,并且具有手動上水,自動上水功能。本文主要說明了制作這個系統(tǒng)的意義、本人所做的工作、系統(tǒng)的主要功能及軟硬件設(shè)計(jì)流程描述,并附上了設(shè)計(jì)流程圖及源程序代碼。最后寫上了完成此次課程設(shè)

4、計(jì)的體會及參考文獻(xiàn)。</p><p><b>  二. 目錄</b></p><p>  1. 意義………………………………………………………………… 3</p><p>  2. 本人所做工作……………………………………………………… 3</p><p>  3. 硬件電路設(shè)計(jì)及描述…………………………………………

5、…… 3</p><p>  4. 軟件設(shè)計(jì)流程及描述……………………………………………… 6</p><p>  5. 源程序代碼………………………………………………………… 7</p><p>  6. 課程設(shè)計(jì)體會……………………………………………………… 8</p><p>  7. 參考文獻(xiàn)……………………………………………

6、……………… 8</p><p><b>  三. 正文</b></p><p><b>  意義</b></p><p>  水位控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用相當(dāng)廣泛,比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。而以往水位的檢測是由人工完成的,值班人員全天候地對水位的變化進(jìn)行監(jiān)測,用有線電話及時把水位變化情況報知主控

7、室。然后主控室再開動電機(jī)進(jìn)行給排水。很顯然上述重復(fù)性的工作無論從人員、時間和資金上都將造成很大的浪費(fèi)。同時也容易出差錯。因此急需一種能自動檢測水位,并根據(jù)水位變化的情況自動調(diào)節(jié)的自動控制系統(tǒng),我所研究的就是這方面的課題。</p><p>  此外這次課程設(shè)計(jì)對我還有以下意義:</p><p><b>  </b></p><p>  通過這次

8、課程設(shè)計(jì),加深對單片機(jī)理論方面的理解。</p><p>  掌握單片機(jī)的內(nèi)部模塊的應(yīng)用,如定時器/計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存儲器、I/O口、串行口通訊等。</p><p>  了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn),為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片器應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。</p><p>  通過簡單課題的設(shè)計(jì)練習(xí),了解必須提交的各項(xiàng)工程文件,也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)

9、用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的目的。</p><p><b>  本人所做工作</b></p><p>  本人主要負(fù)責(zé)查閱資料、繪制系統(tǒng)電路圖、原理圖和軟件流程圖及撰寫課程設(shè)計(jì)報告等工作。</p><p><b>  硬件電路設(shè)計(jì)及描述</b></p><p>  (1) 水位智能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理<

10、;/p><p><b>  水塔水位控制原理圖</b></p><p>  如上圖所示,虛線表示允許水位變化的上下限。在正常情況下,應(yīng)保持水位在虛線范圍之內(nèi)。為此,在水塔的不同高度安裝了3根金屬棒,以感知水位變化情況。</p><p>  其中B棒處于下限水位,C棒處于上限水位,A棒接+5V電源,B棒、C棒各通過一個電阻與地相連。</p&g

11、t;<p>  水塔由電機(jī)帶動水泵供水,單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動以達(dá)到對水位控制之目的。供水時,水位上升。當(dāng)達(dá)到上限時,由于水的導(dǎo)電作用,B、C棒連通+5V。因此,b、c兩端均為1狀態(tài),這時應(yīng)停止電機(jī)和水泵工作,不再給水塔供水。</p><p>  當(dāng)水位降到下限時,B、C棒都不能與A棒導(dǎo)電,因此,b、c兩端均為0狀態(tài)。這時應(yīng)啟動電機(jī),帶動水泵工作,給水塔供水。</p><p>

12、  當(dāng)水位處于上下限之間時,B棒與A棒導(dǎo)通,b端為1狀態(tài)。C端為0狀態(tài)。這時,無論是電機(jī)已在帶動水泵給水塔加水,水位在不斷上升;或者是電機(jī)沒有工作,用水使水位在不斷下降。都應(yīng)繼續(xù)維持原有的工作狀態(tài)。</p><p>  (2) 基于單片機(jī)控制的水塔水位控制系統(tǒng)</p><p>  單片機(jī)水塔水位控制電路圖</p><p>  如上圖所示,系統(tǒng)使用80C51單片機(jī)作C

13、PU對接受的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,完成相應(yīng)的水位控制、故障報警等功能。由于80C51沒有內(nèi)ROM,因此需要外部擴(kuò)展ROM,作為程序存儲器。本系統(tǒng)使用2732構(gòu)成4KB的外擴(kuò)展程序存儲器。74LS373作為地址鎖存器。</p><p>  在電路設(shè)計(jì)中,充分利用80C51已有端口的作用,同時也考慮擴(kuò)展,做到盡可能節(jié)省元件,不僅可降低成本,而且提高可靠性。74LS373作為地址鎖存器。74LS373片內(nèi)是8個輸出帶三態(tài)門

14、的D鎖存器,當(dāng)使能端G呈高點(diǎn)平時鎖存器中的內(nèi)容可更新,而在返回低電平瞬間實(shí)現(xiàn)鎖存。如此時芯片的輸出控制端為低,也即輸出三態(tài)門打開,鎖存器中的地址信息便可經(jīng)由三態(tài)門輸出。除74LS373外,84LS273、8282、8212等芯片也可用作地址鎖存器,但使用時接法稍有不同,由于接線稍繁、多用硬件和價格稍貴,故不如74LS373用的普遍。</p><p>  上下限水位信號由P1.0和P1.1輸入,輸入的可變脈沖信號送

15、到80C51的P10和P11腳電平,當(dāng)接收到信號時,輸入脈沖使其輸出高電平,而無信號輸入時,無觸發(fā)脈沖,此時翻轉(zhuǎn)為低電平。程序控制80C51周期性地對P11和P10腳電平進(jìn)行采樣,達(dá)到控制的目的。這兩個信號共有如下表的4種組合狀態(tài)。</p><p>  其中第三種組合(c=1、b=0)正常情況下不可能發(fā)生,但在設(shè)計(jì)中還是應(yīng)該考慮到,并作為一種故障狀態(tài)。</p><p>  控制信號由P1.

16、2端輸出,去控制電機(jī)為了提高控制的可靠性,使用了光電耦合。</p><p>  由P1.3輸出報警信號,驅(qū)動一支發(fā)光二極管進(jìn)行光報警。</p><p>  為了實(shí)現(xiàn)手動上水,在b端與P1.0和c端與P1.1之間加上了一個開關(guān)S,當(dāng)S打開時P1.0和P1.1都制0,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)加水。</p><p>  在水塔另一端加上了8個金屬結(jié)點(diǎn),分別與8個LED管相連,當(dāng)水位浮動時

17、在水位以下的LED管閃亮,水位以上的LED管熄滅,以此顯示水位。</p><p><b>  軟件設(shè)計(jì)流程及描述</b></p><p>  一個應(yīng)用系統(tǒng),要完成各項(xiàng)功能,首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持,尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天,許多由硬件完成的工作,都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作,用軟

18、件編程有時會變得很簡單,如數(shù)字濾波,信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源,采用MCS—51匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。這個系統(tǒng)程序由主控程序、延時子程序組成。其中主控程序是核心。由它控制著整個系統(tǒng)程序的運(yùn)行和跳轉(zhuǎn)。流程圖如下圖所示。包括系統(tǒng)初始化,數(shù)據(jù)處理,故障報警等。</p><p>  水塔水位控制程序流程圖</p><p>  電路具體工作情況如下:

19、</p><p>  ① 當(dāng)水位低于B時,由于極棒A和C、A和B之間被空氣絕緣,P10和P11得到低電平,全置0,單片機(jī)控制電路使P12置零,繼電器吸合,啟動水泵向水塔灌水;</p><p>  ② 當(dāng)水位高于B低于C時,P10置1,P11置0,繼電器常開觸電自保,因此升到B以上時,繼電器并不立即釋放,電極仍然供水;</p><p>  ③ 當(dāng)水位達(dá)到C時,P10

20、 、P11均置1,單片機(jī)控制電路使P12置1,繼電器釋放,水泵停止工作;</p><p> ?、?用水過程中,水位降到C以下,P11置0,P10置1,維持原狀,電機(jī)不工作,直到降到B以下,如此循環(huán)往復(fù)。</p><p>  系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,由P13置零,輸出報警信號,驅(qū)動一支發(fā)光二極管進(jìn)行光報警。</p><p><b>  源程序代碼</b&g

21、t;</p><p><b>  主程序</b></p><p>  ORC 8000H</p><p>  AJMP LOOP</p><p>  LOOP: ORL P1,#03H ;為檢查水位狀態(tài)作準(zhǔn)備</p><p>  

22、MOV A,P1</p><p>  JNB ACC.0,ONE ;P1.0=0 則轉(zhuǎn)</p><p>  JB ACC.1,TWO ;P1.1=1 則轉(zhuǎn) </p><p>  BACK: ACALL D10S ;延時10S<

23、;/p><p>  AJMP LOOP</p><p>  ONE: JNB ACC.1,THREE ;P1.0=0 則轉(zhuǎn) </p><p>  CLR 93H ;P1.3←0,啟動報警裝置</p><p>  SETB

24、 92H ;P1.2←1,停止電機(jī)工作</p><p>  FOUR: SJMP FOUR</p><p>  THREE: CLR 92H ;啟動電機(jī)</p><p>  AJMP BACK</p><p>  TWO:

25、 SETB 92H</p><p>  AJMP BACK</p><p>  延時子程序D10S(延時10S)</p><p>  ORG 8030H</p><p>  MOV R3,#19H</p><p>  LOOP3: MOV R1,#85

26、H</p><p>  LOOP1: MOV R2,#0FAH </p><p>  LOOP2: DJNZ R2,LOOP2</p><p>  DJNZ R1,LOOP1</p><p>  DJNZ R3,loop3</p><p><b>  R

27、ET</b></p><p><b>  課程設(shè)計(jì)體會</b></p><p>  現(xiàn)代傳感技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和新工藝、新材料的發(fā)展為智能檢測系統(tǒng)的發(fā)展帶來了前所未有的奇跡。在工業(yè)、國防、科研等許多應(yīng)用領(lǐng)域,智能檢測系統(tǒng)正發(fā)揮著越來越大的作用。檢測設(shè)備就像神經(jīng)和感官,源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息,成為人們

28、認(rèn)識自然、改造自然的有力工具。</p><p>  現(xiàn)代的廣義智能檢測系統(tǒng)應(yīng)包括一切以計(jì)算機(jī)(單片機(jī)、PC機(jī)、工控機(jī)、系統(tǒng)機(jī))為信息處理核心的檢測設(shè)備。因此,智能檢測系統(tǒng)包括了信息獲取、信息傳送、信息處理和信息輸出等多個硬、軟件環(huán)節(jié)。從某種程度上來說,智能檢測系統(tǒng)的發(fā)展水平表現(xiàn)了一個國家的科技和設(shè)計(jì)水平。</p><p>  我這次做的“水塔水位控制器系統(tǒng)”雖然比較簡單,但已經(jīng)讓我深深的感

29、覺到這個領(lǐng)域的奧妙。通過這次課程設(shè)計(jì)鍛煉了我的工作能力和創(chuàng)造力。鞏固了我綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識、解決實(shí)際工程技術(shù)的能力。提高了我查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力。掌握了運(yùn)用Protel軟件進(jìn)行工程繪圖的能力。加深了我寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。我會在以后的學(xué)習(xí)工作中繼續(xù)努力提高自己的專業(yè)技術(shù)水平,再接再厲,更創(chuàng)佳績。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p>

30、;<p>  1.李廣弟 單片機(jī)基礎(chǔ)(修訂本) 北京航空航天大學(xué)出版社 2001</p><p>  2.丁元杰 單片微機(jī)原理及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 2000</p><p>  3.騰召勝 羅隆福 智能檢測系統(tǒng)與數(shù)據(jù)融合 機(jī)械工業(yè)出版社 2000</p><p>  4.孫虎章 自動控制原理 中央廣播電視大學(xué)出版社 19

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