單片機(jī)控制水位畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1前言1</b></p><p><b>　　2總體設(shè)計(jì)方案2</b></p><p><b>　　2.1方案比較2</b></p><p><b>　　2.2方案論證

2、4</b></p><p><b>　　2.3方案選擇4</b></p><p><b>　　3單元模塊設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　3.1各單元模塊功能介紹、電路設(shè)計(jì)、元器件選擇5</p><p>　　3.1.1 AT89C51單片機(jī)5</p><p

3、>　　3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換電路6</p><p>　　3.1.3 信號(hào)采集電路6</p><p>　　3.2 特殊器件介紹7</p><p>　　3.2.1 AT89C51單片機(jī)7</p><p>　　3.2.2 ADC080910</p><p>　　3.2.3LDN600液位變送器12</

4、p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)14</b></p><p>　　4.1 軟件設(shè)計(jì)思路14</p><p>　　4.2 軟件結(jié)構(gòu)框圖14</p><p><b>　　5結(jié)論16</b></p><p><b>　　6總結(jié)與體會(huì)17</b><

5、;/p><p><b>　　7 謝辭18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　附錄20</b></p><p><b>　　1前言</b></p><p>　　由于自動(dòng)化技術(shù)在工礦

6、企業(yè)的廣泛運(yùn)用, 水位自動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越頻繁地進(jìn)入到自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的視線。目前成熟的水位自動(dòng)控制手段主要有單片機(jī)監(jiān)控和比較電路監(jiān)控兩種, 其比較如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜, 需要硬件和軟件同時(shí)支持, 外圍電路相對(duì)繁瑣, 但其人機(jī)交互性強(qiáng), 功能強(qiáng)大, 控制精度高, 能夠方便地與上位機(jī)通訊, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中主要應(yīng)用在對(duì)控制精度要求較高的場(chǎng)合比較電路監(jiān)控技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 不需要軟件支持, 價(jià)格低廉, 但是其較差的人機(jī)交互

7、性和不具備數(shù)據(jù)共享的弱點(diǎn)決定了其只能應(yīng)用在對(duì)控制精度要求不高的一般場(chǎng)合。</p><p>　　本文就是立足于單片機(jī)，合理應(yīng)用壓力型液位傳感器并且經(jīng)過(guò)A/D后，數(shù)字信號(hào)可以經(jīng)過(guò)處理用于顯示液位的高度，使系統(tǒng)的功能得到進(jìn)一步的完善，使系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制容器中的水位始終處于我們所給定的值之間。并且能很好的應(yīng)用單片機(jī)來(lái)控制抽水電機(jī)的起停，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)精確判斷和控制：當(dāng)水位低于下線時(shí)，控制水泵加水，當(dāng)水位達(dá)到上限時(shí)，指示燈

8、閃亮提示容器已經(jīng)注滿水，繼而停止水泵的供水。像這樣就可以將水位控制在外面所需要的高低水位之間了。此設(shè)計(jì)可以廣泛用于日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中，比如水塔、地下水、水電站等情況下的水位控制。</p><p>　　這樣就可以比較精確的控制水位了，而不必像以前那樣靠人工去觀察水位的變化，減少了應(yīng)人為的不慎而導(dǎo)致水位太高或者太低，減少了錯(cuò)誤發(fā)生的可能性，極大的改善了水位的控制準(zhǔn)度，同時(shí)也節(jié)約了大量的人力、財(cái)力，極大的提高了人們的

9、生活水平。</p><p><b>　　2總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1幾種方案的比較</p><p>　　方案一：機(jī)電控制式水位控制，原理框圖如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1機(jī)電控制式水位控制</p><p>　　工作原理：漂浮在水面上的浮球與控制器中的“檢測(cè)機(jī)構(gòu)

10、”通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)相連，當(dāng)水位發(fā)生變化時(shí)，浮球上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)“檢測(cè)機(jī)構(gòu)”產(chǎn)生位移，這個(gè)位移可以直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門動(dòng)作，關(guān)閉或者開(kāi)啟進(jìn)水口，調(diào)節(jié)水位。如果需要控制的水筏較大，浮球的浮力不足以驅(qū)動(dòng)控制水閥動(dòng)作時(shí)，可以在“檢測(cè)機(jī)構(gòu)”與“閥門控制”之間增加一套機(jī)電控制驅(qū)動(dòng)裝置，具體控制過(guò)程為：①“檢測(cè)機(jī)構(gòu)”的位移先去帶動(dòng)一個(gè)位移開(kāi)關(guān)動(dòng)作；②位移開(kāi)關(guān)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；③電機(jī)驅(qū)動(dòng)水閥門。</p><p>　　方案二：全機(jī)械結(jié)構(gòu)的水位控

11、制方式，家用抽水馬桶是典型的全機(jī)械結(jié)構(gòu)水位控制，以下是原理示意圖2.2：</p><p>　　圖2.2全機(jī)械結(jié)構(gòu)的水位控制</p><p>　　工作原理：當(dāng)用戶進(jìn)行沖水操作之后，蓄水箱的水被排空，浮球下降，這個(gè)信號(hào)通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)傳遞給進(jìn)水閥門，使進(jìn)水閥門開(kāi)啟，對(duì)蓄水箱補(bǔ)水；隨著水量的增加，浮球逐步上移，直至達(dá)到設(shè)定的某個(gè)水位時(shí)，正好能夠關(guān)閉進(jìn)水閥，停止進(jìn)水。由此可見(jiàn)，在這種水位控制系統(tǒng)中，浮

12、球=水位檢測(cè)器（傳感器），連桿機(jī)構(gòu)=控制器，水位的“給定量”通過(guò)進(jìn)水閥門與連桿機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置來(lái)設(shè)定。</p><p>　　方案三：AT89C51單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)</p><p>　　工作原理：采用基于AT89C51單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)，利用傳感器采集到的信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換及處理后成為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)，利用單片機(jī)編寫程序來(lái)控制電機(jī)的起與停，以達(dá)到控制水位的目的，并且利用單片機(jī)

13、程序及七段數(shù)碼管顯示出具體液位高度。流程框圖如下所示：</p><p>　　圖2.3 AT89C51單片機(jī)的水位控制系統(tǒng)</p><p>　　該系統(tǒng)中，傳感器采用壓力型液位傳感器，選擇LDN600系列的液位傳感器， 可以很好的選擇不同的量程及不同的輸出信號(hào)，如4~20mA的電流輸出或者選擇0~5V、1~5V電壓輸出（此系統(tǒng)中選擇0~5V的電壓輸出），給后段的控制提供了方便。經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后

14、的數(shù)字信號(hào)可直接用于單片機(jī)的控制端，經(jīng)單片機(jī)計(jì)算后輸出控制信號(hào)控制七段碼顯示和水泵的起停。</p><p><b>　　2.2方案論證</b></p><p>　　方案一：從方案中可以看出：此方案運(yùn)用了連桿等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別在浮球的浮力不足以驅(qū)動(dòng)控制水閥動(dòng)作時(shí)，需要增加一套機(jī)電控制驅(qū)動(dòng)裝置，這就使得本就不怎么簡(jiǎn)單的裝置有添加了比較復(fù)雜的東西，所以這種控制方式結(jié)構(gòu)比

15、較復(fù)雜，對(duì)于我們的目的來(lái)說(shuō)有一些差別，但可以對(duì)大型蓄水裝置進(jìn)行控制，應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。</p><p>　　方案二：該方案簡(jiǎn)單易行，只要少許的機(jī)械裝置就可以完成保持水位在一定的高度之間，節(jié)約了大量的其他器材，比較經(jīng)濟(jì)，只是這種方法不能具體的給我們概念：水位到底是多少。只能靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)猜測(cè)，精確性就難以保證了。</p><p>　　方案三：此方案利用AT89C51單片機(jī)的性價(jià)比高，對(duì)水泵供水精

16、準(zhǔn)度高，同時(shí)可以輸出經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理用于液位的高度，并且通過(guò)七段碼顯示出來(lái)，讓我們知道具體的液面高度上多少，這就比方案二更加準(zhǔn)確，而且同樣方案簡(jiǎn)單易行。</p><p><b>　　2.3方案選擇</b></p><p>　　方案一、方案二、方案三，三種方案都可以實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)控制，控制水位始終在某一個(gè)我們所給定的值的范圍之內(nèi)。方案一所需的材料相當(dāng)于其他

17、方案來(lái)說(shuō)，有些復(fù)雜，特別當(dāng)有時(shí)一些緊急情況出現(xiàn)時(shí)，如果沒(méi)有一套機(jī)電控制驅(qū)動(dòng)裝置，那么液面的高度將要失控，這不是我們想要看到的；方案二就某些方便來(lái)說(shuō)就要優(yōu)于方案一，它簡(jiǎn)單而且易于操作，不容易出現(xiàn)故障，材料又簡(jiǎn)潔，缺點(diǎn)就是不能顯示液面的高度，不滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的需要；方案三利用AT89C51單片機(jī)對(duì)水泵供水控制，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，七段碼顯示，不僅具有了方案二的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單易行，而且能顯示液面的高度，在需要知道液面高度的時(shí)候，因此我們選擇方案三。<

18、;/p><p><b>　　3單元模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1各單元模塊功能介紹、電路設(shè)計(jì)、元器件選擇</p><p>　　3.1.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51單片機(jī)是這次設(shè)計(jì)的控制電路的核心器件，將由ADC0809所轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)從單片機(jī)的P1口輸入到AT89C51單片機(jī)

19、中，這樣單片機(jī)就可以根據(jù)所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷了。在這一過(guò)程中，AT89C51單片機(jī)的P2端口始終輸出給七段數(shù)碼管碼顯示，這樣我們就可以根據(jù)數(shù)碼管的顯示知道水位了，像這樣反復(fù)，液位就可以保持在高、低的水位之間了。單片機(jī)的接線圖如圖3.1所示，P1口的輸入信號(hào)來(lái)自于A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的數(shù)字量輸出，P2口接七段數(shù)碼管碼顯示電路，P2.0,P2.1,P2.2,P2.3接七段碼的選通信號(hào)，用以顯示水位高度。P1其他口接ADC0809的控制

20、信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)ADC0809的控制。單片機(jī)P3.0,P3.1口接報(bào)警指示電路和控制電機(jī)的繼電器電路，從而實(shí)現(xiàn)高水位報(bào)警以及控制電機(jī)的起停。</p><p>　　圖3.1單片機(jī)的接線圖</p><p>　　3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　·ADC0809是一種逐次逼近比較式8路模擬輸入、8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809是采

21、用逐次比較的方法完成A\D轉(zhuǎn)換的，有單一的+5V電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的8路選1的模擬開(kāi)關(guān)，由C、B、A引腳的編碼來(lái)決定所選的通道。0809完成1次轉(zhuǎn)換需100us左右，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到MCS—51的數(shù)據(jù)總線上。通過(guò)適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚?809可對(duì)0~5V是模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道

22、的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。下面是它與單片機(jī)連接的電路圖3.2：</p><p>　　圖3.2 ADC0809與單片機(jī)連接圖</p><p>　　3.1.3 信號(hào)采集電路</p><p>　　信號(hào)采集電路采用LDN600系列的液位變送器，型號(hào)為L(zhǎng)DN600GA2-5-5，即LDN600表壓系列一體式變送

23、器，選擇0~5V輸出，量程5m，線上5m。</p><p>　　工作原理：如圖3.1所示，LDN600投入式液位變送器采用靜液奪測(cè)量原理，當(dāng)測(cè)量頭放入液體中時(shí)，設(shè)大氣壓力為P0，當(dāng)液面到測(cè)量元件高為h，液體密度為r，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則變送器探頭上揚(yáng)愛(ài)壓力為P1=P0+ρgh.敏感元件的負(fù)側(cè)通過(guò)導(dǎo)氣電纜與大氣相通，所受的壓力為P2=P0,于是測(cè)量元件所沒(méi)到的壓力差值為：P=P1-P0=ρgh，在水中，ρ和g均為

24、常數(shù),于是P正比于h,即可由儀表輸出的電壓大小得到液體的深度。</p><p>　　圖3.3變送器使用原理圖</p><p>　　液位變送器的線性度很高，輸出為線性的電壓信號(hào)，信號(hào)范圍是0~5V，選擇的量程為5m水深，于是輸出電壓U0正比于水深h。</p><p>　　3.2 特殊器件介紹</p><p>　　3.2.1 AT89C51單片

25、機(jī)</p><p>　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的CMOS8位單片機(jī)，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除10

26、0次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖3.4所示</p><p><b>　　主要特性：</b><

27、/p><p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 </p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　全靜態(tài)工作： 0Hz-24Hz·</p><p&

28、gt;　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源 </b></p><p>&

29、lt;b>　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 </p><p>　　圖3.4 AT89C51引腳排列</p><p><b>　　管腳說(shuō)明：</b></p><p>

30、<b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIA

31、SH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的

32、8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地

33、址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　口管腳

34、 備選功能</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4

35、 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p>&

36、lt;p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳

37、過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p

38、>　　EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)， EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：

39、來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性:</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。

40、</p><p>　　3.2.2 ADC0809</p><p>　　ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 </p><p>　　ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)：</p><p>　　ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、

41、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 </p><p>　　引腳結(jié)構(gòu)如圖3.5所示 ：</p><p>　　IN0－IN7：8條模擬量輸入通道 </p><p>　　ADC0809對(duì)

42、輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。</p><p>　　圖3.5 ADC0809引腳圖</p><p>　　地址輸入和控制線：4條 </p><p>　　ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B

43、，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 ADC0809通道選擇表</p><p>　　數(shù)字量輸出及控制線：11條 </p><p>　　ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)

44、始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。 </p><p>　　CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率

45、為500KHZ， </p><p>　　VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。 </p><p>　　ADC0809應(yīng)用說(shuō)明 ：</p><p>　　（1）． ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。 </p><p>　　（2）． 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。 </p><

46、p>　?。?）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 </p><p>　　（4）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 </p><p>　　（5）． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。 </p><p>　　（6）． 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。</p><p>

47、;　　3.2.3 LDN600液位變送器</p><p>　　壓力變送器也稱差變送器，主要由測(cè)壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、表殼和過(guò)程連接件等組成。它能將接收的氣體、液體等壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電流電壓信號(hào)，以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過(guò)程調(diào)節(jié)。 　　壓力變送器的測(cè)量原理是：流程壓力和參考?jí)毫Ψ謩e作用于集成硅壓力敏感元件的兩端，其差壓使硅片變形（位移很小，僅μm級(jí)），以使硅片上用

48、半導(dǎo)體技術(shù)制成的全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動(dòng)下輸出正比于壓力的mV級(jí)電壓信號(hào)。由于硅材料的強(qiáng)性極佳，所以輸出信號(hào)的線性度及變差指標(biāo)均很高。工作時(shí)，壓力變送器將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成mV級(jí)的電壓信號(hào)，并送往放大倍數(shù)很高而又可以互相抵消溫度漂移的差動(dòng)式放大器。放大后的信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成相應(yīng)的電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)非線性校正，最后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電流電壓信號(hào)。</p><p>　　LDN600系列的參數(shù)

49、如下：</p><p>　　⊙適用于罐體液位測(cè)量控制，井下水位測(cè)量。城市供水系統(tǒng)，廢水處理，冶金礦山，石油化工，水力水利，農(nóng)業(yè)，樓宇自動(dòng)化，油庫(kù)</p><p>　　⊙表壓測(cè)量，絕壓測(cè)量</p><p>　　⊙量程：0～1mH2O―0～200mH2O</p><p>　　⊙測(cè)量介質(zhì)：與302不銹鋼兼容的各種液體</p><

50、p>　　⊙電連接：防油防水通氣屏蔽電纜</p><p>　　⊙輸出：4～20mADC二線制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) （1～5VDC，0～5VDC 輸出亦可）</p><p>　　⊙電源電壓：24VDC(12～36VDC)</p><p>　　⊙使用溫度：0～85℃</p><p>　　⊙非線性：優(yōu)于≤0.1%F.S</p><p&g

51、t;　　⊙重復(fù)性、遲滯：≤0.05%F.S</p><p>　　⊙長(zhǎng)期穩(wěn)定性：≤0.2%F.S/年</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 軟件設(shè)計(jì)思路</p><p>　　首先用指令選擇0809的一個(gè)模擬輸入通道，當(dāng)執(zhí)行MOVX @DPTR,A時(shí)，單片機(jī)的WR信號(hào)有效，從而產(chǎn)生一個(gè)

52、啟動(dòng)信號(hào)，給0809的START引腳送入脈沖，開(kāi)始對(duì)選中信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，0809發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC信號(hào)，該信號(hào)可以供單片機(jī)查詢，也可以反相后作為向單片機(jī)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)；當(dāng)執(zhí)行指令：MOVX A,@DPTR,單片機(jī)發(fā)出讀控制RD信號(hào)，OE端有高電平，且把經(jīng)過(guò)0809轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)字量讀到A累加器中。ADC0809通過(guò)單片機(jī)的P1口將其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量傳給單片機(jī)處理，根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)分析后控制繼電器的工作，從而控制水泵是否加水，控

53、制水位的高度。</p><p>　　在數(shù)碼管的顯示電路中，最重要的就是把單片機(jī)所得的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)它顯示出來(lái)，而七段數(shù)碼管可以顯示ASC碼，于是我們就需要把它轉(zhuǎn)換為ASC碼。轉(zhuǎn)換如下：從P0口取出從A/D轉(zhuǎn)換后送來(lái)的數(shù)據(jù)，假設(shè)數(shù)據(jù)為N，則顯示出來(lái)的數(shù)據(jù)可以根據(jù)公式VREF ×N÷256＝顯示的數(shù)據(jù) 來(lái)計(jì)算，通過(guò)程序把需要顯示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成七段碼數(shù)碼管可以顯示的ASCII碼進(jìn)行顯示。</p>

54、<p>　　對(duì)報(bào)警電路的控制采用了單片機(jī)的P3端口的其中一個(gè)，來(lái)控制發(fā)光二極管的熄滅，進(jìn)行閃亮，當(dāng)水位高于我們所設(shè)定的上限時(shí)，由單片機(jī)的P3.0口給出一個(gè)高電平，二極管發(fā)光；同時(shí)用單片機(jī)的定時(shí)器馬上定時(shí)T1段時(shí)間（很短），時(shí)間T1一到，馬上給出一個(gè)低電平，二極管熄滅；這樣二極管就閃亮報(bào)警了，應(yīng)該停止供水了。</p><p><b>　　4.2軟件結(jié)構(gòu)框圖</b></p&g

55、t;<p>　　由上面的設(shè)計(jì)思路，我們可以畫出軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖4.1所示，程序首先對(duì)系統(tǒng)初始化，然后我們?cè)O(shè)定水位的上限、下限，從LDN600液位變送器處獲得當(dāng)前的液位高度，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號(hào)經(jīng)單片機(jī)的P1口傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將其與所設(shè)置的上下限進(jìn)行對(duì)比，決定水泵是供水還是不供水，在</p><p>　　這一過(guò)程中，顯示水位高度、報(bào)警等相關(guān)操作。最后判斷是否有結(jié)束信號(hào)，有就結(jié)束，沒(méi)有

56、就繼續(xù)控制水位高度。</p><p>　　圖4.1軟件結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心控制水位的高度，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換的由高精度的LDN600型液位變送器來(lái)完成模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)的數(shù)字信號(hào)，接到單片機(jī)的P1口，讓單片機(jī)處理這些數(shù)字信號(hào)，然后根據(jù)這些判

57、斷是否應(yīng)該讓水泵供水，同時(shí)經(jīng)過(guò)P2口輸出給數(shù)碼管顯示，當(dāng)液面達(dá)到所設(shè)定的最高水位時(shí)，P3口輸出信號(hào)讓發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警，停止供水。這就使得如果一個(gè)元件損壞，而還在繼續(xù)供水的狀況的出現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的完善性，從另一方面來(lái)說(shuō)是提高了該系統(tǒng)對(duì)水位控制的有效性和穩(wěn)定性。</p><p>　　考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，單片機(jī)采用了51系列的AT89C51，該單片機(jī)具有良好的穩(wěn)定性且價(jià)格便宜，簡(jiǎn)單易懂，各個(gè)電子廠商都有銷

58、售。A/D轉(zhuǎn)換器采用了大家平常經(jīng)常使用的ADC0809，來(lái)應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)的處理上，使得整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路對(duì)大家來(lái)講，都非常易懂，而且電路非常實(shí)際。本系統(tǒng)報(bào)警電路采用發(fā)光二極管，它不僅價(jià)格便宜易于控制而且使用壽命長(zhǎng)，當(dāng)二極管閃亮?xí)r光線分辨清楚可以保證工作人員都能看見(jiàn)，可以說(shuō)是最佳選擇。</p><p>　　本設(shè)計(jì)較為完整的完成了設(shè)計(jì)的要求對(duì)液面高度的控制，讓系統(tǒng)更加自動(dòng)化，減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，提高了控制水位精度。&

59、lt;/p><p><b>　　6總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中曾遇到過(guò)一個(gè)小問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中曾因?yàn)閷?duì)單片機(jī)AT89S52如何來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水位信息的獲得并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行顯示而困惑，后來(lái)查閱資料和請(qǐng)教老師才找到解決問(wèn)題的方法。還有就是在設(shè)計(jì)之前對(duì)設(shè)計(jì)的理念認(rèn)識(shí)不夠清晰，使自己長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有能夠拿出一個(gè)總的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)和同組同學(xué)的相互交流才使我對(duì)本設(shè)計(jì)有了清

60、晰地認(rèn)識(shí)。另外在設(shè)計(jì)的過(guò)程同學(xué)們提出的好的建議使我意識(shí)到學(xué)習(xí)貴在交流，只有在交流中才能提升自己，才能豐富自己的知識(shí)；只有在交流中才能產(chǎn)生許多新的火花新的思想。設(shè)計(jì)的過(guò)程中讓我更加深入的了解了數(shù)電、模電、單片機(jī)的知識(shí)，讓我有一個(gè)能夠綜合運(yùn)用數(shù)、模電、單片機(jī)知識(shí)機(jī)會(huì)。讓我的動(dòng)手能力，邏輯思維能力的到了相應(yīng)的鍛煉。也讓我知道了做任何事情都應(yīng)該以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待，否則一個(gè)小小的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的失敗。這個(gè)設(shè)計(jì)讓我有了能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的機(jī)

61、會(huì)；讓我的動(dòng)手能力，邏輯思維能力得到了相應(yīng)的鍛煉。也讓我對(duì)學(xué)習(xí)有了新的理解。以前我一直認(rèn)為學(xué)習(xí)就只是意味課本上的東西而已。而學(xué)到的知識(shí)也只是紙上談兵，根本就沒(méi)有實(shí)際的應(yīng)用，因此對(duì)學(xué)習(xí)并不是很積極。而這次的課程設(shè)計(jì)完全改變了我的想法，讓我知道了理論的存在是為了指</p><p><b>　　7謝辭</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師xx

62、老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。在我撰寫設(shè)計(jì)的過(guò)程中，xx老師傾注了大量的心血和汗水，無(wú)論是在設(shè)計(jì)的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在設(shè)計(jì)的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了xx老師悉心細(xì)致的教誨和無(wú)私的幫助，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)使我終生受益，在此表示真誠(chéng)地感謝和深深的謝意。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的寫作過(guò)程中，也得到了許多同學(xué)的寶貴建議，同時(shí)還到許多在工作過(guò)程中

63、許多同學(xué)的支持和幫助，特別是和我同一組的那些同學(xué)，在此一并致以誠(chéng)摯的謝意。感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的良師益友。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2008</p><p>　　[2] 潘新民、王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)用教程[M].北京:電子工業(yè)

64、出版社,2006年1月</p><p>　　[3] 黃勝軍.微機(jī)控制應(yīng)用實(shí)驗(yàn)與實(shí)例[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999年</p><p>　　[4] 賴壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004年</p><p>　　[5] 何立民.MCS—51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2001年<

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