畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于80c51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）</p><p>　　中文題目：基于80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)</p><p>　　外文題目：80C51 single-chip microcomputer-based </p><p>　　control system for water tanks</p><p>　　基于80C51單片機(jī)水

2、箱控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　大型水箱是很多公司生產(chǎn)過程中必不可少的部件，它的性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。在過去，大量的對水箱操作是由相應(yīng)的人員進(jìn)行操作的，這樣的人工方式帶來了很大的弊端，比如水位的控制，時(shí)刻監(jiān)控水箱的環(huán)境，夜間的監(jiān)控等等，操作員稍有疏忽，或者簡易的監(jiān)則器件損壞

3、，將帶來無法彌補(bǔ)的損失，更嚴(yán)重的會危機(jī)到生產(chǎn)人員的人身安全等。所以，對水箱控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)定運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以最大限度的避免事故的幾率，同時(shí)也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。</p><p>　　本單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是應(yīng)用單片機(jī)控制技術(shù)，以8051單片機(jī)為核心控制水箱的水位，并實(shí)現(xiàn)了報(bào)警和手動(dòng)、自動(dòng)切換功能。該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比較符合電廠生產(chǎn)用水系統(tǒng)控制的需要。&l

4、t;/p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī) 水位 控制 報(bào)警</p><p>　　80C51 single-chip microcomputer-based </p><p>　　control system for water tanks</p><p><b>　　Abstract</b></p><p&g

5、t;　　Large water tanks are a lot of companies essential to the production process of parts, its performance and the quality of work not only on production of the fine has enormous influence, but also the safety of product

6、ion. In the past, many of the tanks are operated by the staff to operate, so that artificial means a lot of drawbacks, such as the water level control, water tanks at all times to monitor the environment, and so on the n

7、ight of monitoring, the operator slightly negligence, or damage </p><p>　　The purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to 8051 as the core to control the wat

8、er level in water tanks, and implementation of the alarm and manual, automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with the power to control the production of the necessary w

9、ater system.</p><p>　　Keywords: Single-chip level Control Alarm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b>

10、</p><p>　　1.1 水箱控制系統(tǒng)的研究意義5</p><p>　　1.2水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀5</p><p>　　第二章 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)原理7</p><p>　　2.1水箱給水設(shè)備系統(tǒng)原理72.1單片機(jī)控制系統(tǒng)原理72.2.1 80C51單片機(jī)控制部分結(jié)構(gòu)說明72.2.2 80C51單片機(jī)水箱控制

11、系統(tǒng)工作原理8</p><p>　　第三章80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)硬件簡介9</p><p>　　3.1.1 數(shù)據(jù)采集及處理模塊9</p><p>　　3.1.2光電隔離簡介14</p><p>　　3.1.3給水泵電機(jī)主控回路介紹14

12、</p><p>　　3.2 80C51水箱控制系統(tǒng)主控硬件部署方案15</p><p>　　3.2.1 80C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明15</p><p>　　3.2.2 74LS373芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明15</p><p>　　3.2.3 EPROM2764芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明17</p><p>　　

13、第四章 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1程序概要設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序原理20</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)主程序原理以及流程框圖20</p><p>　　4.2.2 自動(dòng)模式子程序原理以及流程框圖20</p><p>　　4.2.3 手動(dòng)模

14、式子程序原理框圖以及流程框圖22</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望25</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　

15、　1.1 水箱控制系統(tǒng)的研究意義</p><p>　　大型水箱是很多公司生產(chǎn)過程中必不可少的部件，它的性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。在過去，大量的對水箱操作是由相應(yīng)的人員進(jìn)行操作的，這樣的人工方式帶來了很大的弊端，比如水位的控制，時(shí)刻監(jiān)控水箱的環(huán)境，夜間的監(jiān)控等等，操作員稍有疏忽，或者簡易的監(jiān)則器件損壞，將帶來無法彌補(bǔ)的損失，更嚴(yán)重的會危機(jī)到生產(chǎn)人員的人身安全等。所以，對

16、水箱控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)定運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以最大限度的避免事故的幾率，同時(shí)也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。</p><p>　　從水資源節(jié)約方面考慮，以往的人工控制在很多情況下，造成資源不必要的浪費(fèi)，大部分原因是水箱內(nèi)部水位沒有及時(shí)的反饋信息到操作員，從而使控制上有一定的延遲，從而造成了水量過多或者沒能及時(shí)補(bǔ)水而導(dǎo)致資源的浪費(fèi)或生產(chǎn)出現(xiàn)異常。而對水箱水位的監(jiān)控以及自動(dòng)化的引入可

17、以很好的改善補(bǔ)水過多和及時(shí)補(bǔ)水的情況，可以很好的節(jié)約資源有效的降低成本。</p><p>　　單片機(jī)，一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分，它的誕生使眾多自動(dòng)化控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。80C51以它功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)簡單，制造廉價(jià)，支持指令集較多。所以應(yīng)用到眾多嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。</p><p>　　因此，基于80C51單片機(jī)的水箱控制系統(tǒng)研究有著重要的意義。</p><

18、;p>　　1.2水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域，它以自身的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，它的成本還很高。比如把一臺純手工家用水箱設(shè)計(jì)成自動(dòng)化控制的水箱，從硬件的設(shè)計(jì)和鋪設(shè)，對于民用化產(chǎn)品實(shí)施的性價(jià)比較高。因此大規(guī)模的使用仍受到經(jīng)濟(jì)上的限制。</p><p>　　但

19、是，從長遠(yuǎn)來看，隨著自動(dòng)化技術(shù)的改進(jìn)和硬件成本的降低，以及人們對資源浪費(fèi)的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。</p><p>　　我國仍然處于生產(chǎn)型發(fā)展中國家，所有幾乎在能源相關(guān)的所有領(lǐng)域中，水箱是比不可少的部件，即使是發(fā)達(dá)國家也不例外。它性能的優(yōu)良與否關(guān)系直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。隨著我國嵌入式技術(shù)的發(fā)展，我國控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際水平，但是在中小型企業(yè)以及民用產(chǎn)品，大量的水箱控制任然通過專職的

20、人員進(jìn)行控制。隨著我國單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，以及單片機(jī)生產(chǎn)成本的下降，基于單片機(jī)的水箱控制系統(tǒng)應(yīng)用到中小型以及民用產(chǎn)品有著交大的發(fā)展空間。而且越來越多的水箱生產(chǎn)廠商開始聘用單片機(jī)開發(fā)人員和電路設(shè)計(jì)人員，將控制系統(tǒng)成為水箱設(shè)計(jì)的一部分，以提高自身產(chǎn)品的安全性能和科技含量來提高產(chǎn)品在市場中的競爭力。</p><p>　　第二章 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)原理</p><p>　　2.1水

21、箱給水設(shè)備系統(tǒng)原理</p><p>　　水箱給水設(shè)備系統(tǒng)由兩臺給水泵機(jī)組、水箱和三只浮球開關(guān)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 水箱給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　其中M1、M2為給水泵機(jī)組，LG、LD、LDD分別為水位高、水位低、水位低低浮球開關(guān)，當(dāng)水位高（大于90開度）時(shí)，LG閉合，當(dāng)水位低（小于75開度）時(shí)，LD閉合，當(dāng)水位低低（小于

22、50開度）時(shí)，LDD閉合。2.2 80C51單片機(jī)控制系統(tǒng)原理2.2.1 80C51單片機(jī)控制部分結(jié)構(gòu)說明本系統(tǒng)采用8051單片機(jī)，引腳具體控制[1]如下：P1口和P3口為輸入輸出檢則信號和控制信號。下面是8051芯片引腳具體分配：P1.0：水位低低輸入信號。（低0，高1）P1.1：水位低輸入信號。（低0，高1）P1.2：水位高輸入信號。（高1，低0）P1.3：手動(dòng)與自動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入信號。（手動(dòng)1，自動(dòng)0）P1.4：M

23、1起動(dòng)KM1控制輸出信號。（手動(dòng)1，自動(dòng)0）P1.5：M2起動(dòng)KM1控制輸出信號。（手動(dòng)1，自動(dòng)0）P1.6：M1開關(guān)狀態(tài)輸入信號。（開0，關(guān)1）P1.7：M2開關(guān)狀態(tài)輸入信號。（開0，關(guān)1）P3.0：水位低低報(bào)警輸出信號。P3.1：水位低報(bào)警輸出信號。P3.2：水位高報(bào)警輸出信號。P3.4：手動(dòng)起動(dòng)M1輸入信號，低電頻有效動(dòng)作。P3.5：手動(dòng)起動(dòng)M2輸入信號，低</p><p>　　當(dāng)水箱水位低

24、時(shí)，起動(dòng)M1、M2給水，水位上升到90%，停M1；當(dāng)水箱水位低低（小于50%）時(shí)，同時(shí)起動(dòng)M1、M2；當(dāng)水位上升到50%以上70%以下時(shí)，停M2，M1繼續(xù)運(yùn)行到水位上升到90%以上才停止工作。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[2]，得到以下數(shù)據(jù)：水位從50%--70%，兩臺泵運(yùn)行需要約10分鐘；水位從70%--90%，一臺泵運(yùn)行需要約15分鐘。水箱的水位一般保持在70%--90%。</p><p><b>　　

25、報(bào)警控制如下：</b></p><p>　　當(dāng)水位高與90開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，LG閉合，系統(tǒng)水位高報(bào)警。 當(dāng)水位低于75開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，LD閉合，系統(tǒng)水位低報(bào)警。 當(dāng)水位低與50開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，LDD閉合，系統(tǒng)水位低低報(bào)警。 手動(dòng)/自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換控制如下： 全自動(dòng)模式下，系統(tǒng)自動(dòng)判斷水位的狀況，選擇不同的工作狀

26、態(tài)。 手動(dòng)的模式下，兩臺給水泵的運(yùn)行控制可由人工自己操作。</p><p>　　第三章80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)硬件簡介</p><p>　　3.1.1 數(shù)據(jù)采集及處理模塊</p><p>　　單片機(jī)是則量系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的中心，該系統(tǒng)采用的是80C51單片機(jī)[7]，全靜

27、態(tài)工作時(shí)振蕩器頻率為0～12MHz。 目前，8051單片機(jī)在工業(yè)檢則控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種外部設(shè)備，完成工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè)8位的微型處理器CPU；一個(gè)256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；片內(nèi)程序存儲器ROM；四個(gè)8位并行的I/O接口P0-P3；兩個(gè)定時(shí)器/記數(shù)器；五個(gè)中斷

28、源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個(gè)部分通過內(nèi)部總線相連接。下面簡單介紹下其各個(gè)部分的功能。 </p><p>　　中央處理器CPU是單片微型計(jì)算機(jī)的指揮、執(zhí)行中心，由它讀人用戶程序，并逐條執(zhí)行指令，它是由8位算術(shù)／邏輯運(yùn)算部件(簡稱ALu)、定時(shí)／控制部件，若干寄存器A、B、B5w

29、、5P以及16位程序計(jì)數(shù)器(Pc)和數(shù)據(jù)指針寄存器(DM)等主要部件組成。算術(shù)邏輯單元的硬件結(jié)構(gòu)與典型微型機(jī)相似。它具有對8位信息進(jìn)行+、-、x、/ 四則運(yùn)算和邏輯與、或、異或、取反、清“0”等運(yùn)算，并具有判跳、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送等功能，此外還提供存放中間結(jié)果及常用數(shù)據(jù)寄存器?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫鳌⒊绦蛴?jì)數(shù)器Pc、定時(shí)與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指令代碼。枷執(zhí)行指令時(shí)，從程序存儲器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時(shí)與控制電

30、路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，送到存儲器、運(yùn)算器或I／o接口電路，完成指令功能。程序計(jì)數(shù)器Pc 程序計(jì)數(shù)器Pc用來存放下一條將要執(zhí)行的指令，共16位．可對以K字節(jié)的程序存儲器直接尋址c指令執(zhí)行結(jié)束后，Pc計(jì)數(shù)器自動(dòng)增加，指向下一條要執(zhí)行的指令地址。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器，RAM，片內(nèi)為128B,片外最多可外擴(kuò)64KB。數(shù)據(jù)存儲器來存儲單片機(jī)運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。片內(nèi)的1

31、28B的RAM，以高速RAM的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，可以加快單片機(jī)運(yùn)行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的RAM還可以降低功耗。</p><p>　　程序存儲器，ROM，用來存儲程序，80C51為4KB ROM。如果片內(nèi)只讀存儲器的容量不夠，則需要用擴(kuò)展片只讀存儲器，片外最多可以擴(kuò)展到64KB。</p><p>　　中斷系統(tǒng)，具有5個(gè)中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　定

32、時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4種工作方式。在單片機(jī)的應(yīng)用中，往往需要精確的定時(shí)，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)，因而需在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器部件。</p><p>　　串行口，1個(gè)全雙工的串行口，具有4中工作方式?？捎脕磉M(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。</p><p>　　特殊功能寄存器，SFR，共有

33、21個(gè)，用于CPU對片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。</p><p><b>　　單片機(jī)的時(shí)序功能：</b></p><p>　　時(shí)鐘電路 80C51片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTALI和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。</p><p>　　時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。采用內(nèi)部方式時(shí)，在C1和C2引腳上

34、接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器， 振蕩頻率的選擇范圍為1．2—12MHZ在使用外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL2用來輸入外部時(shí)鐘信號，而XTALI接地。</p><p>　　時(shí)序 80C51單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài)(s1—s6)組成，每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)接蕩周期，分為P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期組成。</p><p>　　若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個(gè)

35、機(jī)器周期為1us，每個(gè)狀態(tài)周期為1／6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。</p><p>　　對于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時(shí)，使從S1P2[8]開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在51期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時(shí)完成指令操作。</p>

36、<p>　　多數(shù)Mcs—51指令周期為1—2個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需4個(gè)機(jī)器周期。 對于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲器中讀人兩個(gè)字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時(shí)跳過兩次取指操作。下面是80C51單片機(jī)的振蕩電路[6]圖如圖3-1：</p><

37、p>　　圖3-1 80C51震蕩電路原理圖</p><p><b>　　引腳及其功能說明：</b></p><p>　　80C51單片機(jī)的40個(gè)引腳[7]中有2個(gè)專用于主電源引腳，2個(gè)外接晶振的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。</p><p>　　下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能：</p

38、><p>　　電源引腳Vcc和Vss</p><p>　　Vcc（40腳）：接+5V電源正端；</p><p>　　Vss（20腳）：接+5V電源正端；</p><p>　　外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大

39、器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。</p><p>　　XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。</p><p>　　控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有：</

40、p><p>　　RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式</p><p>　?。?）．RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值

41、或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　（2）．ALE/ P （30腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號）以每機(jī)器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低</p><p>　?。?）．PSEN(29腳):片外程序存儲器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PES

42、N兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，PESN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　?。?）．EA/Vpp（31腳）：</p><p>　　EA為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。</p><p>　　當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器4KB（MS—52子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。&

43、lt;/p><p>　　當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源Vpp。</p><p>　　輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口：</p><p>　　(1).P0口（39腳～22腳）：P0.0～P0.7統(tǒng)稱為P0口。當(dāng)不接外部存儲器與不擴(kuò)

44、展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　對于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。</p><p>　　(2).P1口（1腳～8腳）：P1.0～P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對于M

45、CS—52子系列單片機(jī)，P1.0和P1.1還有第2功能：P1.0口用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。</p><p>　　(3).P2口（21腳～28腳）：P2.0～P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高

46、8位地址總線送出高8位地址。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。</p><p>　　(4).P3口（10腳～17腳）：P3.0～P3.7統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。</p><p>　　P3口的第2功能見下表3-1</p>

47、<p>　　單片機(jī)P3.0管腳含義</p><p>　　表1-1單片機(jī)P3.0管腳含義</p><p>　　綜上所述，MCS—51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)：(1).單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；(2).單片機(jī)對外呈3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　80C51

48、結(jié)構(gòu)圖如圖3-2下：</p><p>　　圖3-2 80C51結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.1.2光電隔離簡介</p><p>　　水箱的控制器由8051系統(tǒng)構(gòu)成。為避免電機(jī)的起停和電源波動(dòng)時(shí)對電路的影響，輸入輸出均采用光電隔離[8]。</p><p>　　光電隔離是半導(dǎo)體管敏感器件和發(fā)光二極管組成的一種新器件，它主要功能是實(shí)現(xiàn)電信號的傳

49、送。輸入與輸出絕緣隔離，信號單向傳輸，無反饋影響?？垢蓴_性強(qiáng)，響應(yīng)速度快。 工作時(shí)，把輸入信號加到輸入端，使發(fā)光管發(fā)光，光敏器件在磁光輻射下輸出光電流，從而實(shí)現(xiàn)電光點(diǎn)的兩次轉(zhuǎn)換。 繼電器隔離是用電信號控制繼電器的機(jī)械觸電來實(shí)現(xiàn)隔離控制。 輸出通過繼電器，控制水泵機(jī)組的起停和報(bào)警，其電路圖如圖3-3：</p><p>　　圖3-3 系統(tǒng)控制電路原理圖</p><p&

50、gt;　　3.1.3給水泵電機(jī)主控回路介紹</p><p>　　給水泵電機(jī)主控回路[9]圖3-4如下：</p><p>　　圖3-4 水泵電機(jī)控制電路原理圖</p><p>　　3.2 80C51水箱控制系統(tǒng)主控硬件部署方案</p><p>　　該系統(tǒng)硬件主要由一個(gè)80C51單片機(jī)，一個(gè)74LS373和一個(gè)EPROM2764芯片構(gòu)成。其原理圖

51、如下圖3-5:</p><p>　　圖3-5 80C51水箱控制系統(tǒng)主控原理</p><p>　　3.2.1 80C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明 </p><p>　　80C51為數(shù)據(jù)采集及處理模塊核心，它主要完成系統(tǒng)對水位高低信號是否滿足指標(biāo)的信息采集，對采集到的水位信號通過系統(tǒng)程序進(jìn)行對信號的判斷等處理，根據(jù)采集信號的不同，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)信號對應(yīng)功能的引腳來實(shí)現(xiàn)對水箱水

52、位的控制。</p><p>　　3.2.2 74LS373芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明</p><p>　　74LS373[11]是一種帶輸出三態(tài)門的8D鎖存器，其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 74LS373結(jié)構(gòu)示意圖 </p><p><b>　　引腳功能介紹：</b></p>&

53、lt;p>　　D0~D7為8個(gè)輸入端；</p><p>　　Q0~Q7為8個(gè)輸出端；</p><p>　　G為數(shù)據(jù)鎖存控制端；</p><p>　　當(dāng)G為“1”時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng)G由“1”變“0”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。</p><p><b>　　OE為輸出允許端；</b></p><

54、p>　　當(dāng)OE為“0”時(shí)，三態(tài)門打開；</p><p>　　當(dāng)OE為“1”時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。</p><p>　　在該基于80C51單片機(jī)水箱控制統(tǒng)中，采用74LS373作為I/O接口驅(qū)動(dòng)使用，具體引腳連接如下：</p><p>　　其與80C51連接方法如下</p><p>　　80C51 74LS373

55、</p><p>　　P0.0(32)--------D0 (3)</p><p>　　P0.1(33)--------D1 (4)</p><p>　　P0.2(34)--------D2 (7)</p><p>　　P0.3(35)--------D3 (8)</p><p>　　P0.4(36)--------D

56、4 (13)</p><p>　　P0.5(37)--------D5 (14)</p><p>　　P0.6(38)--------D6 (17)</p><p>　　P0.7(39)--------D7 (18)</p><p>　　ALE (30)--------LE (11)</p><p>　　/OE(1 )

57、、GND(10)接地</p><p>　　VCC(20)接+5V</p><p>　　注：括號內(nèi)位引腳編號</p><p>　　實(shí)際連接請參考圖3-8所示。</p><p>　　其中輸入端D0~D7接至單片機(jī)的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。</p&g

58、t;<p>　　3.2.3 EPROM2764芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明</p><p>　　EPROM2764[11]芯片是8K*8字節(jié)的紫外線擦出、可編程只讀存儲器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持為35mA,讀出時(shí)間最大為250nS,封裝為28引腳的雙列直插式封裝。如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 2764結(jié)構(gòu)圖</p><p&g

59、t;<b>　　各引腳含義為：</b></p><p>　　A0-A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)；</p><p>　　D0-D7 為數(shù)據(jù)輸出線；</p><p><b>　　CE為片選線；</b></p><p>　　OE為數(shù)據(jù)輸出通線；</p><p>　　PGM為

60、編程脈沖輸入端；</p><p>　　Vpp是編程電影院；</p><p><b>　　Vcc 是住電源。</b></p><p>　　正常工作(只讀)時(shí)，Vpp=Vcc=+5V，/PGM=+5V。</p><p>　　編程時(shí)，Vpp=+25V（高壓）,/PGM端加入寬度為50ms的負(fù)脈沖。</p><

61、;p>　　在本系統(tǒng)中，EPROM2764芯片實(shí)現(xiàn)的是可編程I/O接口電路的擴(kuò)展功能,具體引腳連接如下：</p><p>　　2764與80C51引腳連線如下： </p><p>　　80C51 2764</p><p>　　P0.0(32)--------D0 (11)</p><p>　　P0.1(33)-----

62、---D1 (12)</p><p>　　P0.2(34)--------D2 (13)</p><p>　　P0.3(35)--------D3 (15)</p><p>　　P0.4(36)--------D4 (16)</p><p>　　P0.5(37)--------D5 (17)</p><p>　　P0.

63、6(38)--------D6 (18)</p><p>　　P0.7(39)--------D7 (19)</p><p>　　P2.0(21)--------A8 (25)</p><p>　　P2.1(22)--------A9 (24)</p><p>　　P2.2(23)--------A10(21)</p><

64、p>　　P2.3(24)--------A11(23)</p><p>　　P2.4(25)--------A12( 2)</p><p>　　/PSEN(29)-------/OE(22)</p><p>　　/CE (20)接地</p><p>　　VCC、PGM、VPP接+5V</p><p>　　74L

65、S373與2764引腳連接如下：</p><p>　　74LS373 2764</p><p>　　Q0(2) --------A0 (10)</p><p>　　Q1(5) --------A1 (9)</p><p>　　Q2(6) --------A2 (8)</p><p>　　Q3(9

66、) --------A3 (7)</p><p>　　Q4(12) --------A4 (6)</p><p>　　Q5(15) --------A5 (5)</p><p>　　Q6(14) --------A6 (4)</p><p>　　Q7(19) --------A7 (3)</p><p>　　注：括號

67、內(nèi)位引腳編號</p><p>　　實(shí)際電路連接圖如圖3-8</p><p>　　圖3-8基于80C51單片機(jī)的水箱控制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　第四章 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1程序概要設(shè)計(jì) </p><p>　　本系統(tǒng)程序開發(fā)，使用的語言給匯編語言。程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)水位處于LH(

68、高)、</p><p>　　LD(低)或LDD(低低)時(shí)，報(bào)警信號輸出，判斷泵水方式(自動(dòng)或手動(dòng))。當(dāng)水位到達(dá)規(guī)定容量時(shí)，停止泵水。在次程序中，低電平為有效(即0為有效),高電平為無效(即1為無效)。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序原理</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)主程序原理以及流程框圖</p><p>　　主程序要實(shí)現(xiàn)的是，

69、對數(shù)據(jù)的初始化，并且判斷用戶是使用自動(dòng)模式還是手動(dòng)模式，根據(jù)用戶的具體需求：</p><p>　　若用戶選擇自動(dòng)模式，則程序調(diào)用自動(dòng)化子程序；</p><p>　　若用戶選擇手動(dòng)模式，則程序調(diào)用手動(dòng)子程序。</p><p>　　主程序原理框圖如下圖4-1</p><p>　　圖4-1 主程序原理框圖</p><p>

70、;　　4.2.2 自動(dòng)模式子程序原理以及流程框圖</p><p>　　自動(dòng)模式子程序運(yùn)行的前置條件是，系統(tǒng)開始運(yùn)行，并且用戶選擇使用自動(dòng)化控制模式。</p><p>　　自動(dòng)模式子程序首先判斷水位是否高LG，若水位高于指標(biāo)，則運(yùn)行“水位高報(bào)警”程序，并返回主程序。若水位不高，則判斷水位是否低LD，若水位低，則試運(yùn)行“水位低報(bào)警”程序。然后判斷水位是否低低LDD：</p>&l

71、t;p>　　若水位沒有達(dá)到LDD的指標(biāo)，則試判斷“M1是否開啟”，若沒有開啟，則開啟M1;若“M1開啟”則判斷“M2是否開啟”，若“M2開啟”，則程序運(yùn)行“停止M2”程序；若“M2沒有開啟”，則試程序運(yùn)行“延遲1分鐘”， 一分鐘后程序“返回主程序”。</p><p>　　若水位達(dá)到水位LDD的指標(biāo)，則運(yùn)行“水位低低報(bào)警”，然后程序判斷“M1是否開啟”，若“M1未開啟”則運(yùn)行“M1開啟”程序；若“M1開啟”則

72、程序判斷“M2是否開啟”，若“M2未開啟”則運(yùn)行“M2開啟”程序，若“M2開啟”，則運(yùn)行“延遲一分鐘”，一分鐘后程序“返回主程序”。</p><p>　　自動(dòng)模式子程序原理框圖如圖4-2：</p><p>　　圖4-2 自動(dòng)模式子程序原理框圖 </p><p>　　4.2.3 手動(dòng)模式子程序原理框圖以及流程框圖</p><p>　　手動(dòng)

73、模式子程序運(yùn)行的前置條件是，系統(tǒng)開始運(yùn)行，并且用戶選擇使用自手動(dòng)控制模式。</p><p>　　手動(dòng)模式子程序中判斷語句的條件是依據(jù)用戶的具體操作。</p><p>　　手動(dòng)模式子程序首先判斷“水位是否LG” ，若水位LG達(dá)到指標(biāo)，則程序返回主程序；若水位LG未達(dá)到指標(biāo)，則程序運(yùn)行“判斷有無鍵合”：</p><p>　　若“判斷沒有鍵合”則子程序進(jìn)行循環(huán)；</

74、p><p>　　若“判斷鍵合”，則程序判斷“M1是否鍵合”。</p><p>　　若用戶操作“M1鍵合”，則程序運(yùn)行“判斷M1是否開啟”：</p><p>　　若“M1開啟”則子程序進(jìn)行循環(huán)；</p><p>　　若“判斷M1未開啟”，則程序運(yùn)行“開啟M1”。</p><p>　　若用戶操作“M1不鍵合”，則程序判斷“M2

75、是否鍵合”：</p><p>　　若用戶操作“M2鍵合”，則程序運(yùn)行“判斷M2是否開啟”；</p><p>　　若“M2開啟”則子程序進(jìn)行循環(huán)；</p><p>　　若“判斷M2未開啟”，則程序運(yùn)行“開啟M2”。</p><p>　　若程序判斷用戶均未進(jìn)行“M1、M2鍵合”，則程序要判斷“是否停止M1鍵合”：若用戶操作“M1停止鍵合”，則程序

76、判斷“M1是否停止”；</p><p>　　若“M1停止”，則子程序循環(huán)；</p><p>　　若“M1沒有停止”，則程序運(yùn)行“停止M1”。</p><p>　　若用戶不操作“M1停止鍵合”，則程序判斷“是否停止M2鍵合”：</p><p>　　若用戶操作“M2停止鍵合”，則程序判斷“M2是否停止”，若“M2停止”，則子程序循環(huán)；</p

77、><p>　　若“M2沒有停止”，則程序運(yùn)行“停止M2”。</p><p>　　手動(dòng)模式子程序原理框圖如圖4-3：</p><p>　　圖4-3 手動(dòng)模式子程序原理框圖</p><p><b>　　第五章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　縱觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上

78、各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時(shí)，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑耍覀冎恍枰趩纹瑱C(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的

79、寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的 人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)3億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊前景的。</p><p>　　而在本次的畢業(yè)論是基于單片

80、機(jī)的水箱控制系統(tǒng)，主要核心就是80C51單片機(jī)。通過這次設(shè)計(jì)，我綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)知識去分析和解決問題，我深刻的了解和掌握了單片機(jī)的控制原理和設(shè)計(jì)方法。不僅加深和回顧了但單片機(jī)等專業(yè)知識而且積累到單片機(jī)控制技術(shù)在實(shí)際中的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　由于自身缺少在實(shí)踐設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，所以在這次的設(shè)計(jì)中我自身也發(fā)現(xiàn)了很多不足的方面，從論文的本身的方面的結(jié)構(gòu)到具體設(shè)計(jì)中硬件設(shè)計(jì)知識和經(jīng)驗(yàn)的不足使得設(shè)計(jì)和論文存在的很多的問

81、題，但是我的導(dǎo)師程老師的細(xì)心指導(dǎo)下，經(jīng)過前后多次的修改和完善，最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)。</p><p>　　單片機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域是一個(gè)有著非常潛力和前景的專業(yè)技術(shù)，我相信通過這次畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)，不僅加深和掌握了這一專業(yè)技術(shù)，而且也提高了自己的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，為我的大學(xué)生涯畫下一個(gè)完整的句號。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

82、t;p>　　[1馮建華。 基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)研究,單片機(jī)學(xué)報(bào)。07年。</p><p>　　[2]史振聲。 熱力發(fā)廠設(shè)備原理簡明手冊。電子工業(yè)出版社，2005，20（22）:40-42。</p><p>　　[3]楊興瑤，張益清等 。新編實(shí)用電子電路500列 。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006年。</p><p>　　[4]馬忠梅，張凱等。單片機(jī)的C語言應(yīng)用

83、程序設(shè)計(jì)。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003年</p><p>　　[5]秦獲輝。 科技英語（電子類）。西安：西安電子科技大學(xué)出版社2005年。</p><p>　　[6]朱殿棟。數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)用手冊。北京：電子工業(yè)出版社，2003年。</p><p>　　[7]郭勇，余小平，高嵩等。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)。北京：北京大學(xué)出版社，2007年。</p>&

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86、Control System. US Patent 2000.</p><p>　　[14] Series single-chip single-chip microcomputer AT80C51 principle, the development and application examples.1998</p><p>　　[15] Texas Instruments Incorp

87、orated.TMS320DM642 Technical Overview:DSP Video and Imaging Digital Applications.Sep.2002.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在xx老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。承蒙xx老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，雖然有繁忙的工作，但仍抽出大量時(shí)間給予我學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)

88、和幫助，從設(shè)計(jì)草案的確定和修改，開題報(bào)告，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，每一步都是在老師的幫助下完成的，從這個(gè)過xx中獲益不淺。xx老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。通過該次論文設(shè)計(jì)使我掌握了基本的研究方法，樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)。在此，謹(jǐn)向xx老師致以深深的敬意和由衷的感謝。</p><p>　　感謝大學(xué)四