水深測量系統(tǒng)[共12頁]

1、 西安郵電大學單片機課程設計報告書液位監(jiān)測系統(tǒng)專業(yè)：班級：姓名（學號）： 液位監(jiān)測系統(tǒng)一、設計目的1. 采用單片機、ADC0809、壓力傳感器為主要器件，設計水深檢測系統(tǒng)；2. 通過本次課程設計加深對單片機課程的全面認識和掌握，對單片機課程的應用進一步的了解；3. 掌握定時器、外部中斷的設置和編程原理；4. 通過此次課程設計能夠將單片機軟硬件結合起來，對程序進行編輯，校驗。二、設計要求1.壓力傳感器輸出為4-20mA電流信號，通過轉換電路把其轉換為電壓信號；2.處理模擬信號并顯示其實際水的深度數(shù)值。三、設計器材器件個數(shù)器件個數(shù)STC89C521晶振（12M）1ADC0809133PF電容1RE

2、SPACK-811K電阻19012型三極管410K電阻1開關1液位傳感器14位數(shù)碼管1底座1四、設計方案及分析1. 單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)電路如圖1所示，由主控器STC89C52、時鐘電路和復位電路三部分組成。單片機STC89C52作為核心控制器控制著整個系統(tǒng)的工作，而時鐘電路負責產(chǎn)生單片機工作所必需的時鐘信號，復位電路使得單片機能夠正常、有序、穩(wěn)定地工作。圖1 單片機最小系統(tǒng)2. 時鐘電路STC89C52 單片機芯片內(nèi)部設有一個由反向放大器所構成的振蕩器。19腳(XTAL1)為振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端，18腳(XTAL2)為振蕩器反相放大器的輸出端。在XTAL1和

3、XTAL2引腳上外接定時元器件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。本系統(tǒng)采用的定時元器件為石英晶體（晶振）和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率為12MHz，電容大小為33pF，時鐘電路如圖所示。圖2 時鐘電路（晶振）3. 復位電路STC89C52的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的,復位電路通常采用上電復位和按鈕復位兩種方式,本設計采用的是最按鈕復位電路,其電路圖如圖所示。圖3 復位電路4數(shù)碼管顯示電路LED又稱為數(shù)碼管，它主要由8段發(fā)光二極管組成的不同組合，可以顯示ag為數(shù)字和字符顯示段，h段為小數(shù)點顯示，通過ag為7個發(fā)光段的不同組合，可以顯示09和AF共16個數(shù)字和字母。LED可以分為共陰極和共陽

4、極兩種結構。共陽極結構即把8個發(fā)光二極管陽極連在一起。這種裝入數(shù)碼管中顯示字形的數(shù)據(jù)稱字形碼，又稱段選碼。本設計用到的是LED顯示器靜態(tài)顯示方式，其電路如圖所示是發(fā)光二極管顯示器（LED）的結構、工作原理及接口電路。圖4 數(shù)碼管電路五、問題分析與解決方法問題1數(shù)碼管開始顯示暗并且數(shù)字總是在跳動。 這個問題的結癥嚴格意義上說沒有得出答案。當時數(shù)碼管（共陽）位控，我們用的是9014號PNP型三極管，現(xiàn)象時顯示結果暗淡并且跳動。我們沒有懷疑三極的問題而是把目標一致對準焊接電路，反復檢查沒有問題（檢查方法：該通的地方通，不該通的地方不通），即使這樣也沒有解決問題，最后根據(jù)數(shù)碼管顯示暗淡一個現(xiàn)象，就猜想

5、通過字樣各段的電流小。試著調整三極管的放大倍數(shù)，將一個9014型三極管替換成9012型，結果成功了。最后，我試著測試了一下9012和9014的方法倍數(shù)，結果顯示9012的放大倍數(shù)比9014的大100左右。問題2 即使更換了三極管，數(shù)碼管顯示數(shù)字仍然在不停地閃動。這個問題在硬件上已經(jīng)改變了，相信硬件在顯示方面不會出現(xiàn)問題，只能把目標哦對準軟件的方面。最初的主程序沒有防止電壓微小跳動而導致顯示轉換結果不穩(wěn)定的，最懂顯示結果微小跳動。程序每走一遍，數(shù)碼管就顯示結果就刷新一遍。那么我們就想，在電壓輸入電相同的情況下，那么記錄上次的轉換結果，如果本次轉換結果與上次的相同，就不需要刷新顯示數(shù)據(jù)，反之，則刷

6、新。這樣的想法，促使我們使用了如下關鍵語，這樣顯示數(shù)組a不需要每次刷新，只是在數(shù)據(jù)變化的情況下刷新。Temp1=P1；/P1端口讀的是AD0809的轉換結果if(temp!=temp1)temp=temp1;a3=temp/1000;a2=(temp/100)%10;a1=(temp/10)%10;a0=temp%10;問題3.正確顯示范圍是0255，但是一直顯示的是85165。這個問題沒有找到確定的答案。最初懷疑軟件，因為硬件電路在開始時已經(jīng)仔細檢出過，而且是不同的人獨立檢查的（這樣利于發(fā)現(xiàn)問題，防止可能已犯誤人把其他人引入定勢思維），但是最終沒有發(fā)現(xiàn)問題，只能把目光投向軟件。軟件中AD08

7、09工作需要整脈沖，上升沿是各個寄存器復位，下降沿AD0809開始工作。我們給模擬正脈沖的程序加入了延時程序（st=0;delayus();st=1;delayus();st=0;delayus();），但是這樣也沒有改變結果。問題4. 檢查硬件發(fā)現(xiàn)可能是AD0809沒有工作，但是一直找不出來問題。這個問題從始至終都沒有找到確切的答案，只是有基于上個問題的一些想法。上個問題中，模擬輸入電壓在接入5V，數(shù)碼管顯示165，在接入0V顯示65，顯示結果不是很穩(wěn)定，但是顯示如上結果的概率在95%。最初我們猜想是其他問題，因為輸入5V和0V數(shù)轉換的結果在變化，說明數(shù)碼管工作了。在過少次檢查機想象中，都沒

8、能找到問題。我們就試著改變了輸入模擬電壓，用兩個相同的電阻分壓，得到了2.5V模擬輸入電壓，但令我們驚訝的是現(xiàn)實結果沒有變，而是接近5V的顯示結果，甚至一樣。那么，AD0809一定沒有工作，顯示的只是初始化得亂碼。我們再次仔細檢查了電路，沒有發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過我們小組幾次討論,得出如下結論：AD0809本身可能就是壞的!六、設計結果1.方案圖電壓前置放大電路 模數(shù)轉換數(shù)碼管顯示單片機處理液位傳感器2.總體電路原理圖3.軟件流程圖數(shù)碼管顯示開始數(shù)碼管的初始化定時器中斷、0809初始化讀取0809轉換結果N繼續(xù)等待0809轉換結果結束4.軟件設計#include typedef unsigned ch

9、ar uint8;typedef unsigned int uint16;typedef unsigned long uint32;uint8 a5;uint8 j=0;sbit eoc=P26;sbit oe=P25;sbit st=P27;sbit ADDR0=P20;sbit ADDR1=P21;sbit ADDR2=P22;sbit ADDR3=P23;sbit clock=P24;bit flag=0;code uint8 table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90;void delay()/延時子函數(shù)uint1

10、6 i,K;for(i=1;i0;i-)for(K=50;K0;K-);/*void delayus()unsigned int i=1000;while(i0)i-;*/void diplay()switch(j)case 0:ADDR0=1;ADDR1=1;ADDR2=1;ADDR3=0;j+;P0=tablea0;delay();/顯示第一位數(shù)碼管break;case 1:ADDR0=1;ADDR1=1;ADDR2=0;ADDR3=1;j+;/顯示第二位P0=tablea1;delay();break;case 2:ADDR0=1;ADDR1=0;ADDR2=1;ADDR3=1;j+;P

11、0=tablea2;delay();/顯示第三位break;case 3:ADDR0=0;ADDR1=1;ADDR2=1;ADDR3=1;j=0;P0=tablea3;delay();/顯示第四位break;default:break;void timer0() interrupt 1 flag=flag;clock=flag; main() uint16 temp1=P1,temp=P1; TMOD=0x02; TH0=0xff;TL0=0xff; TR0=1; EA=1; ET0=1; while(1)st=0;delayus(); /給start一個上升沿脈沖，將內(nèi)部所有寄存器清零st=

12、1;delayus();st=0;delayus();/給start一個下降沿脈沖，開啟AD轉換while(!eoc);/轉換結束標志 oe=1; /允許輸出轉換后的數(shù)據(jù) delayus();temp1=P1; /定義temp，用于表示從ADC來的數(shù)據(jù)的各個位oe=0; delayus();if(temp!=temp1)temp=temp1; a0=temp%10; a1=(temp/10)%10;a2=(temp/100)%10;a3=temp/1000;diplay();diplay();diplay();diplay();七、設計體會與收獲：課程設計已經(jīng)結束了，總的結果是我們組的結果沒有

13、做出來。實話說，我覺得我們組盡力了，想進各種辦法都沒有結果。我對結果是一個重視的人，當時心情低落。在這次課程設計中，我是組長，結果沒有出來，我覺得不是知識的缺乏，而是合作不佳，任務倒是分配好了，但是各份工作之間的銜接不是很融洽。這可能就是結果沒有出現(xiàn)的結癥。對于老師所說的分發(fā)成果的例子，我覺得這樣（27%、25%、25%、23%）最好，最高的是思想和框架的設計，其次是軟件，再次是焊接電路板的，最后是整體檢測結果的。這個分配可能不符合我們組情況，因為最后一步卡住正確結果。所以針對這種情況，每個人在原有的基礎上都減少0.5%，共計2個百分點，作為自由分配項。當然這個權利在我的手里，可以根據(jù)每個人的

14、情況決定5個百分點的分配（可以是一個人的，也可以是兩個人的，當然更可以是三個或者整個團隊均分）。那么最后的分配方式就是：整體思想和框架設計26.5%；軟件設計24.5%；硬件焊接布線24.5%；檢測調試22.5%；自由分配點2%。：在這次課程設計中，我主要負責檢測調試的任務。對于這次課程設計，總體感覺挺遺憾的，因為我們組沒有出結果，對此，我覺得我的責任很大。在硬件焊接完成并下載進去程序后，發(fā)現(xiàn)結果出不來。在反復研究程序和仿真圖之后，發(fā)現(xiàn)兩者都沒有問題，然后又多次檢查板子，測試是否是焊接的問題，發(fā)現(xiàn)焊接也沒有問題，之后就陷入了困境。然后又經(jīng)過反復檢測程序和硬件焊接，解決了數(shù)碼管顯示數(shù)字暗并且不穩(wěn)

15、定的問題，但最后還是很遺憾的沒有出結果。但是，在這次課程設計中，我還是學到了很多東西，不僅是關于數(shù)電、模電、單片機方面的，還有關于團隊合作方面的。相信這些一定會是我以后工作和學習中的財富?。涸谶@次課程設計中，我主要負責了程序設計和ISIS仿真模塊的任務。在最初的時候，我其實不知道如何下手，經(jīng)過全組的討論，我整體的把握了設計的方向與脈絡。在此之后我自己在網(wǎng)上搜集資料，觀看有關的教學視頻，翻查教學課本，補充了這次課程設計需要用到的相關知識。在ISIS中把電路搭好以后，我先從顯示入手，編寫簡單程序，讓數(shù)碼管顯示預期的效果，之后再慢慢一步一步往下走。在此期間，我也遇到了一些問題，比如四個數(shù)碼管只有三個

16、顯示，我在不斷調試后添加了一條switch語句，就解決了這一問題。再比如ADC0809的時鐘脈沖我不知道如何在硬件中給出，請教了老師以后，知道了可以用上課時老師講過的定時和中斷來實現(xiàn)。在最后仿真順利完成，隊友們開始搭建硬件電路。電路完成，又出現(xiàn)了一些問題，排除線路等硬件的問題，我開始修改程序，后來發(fā)現(xiàn)，由于最后顯示模塊刷新的太慢造成了顯示的不穩(wěn)定，于是我又加入了三個display()，形成四個刷新模塊一起順序執(zhí)行，就順利的一次性將四個數(shù)碼管的顯示刷新完畢，從而解決了這一問題。雖然在最后我們沒有得到想要的最終結果，但是我在這次課程設計中，學到很多，我知道了如何在調試中發(fā)現(xiàn)錯誤，解決問題，學會了如何團隊合作，如何在仿真與實際不一致的情況下用實際電路反觀程序，調整問題。這次課程設計的收獲，將成為我以后學習與工作的寶貴財富。：通過這次課程設計，我們學習了一些關于單片機和傳感器方面的