農(nóng)村家用自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！）學(xué)科代碼：080601貴州師范大學(xué)（本科）畢業(yè)論文題目：農(nóng)村家用自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：2006級(jí)姓名：舒力力指導(dǎo)教師：鄭宇（講師）完成時(shí)間：2010年5月4日題目：農(nóng)村家用自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舒力力摘要：隨著中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展，帶來了農(nóng)民生活水平的巨大提高，現(xiàn)在的農(nóng)村家庭普遍都在使用簡單的水塔式自來水供水方式，這樣的供水系統(tǒng)極大的方便了農(nóng)民的家常用水，本著節(jié)約成本的理念，我們希望尋求一種普遍適用于普通農(nóng)村家庭的低成本高性能容易操作的手動(dòng)與自動(dòng)控制的這樣一個(gè)家用自來水控制系統(tǒng)。而電子技術(shù)的不斷

2、發(fā)展，以單片機(jī)為基礎(chǔ)的控制電路有著體積小，價(jià)格低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，處理功能強(qiáng)，易于控制等優(yōu)點(diǎn)，這使得單片機(jī)的應(yīng)用更為廣泛。而液位控制是現(xiàn)代工業(yè)中常見的參數(shù)，有著直接觀察、容易測量，過程時(shí)間常數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)為主控制器，通過傳感器來檢測水位的高度，能控制電路來自動(dòng)調(diào)節(jié)液位的高度，并可由LED顯示實(shí)際水位與檢測的水位高度，并具有一定的水位報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：農(nóng)村節(jié)約成本單片機(jī)水位檢測自動(dòng)調(diào)節(jié)Abstract:hasbroughthouseholdsofChinasruraleconomystandards.Nowtheruraltapwatersupply.ThisWith

3、thetremendousdevelopmenttremendousincreasetheirlivinggenerallyuseasimpletower-stylesystemhasbroughtagreathome-styleconveniencetofarmers.Withcost-savingidea,andwehopetofindagenerallyapplicabletoordinaryhigh-performance,low-costruralfamilieseasymanualandautomaticcontrolofsuchahouseholdtapwatercontrols

4、ystem.Thecontinuousdevelopmentofelectronictechnologytomicrocontroller-basedcontrolcircuithavemanyadvantagesofsmallsize,lowcost,simplestructure,processing,easycontrol.Thismakesitmorewidelyusedmicrocontroller.Thelevelcontrolisthecommonparametersofmodernindustry,withadvantageofdirectobservation,easytom

5、easure,processtimeconstantsmall.ThissystemusesAT89C51microcontrollerasthemaincontroller.Itcanthroughthesensortodetectwaterlevel,anditcanautomaticallyadjusttheheightofliquidlevelthoughtthecontrolcircuit.TheactualwaterlevelcandisplayfromtheLCD.Andhavesomelevelalarm.Keywords:Villagelow-costSingle-chipt

6、estingintelligentwaterlevelcontrol.目錄第1章前言41.1 農(nóng)村家用自來水的現(xiàn)狀41.2 本設(shè)計(jì)的和意義和主要內(nèi)容第2章總體方案擬定52.1 系統(tǒng)功能要求52.2 系統(tǒng)的工作原理5第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)63.1 液位檢測部分63.1.1 傳感器73.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器73.2 數(shù)字控制部分93.2.1 核心芯片80C51單片機(jī)93.2.2 液位數(shù)碼顯示器113.3 控制驅(qū)動(dòng)部分143.3.1 繼電器與電動(dòng)機(jī)153.3.2 手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)163.3.3 自動(dòng)報(bào)警電路16第4章系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)174.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖184.2 水位檢測的主程序18總論22

7、致謝22參考文獻(xiàn)23第1章前言單片機(jī)有著價(jià)格低廉，集成度高，處理功能強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，這使得單片機(jī)的應(yīng)用更為廣泛，因此就有可能比較普遍地應(yīng)用微機(jī)來控制各類電路，使各種新穎的、高性能的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電路的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電路的性能更符合要求，還可以制造出各種便于控制的新型電路，使電子控制出現(xiàn)新局面。在此我們尋求用單片機(jī)設(shè)計(jì)的農(nóng)村家用自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)。1.1 農(nóng)村家用自來水的現(xiàn)狀隨著中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的巨大發(fā)展，帶來了農(nóng)民生活水平的巨大提高，現(xiàn)在的農(nóng)村家庭普遍都在使用簡單的水塔式自來水供水方式，這樣的供水系統(tǒng)極大的方便了農(nóng)民的家常用水，由于其只安裝于個(gè)人家

8、庭中使用，為了節(jié)約成本所以目前這樣的系統(tǒng)普遍只是手動(dòng)操作抽水用的電動(dòng)機(jī)開關(guān)，水用完打開開關(guān)，水滿了則關(guān)閉開關(guān)，要人不間斷的監(jiān)測，這樣一來這樣的自來水用起來又不方便了，會(huì)出現(xiàn)斷水現(xiàn)象或水溢出等現(xiàn)象，極大的造成人力和電力及其他資源的浪費(fèi)。這種手動(dòng)家用自來水系統(tǒng)的主要組成部件和結(jié)構(gòu)有抽水用的水泵電動(dòng)機(jī)、控制開關(guān)、水管、放在樓面頂層的不銹鋼蓄水桶，結(jié)構(gòu)簡易、成本低、維護(hù)簡單簡易。通過控制水泵電動(dòng)機(jī)的開關(guān)來對水桶加水，水用完打開開關(guān)，水滿了則關(guān)閉開關(guān)，需要人不斷的對它進(jìn)行檢測，造成了人力的極大浪費(fèi)，效率低。1.2 本設(shè)計(jì)的意義和主要內(nèi)容農(nóng)村家用自來水的使用是隨著農(nóng)民朋友的生活水平的提高才興起的，可以說目

9、前農(nóng)村這種自來水自控方面還是空白的。但市場上的液位控制系統(tǒng)由于其相對農(nóng)民目前的狀況是很難適用的，我們尋求的是一種適用普通農(nóng)村家庭個(gè)體使用的一種控制系統(tǒng)，要求此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要簡單、維護(hù)起來要簡便、操作起來容易、適用性強(qiáng)、節(jié)省勞動(dòng)力，最重要的是成本低廉性能好。所以農(nóng)村家用自來水自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是要盡量的節(jié)約成本，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以單片機(jī)為基礎(chǔ)的控制電路有著體積小，價(jià)格低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，處理功能強(qiáng)，易于控制等優(yōu)點(diǎn)，這使得單片機(jī)的應(yīng)用更為廣泛，單片機(jī)以其控制精度高，性能穩(wěn)定、可靠，設(shè)置操作方便，造價(jià)低等特點(diǎn)，應(yīng)用到液位系統(tǒng)的控制之中，不但保證了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，而且增強(qiáng)了人機(jī)交互的能

10、力，因此在此我們希望尋求用單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種普遍適用于普通農(nóng)村家庭的低成本高性能容易操作的手動(dòng)與自動(dòng)控制的這樣一個(gè)家用自來水控制系統(tǒng)。從價(jià)格、性能、穩(wěn)定性等方面與電腦控制、PLC控制和其它類型的單片機(jī)控制比較，MCS-51單片機(jī)具有體積小，低功耗、價(jià)格低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，處理功能強(qiáng)，易于控制、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，這使得單片機(jī)的應(yīng)用更為廣泛。因此我們在計(jì)中系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)為主控制器，通過液位傳感器來檢測水位的高度，傳感器檢測到的電壓信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送單片機(jī)處理，通過控制電路來自動(dòng)調(diào)節(jié)液位的高度，并可由LED顯示實(shí)際水位與檢測的水位高度，具有一定的水位報(bào)警功能。第2章總體

11、方案擬定我們通過在蓄水桶中安裝液位傳感器，傳感器檢測到水桶中的液位高度，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換把數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的處理，把當(dāng)前的液位值通過LED顯示器顯示出來，并與所設(shè)定的液位值比較來控制是否需要接通與關(guān)閉水泵。同時(shí)我們增設(shè)自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。2.1 系統(tǒng)功能要求在設(shè)計(jì)中我們采用8051單片機(jī)為核心芯片，輔助于相關(guān)硬件電路，通過液位傳感器將檢測到的信號(hào)變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送給單片機(jī)，通過8051單片機(jī)的運(yùn)算控制，從而使此自動(dòng)系統(tǒng)具有監(jiān)測到水位、顯示水位、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況、是否正在加水及能夠簡單顯示出故障情況等功能，同是也具有手動(dòng)操作功能。

12、2.2 系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)的硬件組成部分包括液位檢測部分、數(shù)字控制部分、控制驅(qū)動(dòng)部分，而通過軟件的設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，通過液位傳感器對水桶水位的檢測，傳感器檢測到的電壓信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)處理，處理后的數(shù)據(jù)送數(shù)碼顯示，并將其與相應(yīng)的液位設(shè)定值對比，當(dāng)水桶水位低于用戶設(shè)定的值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開水泵給水桶加水；當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水泵；如果水桶水位低于用戶設(shè)定的值時(shí)或到達(dá)設(shè)定值時(shí)水泵沒有動(dòng)作，則發(fā)出故障警報(bào)。其工作原理圖如下：第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)整個(gè)供水結(jié)構(gòu)圖如下：液位感應(yīng)翳3.1 液位檢測部分此部分

13、應(yīng)包括傳感器電路、A/D采集轉(zhuǎn)換接口電路。在液體液位控制系統(tǒng)中，傳感器的選擇是非常重要的，傳感器是能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，它的性能直接影響到整個(gè)檢測系統(tǒng)，對檢測精確度起著重要的作用。A/D采集轉(zhuǎn)換接口電路是模擬信號(hào)源與計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字系統(tǒng)之間聯(lián)系的橋梁，它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、控制和顯示。3.1.1 液位傳感器設(shè)計(jì)傳感器的種類很多，有溫度傳感器，加速度傳感器，光學(xué)傳感器，壓力傳感器的，本設(shè)計(jì)采用B2119壓阻式壓力傳感器來對液位進(jìn)行控制，在把檢測的電信號(hào)通過ADC080

14、9俞入至U單片機(jī)進(jìn)行分析，再由LED進(jìn)行顯示和單片機(jī)控制，實(shí)行對液位的報(bào)警。壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件。這種壓力傳感器精度高、工作可靠，容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，比應(yīng)變式壓力傳感器體積小而輸出信號(hào)大。它是目前壓力測量中使用最多的一種傳感器。壓阻式壓力傳感器是用集成電路工藝技術(shù)，在硅片上制造出四個(gè)等值的薄膜電阻，并組成電橋電路，當(dāng)不受壓力作用時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，無電壓輸出；當(dāng)受到壓力作用時(shí)，電橋失去平衡，電橋輸出電壓。電橋輸出的電壓與壓力成正比例。其工作原理圖如圖2所示。圖2壓阻式壓力傳感器原理圖3.1.2 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器由于傳感器輸出的是模擬量，而單片機(jī)只能處理數(shù)字量

15、，所以必須把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能在單片機(jī)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。A/D是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，把由傳感器傳來的液位控制的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后再通過8051單片機(jī)的分析處理進(jìn)行LED顯示和液位的報(bào)警。用導(dǎo)線連接傳感器的輸出至ijADC0809A/D專換器的IN-0。在設(shè)計(jì)中使用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADC0809是8通道8位CMOSS次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)有模擬量通道選擇開關(guān)及相應(yīng)的通道鎖存、譯碼電路，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由三態(tài)鎖存器輸出，由于片內(nèi)沒有時(shí)鐘需外接時(shí)鐘信號(hào)。芯片的引腳如圖，各引腳功能如下：IN0IN7:八路模擬信號(hào)輸入端。ADD-AADD-BADD-C三位地

16、址碼輸入端。CLOCK外部時(shí)鐘輸入端，CLOCK俞入頻率范圍在101280KHz典型值為640KHz此時(shí)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。51單片機(jī)ALE直接或分頻后可與CLOCKS連。D0-D7:數(shù)字量卒出端。OEA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，當(dāng)OE為高電平時(shí)，允許A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果從D0-D7輸出。ALE:地址鎖存允許信號(hào)輸入端。八路模擬通道地址由A、B、C輸入，在ALE信號(hào)有效時(shí)將該八路地址鎖存。START啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端，當(dāng)START端輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，將進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。EOCA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC輸出高電平。Vref(+)、Vref(-):正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入

17、端?；鶞?zhǔn)正電壓的典型值為+5V。為實(shí)現(xiàn)8路模擬通道能有條不紊地工作，首先通過地址譯碼鎖存器選通所要開通的8路模擬通道中的一路開關(guān)，將模擬信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)放到三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器中等待CPU來取，取后由CPU啟動(dòng)新一次的地址譯碼，重復(fù)以上完成新一次的A/D轉(zhuǎn)換。ADC08095片提供了高轉(zhuǎn)換速度、高精密度、環(huán)境影響小和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。下圖為ADC0809K片的引腳圖。圖3-1ADC0809芯片的引圖圖3-2A/D采集轉(zhuǎn)換接口電路ADC0809勺工作過程如下：首先用指令選擇0809的一個(gè)通道，當(dāng)執(zhí)行MOVDPTRA時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)給STAR

18、TS腳送入脈沖，開始對選中通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后發(fā)出結(jié)束信號(hào)，置EOC卻為高電平，該信號(hào)可作為中斷申請信號(hào)；當(dāng)讀允許信號(hào)到，OE斷油高電平，則可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。利用MOVA,DPTR把該通道轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到A累加器中。3.2 數(shù)字控制部分?jǐn)?shù)字控制部分它要完成顯示控制及水泵電動(dòng)機(jī)工作時(shí)無水泵出或水管液位不變化時(shí)報(bào)警等功能。單片機(jī)選用了INTEL公司的8位單片機(jī)AT89C51采用最小應(yīng)用系統(tǒng)。利用傳感器檢測，然后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行液位高度的判斷，再輸出對應(yīng)的液位高度值并在LED顯示出。3.2.1 核心芯片8051單片機(jī)計(jì)算機(jī)芯片MCS-51是一個(gè)電腦晶片，英特爾公司生產(chǎn)系列。它是在

19、MCS-48系列的基礎(chǔ)上發(fā)展的高性能的8位單片機(jī)。所出的系列產(chǎn)品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的單片機(jī)都以它為核心，所以本設(shè)計(jì)采用的核心芯片是8051單片機(jī)。CP見它的核心設(shè)備，從功能上看，CPU包括兩個(gè)部分：運(yùn)算器和控制器，它執(zhí)行對輸入信號(hào)的分析和處理。整個(gè)系統(tǒng)電控部分以ATME公司的8051為核心芯片，控制信號(hào)采集、處理、輸出三個(gè)過程。這種芯片內(nèi)置4KEPR0M因?yàn)橄到y(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM!序控制結(jié)構(gòu)，則造成控制線不夠；而8051卻可以利用P0、P2口作控制總線，大大簡化了硬件結(jié)構(gòu)，并可以直接LED數(shù)據(jù)顯示，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)，使整個(gè)

20、系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。系統(tǒng)的原理是采用液位傳感器測量液體的液位值,通過單片機(jī)的轉(zhuǎn)換與分析在LED1顯示及卒出控制；根據(jù)當(dāng)前的液位值決定是否進(jìn)行開關(guān)水泵，以及是否到達(dá)危險(xiǎn)高、低水位，需要關(guān)閉閥門。1P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P078051INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X23923833/-43653563433783213廣2112n2215232414253126271928189RESETRXD101117電TXDRDALE/PWrpsen30Q29圖3-3

21、8051引腳圖上圖是8051的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPRO眇寫程序時(shí)，接+5V電源。Pin19:時(shí)鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。Pin18:時(shí)鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體（2-12MHZ）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30P。另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將XTAL1接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從XTAL2腳輸入。本設(shè)計(jì)采用外部時(shí)鐘電

22、路，外接晶振和電容組成振蕩器。輸入輸出（I/O）弓唧：Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin8為P1.0-P1.7輸入輸出腳,Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳。在對單片機(jī)設(shè)計(jì)中，P0作為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展口，且是擴(kuò)展并行輸入/輸出接口的接口，另外也作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸口，P2口為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展口的高八位地址總線口，P1口為輸入/輸出口。Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)

23、數(shù)器PC指向0000HP0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H,其它專用寄存器被清“0。RESE礎(chǔ)高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工彳寄存器R0-R7）的狀態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見圖。止匕外，RESET/Vd還是一復(fù)用腳，W掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM勺數(shù)據(jù)不丟失，此設(shè)計(jì)采用自動(dòng)復(fù)位電路。VccVcc22u1K上電自動(dòng)復(fù)位手動(dòng)復(fù)位電路圖3-4復(fù)位電路Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時(shí)，ALE（地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有

24、一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn),當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是EPROM在編程其間，prog將用于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU賣入并執(zhí)行。在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。3.3.2顯示接口技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用統(tǒng)中，不僅需要進(jìn)行測控和計(jì)算，同時(shí)也要將一些測控信息顯示出來，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)或圖形結(jié)果，以便于掌握系統(tǒng)的狀態(tài)并進(jìn)行分析處理。目前在單片機(jī)中

25、最常用的有數(shù)碼顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）。在此選用成本低廉、使用簡單的數(shù)碼顯示器。LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用中最常用的輸出部件，它是由若干發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光，不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。用LED是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長的特點(diǎn)。LED（發(fā)光二極管）最早出現(xiàn)在19世紀(jì)60年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管作為指示燈來用。LED就是一種半導(dǎo)體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當(dāng)給LED通電流時(shí)，它會(huì)發(fā)光。由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。因而使用

26、LED的光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更可靠。不像白熾燈那樣，LED抗震動(dòng)抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當(dāng)于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分。1 .數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼管是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0-9、字符A-F,H,L,P,R,U;Y,“一”及小數(shù)點(diǎn)”.”。數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。數(shù)碼管又分為共陰極（如圖4-13a）和共陽極（如圖4-13b）兩種結(jié)構(gòu)。以共陰極管為例來論述其原理：共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它

27、管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。cdcdp）其利鍛b）其陽極c）irwiew圖3-5數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對照圖3-5（a）,字型碼各位定義為：數(shù)據(jù)線DOta字段對應(yīng)，D1與b字段對應(yīng)，依此類推。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為O表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段亮。2 .顯示接口設(shè)

28、計(jì)對于多位LEDR碼管并用的情況，一般有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示驅(qū)動(dòng)方式。靜態(tài)顯示接口簡單，只需較小的驅(qū)動(dòng)電流就可以獲得較高的顯示亮度，但是當(dāng)LED數(shù)量比較多時(shí)，需要很多的1/0線，對硬件資源的要求比較苛刻，所以在此選用動(dòng)態(tài)顯示的方式。動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的1/0口控制；各位的位選線由另外的1/0口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可

29、使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時(shí)顯示的感覺。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省1/0口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單。4位7段LED動(dòng)態(tài)顯示器電路如下圖：為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動(dòng)態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段碼（字形代碼）的輸入之外，還要對顯示器加上位的控制，這就是通常所說的段控和位控。因此，多位LED顯示器接口電路需要有兩個(gè)輸出口,其中一個(gè)用于輸入8條段控線（字形代碼），另一個(gè)用于輸入位控線（位碼），位控線的數(shù)目與LED顯示器的位數(shù)相同。系統(tǒng)中采用專用鍵盤/顯示器接口芯片8279實(shí)現(xiàn)顯示器接口，Inte

30、l8279是一種通用可編程鍵盤/顯示器接口芯片，它能完成鍵盤輸入和顯示兩種功能。以下即是8279實(shí)現(xiàn)顯示器功能的接口電路：3.3控制驅(qū)動(dòng)電路部分控制電路部分主要有電動(dòng)機(jī)、繼電器組成，利用繼電器的功能來完成電路部分的控制驅(qū)動(dòng)，而繼電器由單片機(jī)的輸出接口輸出的信號(hào)來控制，當(dāng)其輸出符合繼電器的要求時(shí)繼電器閉合水泵電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)給蓄水桶加水，當(dāng)沒信號(hào)輸入時(shí)電動(dòng)機(jī)斷電，控制驅(qū)動(dòng)電路原理圖如下：QS1QS2手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕開關(guān)KSKM繼電器控制驅(qū)動(dòng)電路原理圖3.3.1 繼電器、電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)控制驅(qū)動(dòng)電路主要電動(dòng)機(jī)、繼電器及相應(yīng)的元件構(gòu)成，它根據(jù)電路的實(shí)際需要來控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止，從而能自動(dòng)地控制液位的高度

31、。直流繼電器接口圖繼電器的動(dòng)作由單片機(jī)8051的P2.2端控制。P2.2端輸出高電平時(shí)，繼電器J吸合；P2.2端輸出低電平時(shí)，繼電器釋放。3.3.2 手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用是：當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打在自動(dòng)擋是，系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，整個(gè)供水系統(tǒng)由單片機(jī)自動(dòng)控制；當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打在手動(dòng)擋時(shí)，系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)，按下電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，水泵工作，按鈕指示燈亮，開始抽水，再按下電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，指示燈熄滅，水泵停止工作其整個(gè)控制面板如下圖：3.3.3 自動(dòng)報(bào)警電路如果水桶水位低于用戶設(shè)定的值時(shí)或到達(dá)設(shè)定值時(shí)水泵沒有動(dòng)作，則發(fā)出故障警報(bào)。其具體故障報(bào)警功能根據(jù)雙色二極管的顯示可分為

32、：首先介紹一下雙色二極管的功能和用法。如下圖所示，1個(gè)雙色二極管有3個(gè)引腳，引腳1、2均為信號(hào)“+”端，引腳3為GNW（信號(hào)“一”端）。引腳電平（TTL電平）與LED顯示顏色下表所示（雙色二極管功能表）：引腳1接P2.2引腳2接電動(dòng)機(jī)感應(yīng)輸出二極管狀態(tài)00熄火01綠色10紅色11混合色雙色二極管外觀圖綠色一一如是系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，則繼電器發(fā)生故障；如果系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)，表明水泵正在加水。紅色一一如是系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，則繼電器或電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障；如果系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)，表明水泵沒有工作?；旌仙灰蝗缡窍到y(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，則表明系統(tǒng)正常；如果系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)，表明水泵正在加水。第4章系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的

33、運(yùn)算與控制必須靠軟件支持，系統(tǒng)硬件組態(tài)完后，根據(jù)I/O地址分配和功能要求便可以進(jìn)行軟件編程。軟件編程是系統(tǒng)完成控制的一個(gè)重要部分。系統(tǒng)軟件程序主要完成初始化工作，輸入輸出控制，子程序主要完成數(shù)據(jù)采集處理的功能包括采集的液位數(shù)據(jù)與給定的液位值的比較，是否需要報(bào)警，以及處理完成顯示部分。在該系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)中，第一部分主要是對流程圖的介紹，其中包括了對水位的檢測，對補(bǔ)水泵的控制開和關(guān)，以及補(bǔ)水泵是否正常工作的報(bào)警；第二部分是系統(tǒng)工作程序的編程內(nèi)容，程序段主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)ADC0809專換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)，水位檢測，控制水泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行等功能。4.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖本軟件流程圖設(shè)計(jì)簡易合

34、理，方便易于操控，水位運(yùn)行穩(wěn)定、控制品質(zhì)良好、控制效果明顯改善，同時(shí)大大提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了水體液位方面作業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行。下圖即為軟件設(shè)計(jì)流程圖：YNNN4.2 水位檢測的主程序這是編制匯編語言程序最為重要的一步?？梢詤⒄樟鞒虉D按照一般的匯編步驟進(jìn)行，主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)ADC0809專換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)的，水位檢測，控制水泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行等功能，程序如下:Z8279EQU8701H;8279狀態(tài)/命令口地址D8279EQU8700H;8279數(shù)據(jù)口地址右邊輸入八位字符顯示外部譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖掃描速率消除顯示RAM設(shè)定的將要寫入的顯示RAMfe址LEDMODEQU10H；

35、LEDFEQEQU36HLEDCLSEQU0D1HLEDWR0EQU80HD0809EQU8000H;通道0地址LEDDBufEQU40H;顯示數(shù)據(jù)緩沖SetTempEQU50H;設(shè)定液位緩沖CurTempEQU51H;測得液位緩沖TOHEATBITP2.2;水泵控制端ORG0000HJMPSTARTORG0100HSTART:MOVLEDDBuf,#12HMOVSP,#80HLCALLINIT8279MOVSetTemp,#50;設(shè)定液位50LMLOOP:MOVDPTR,#D0809MOVA,#0MOVXDPTR,ALCALLDELAYMOVB,#800;ADHEX*800/256MULAB

36、MOVA,BMOVCurTemp,AMOVB,#100;DIVABMOVLEDDBUF+2,AMOVA,BMOVB,#10DIVABMOVLEDDBUF+1,AMOVA,BMOVLEDDBUF,ALCALLDISPLAYLCALLCONTROLACALLDELAYLJMPMLOOPCONTROL:MOVA,CurTempMOVB,SetTempDECBDECBSUBBA,BJNCGOONHEAT:SETBTOHEATSJMPTORETGOON:MOVA,CurTempMOVB,SetTempINCBINCBSUBBA,BJCTORETCLRTOHEAT;TORET:RETINIT8279:;8

37、279PUSHDPH;拆開顯小加水停止加水初始化子程序保存現(xiàn)場延時(shí)置8279工作方式置鍵盤掃描速率清除LED顯示PUSHDPLPUSHACCLCALLDELAY;MOVDPTR,#Z8279MOVA,#LEDMODMOVXDPTR,AMOVA,#LEDFEQMOVXDPTR,AMOVA,#LEDCLSMOVXDPTR,A延時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場LCALLDELAYPOPACCPOPDPLPOPDPHRET；顯示字符子程序輸入：R4,位置R5,值DISLED:PUSHDPH;保存現(xiàn)場PUSHDPLPUSHACCMOVA,#LEDWR0;置顯示起始地址ADDA,R4;加位置偏移量MOVDPTR,#Z8279MOVXDPTR,A;設(shè)定顯示位置MOVDPTR,#LEDSEG;置顯示常數(shù)表起始位置MOVA,R5MOVDPTR,#D8279MOVXDPTR,A;顯示數(shù)據(jù)POPACC;恢復(fù)現(xiàn)場POPDPLPOPDPHRETDISPLAY:MOVR0,#LEDDBUFMOVA,R0MOVR5,AMOVR4,#4LCALLDISLEDINCR0INCR4MOVA,R0MOVR5,ALCALLDISLEDMOVR5,#11H顯示L延時(shí)子程序保存現(xiàn)場MOVR4,#1LCALLDISLEDRETDELAY:;PUSH0;PUSH1MOV0,#0HDELAY1:MOV1,#0HDJNZ1,$DJNZ0,DELAY1