液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄摘要31 前言41.1 課題背景41.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀41.3 使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)水體液位控制的優(yōu)點(diǎn)51.4 系統(tǒng)的總體研究方案51.4.1 系統(tǒng)硬件總體方案51.4.2 系統(tǒng)軟件總體方案61.4.3 設(shè)計(jì)的研究進(jìn)程62 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)72.1 核心芯片8051單片機(jī)72.2 液位傳感器設(shè)計(jì)102.3 光電傳感器的基本特性.132.4 DAC0832 D/A 轉(zhuǎn)換器和ADC0809 A/D 轉(zhuǎn)換器162.4.1 D/A轉(zhuǎn)換基本原理及特征162.4.2ADC0809轉(zhuǎn)換芯片182.5鍵盤及顯示接口192.6 報(bào)警裝置213 軟件的設(shè)計(jì)223.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖.233.2 水位檢測(cè)的主程序.2

2、44 結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28摘要 本文主要設(shè)計(jì)了一種液位控制器，它以8051作為控制器，通過8051單片機(jī)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等硬件系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)具有液位檢測(cè)報(bào)警和控制雙重功能，并對(duì)液位值進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的液位控制，在設(shè)計(jì)中主要有水位檢測(cè)、按鍵控制、水位控制、顯示部分、故障報(bào)警等幾部分組成來實(shí)現(xiàn)液位控制。主要用水位傳感器檢測(cè)水位，用六個(gè)控制按鍵來實(shí)現(xiàn)按健控制，用三位7段LED顯示器來完成顯示部分，用變頻器來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，并且通過模數(shù)轉(zhuǎn)換把這些信號(hào)送入單片機(jī)中。把這些信號(hào)與單片機(jī)中內(nèi)部設(shè)定的值相比，以判斷單片機(jī)是否需要進(jìn)行相應(yīng)的操作，即是否需要開啟補(bǔ)水泵或排水泵，來實(shí)現(xiàn)對(duì)

3、液面的控制,從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動(dòng)控制液面的目的。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制，易于實(shí)現(xiàn)液位的控制,而且有造價(jià)低、程序易于調(diào)試、一部分出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他部分的工作、維修方便、等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞： 8051單片機(jī); 模數(shù)轉(zhuǎn)換; 水位控制; 自動(dòng)控制1 前言1.1 課題背景液位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)，它在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多地方需要對(duì)容器內(nèi)的介質(zhì)進(jìn)行液位控制，使之高精度地保持在給定的數(shù)值，如在建材行業(yè)中，玻璃窯爐液位的穩(wěn)定對(duì)窯爐的使用壽命和產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。液位控制一般指對(duì)某一液位進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使其達(dá)到所要求的控制精度。液體的液位的自動(dòng)控制,是近年來

4、新開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù),它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,工程作業(yè)采用的是微機(jī)控制和原有的儀表控制,微機(jī)控制有以下明顯優(yōu)勢(shì):1)直觀而集中的顯示各運(yùn)行參數(shù),能顯示液位狀態(tài)。2)在運(yùn)行中可以隨時(shí)方便的修改各種各樣的運(yùn)行參數(shù)的控制值,并修改系統(tǒng)的控制參數(shù),可以方便的改變液位的上限、下限。3) 具有水體控制過程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)性、安全性綜合以上的種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是行業(yè)的大勢(shì)所趨。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了一片微型計(jì)算機(jī)所需的CPU、存

5、儲(chǔ)器、輸入、輸出等部件。單片機(jī)自問世以來,性能不斷提高和完善,體積小、速度快、功耗低的特點(diǎn)使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。一般,工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境差,干擾強(qiáng),利用單片機(jī)控制就能克服這些缺點(diǎn),因此單片機(jī)在控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,使用單片機(jī)控制液體液位是很好的選擇。1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀目前我國在單片機(jī)測(cè)控裝置研究、生產(chǎn)、應(yīng)用中,取得了很大的成績,總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn),但是各行業(yè)仍處于發(fā)展期,經(jīng)調(diào)查,更多科研究所在這方面開展的工作更看重的是理論和算法,數(shù)年來這方面的研究的論文較多,著重生產(chǎn)實(shí)際的很少。在上海,新型的單片機(jī)測(cè)控裝置與系統(tǒng)研究的生產(chǎn)基礎(chǔ)較雄厚,在生產(chǎn)過程中需要新型的測(cè)控裝置與系統(tǒng),因此在不斷的

6、努力研究與開發(fā)。上海的工程技術(shù)研究人員更著重的是生產(chǎn)實(shí)際研究,對(duì)理論、算法和成果的論文較少;深圳在研制新型的測(cè)控裝置與系統(tǒng)領(lǐng)域也比較有成就,盡管與其他國家比較尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特點(diǎn)就是實(shí)際,與生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目無關(guān)的問題基本不去考慮,主要考慮選取什么材料,測(cè)控什么物理量,優(yōu)點(diǎn)是什么,與機(jī)器設(shè)備的通訊接口等等。一些發(fā)達(dá)國家在單片機(jī)新型系統(tǒng)研究、制造和應(yīng)用上,已積累了很多經(jīng)驗(yàn),奠定了基礎(chǔ),進(jìn)入了國際市場(chǎng)。我國在新型測(cè)控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)上,與其他發(fā)達(dá)國家相比還存在差距,但是我國的研究人員已經(jīng)克服很多困難,并在不斷的摸索中前進(jìn),有望在相關(guān)領(lǐng)域趕上甚至超過發(fā)達(dá)國家

7、的技術(shù)水平,這是發(fā)展趨勢(shì)。1.3 使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)水體液位控制的優(yōu)點(diǎn)使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)水體液位控制具有較高的實(shí)用價(jià)值和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。采用高亮二極管和光敏三級(jí)管所組成的液位傳感器測(cè)量水位，可有效保證水位的自動(dòng)控制，能更好地對(duì)水體水位進(jìn)行自動(dòng)化控制,避免了工作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)操控,方便了人員對(duì)液位系統(tǒng)的控制,控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；單片機(jī)不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，應(yīng)用前景廣，同時(shí)有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機(jī)實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文就是采用8051單片機(jī)為核心芯片的一種水體水位控制系統(tǒng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。本

8、系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比大大降低了使用成本,提高了控制運(yùn)行速度。根據(jù)仿真模擬運(yùn)行的結(jié)果表明,該系統(tǒng)能很好的運(yùn)行,將液位控制在給定的范圍內(nèi),對(duì)過高和過低進(jìn)行安全報(bào)警,穩(wěn)定性能好,容易操作和控制,保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。1.4 系統(tǒng)的總體研究方案本設(shè)計(jì)是采用8051單片機(jī)為核心芯片,及其相關(guān)硬件來實(shí)現(xiàn)的水體液位控制系統(tǒng),在用液位傳感器測(cè)液位的同時(shí), CPU循環(huán)檢測(cè)傳感器輸出狀態(tài),并用3位七段LED顯示示液位高度,檢測(cè)液位數(shù)據(jù),實(shí)施報(bào)警安全提示,當(dāng)水體液位低于用戶設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)打開泵上水,當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水泵或打開排水泵。1.4.1 系統(tǒng)硬件總體方案系統(tǒng)的原理是采用高亮二極管和光

9、敏三級(jí)管所組成的液位傳感器對(duì)液面進(jìn)行控制,通過四對(duì)傳感器分別安裝在現(xiàn)場(chǎng)的四個(gè)不同的位置，由上至下測(cè)量水體的液位值,。并把這四個(gè)液位狀態(tài)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809傳到單片機(jī)中,在通過3位七段LED顯示器顯示出液位的四種狀態(tài)及報(bào)警安全提示。用LED顯示是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長等特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶設(shè)定的水位決定是否進(jìn)行開、關(guān)水泵,需要是否開啟和關(guān)閉驅(qū)動(dòng)閥門的電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了液位傳感器測(cè)液位,第三章將著重介紹。1.4.2 系統(tǒng)軟件總體方案水位檢測(cè)是通過四對(duì)由高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口

10、分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，實(shí)時(shí)對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，開水閥控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個(gè)位置是自動(dòng)加水線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接通加水電磁閥，開始加水；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意

11、，加水電磁閥可能出故障。本系統(tǒng)所使用的傳感器性能穩(wěn)定,測(cè)量準(zhǔn)確,大大簡化現(xiàn)場(chǎng)安裝,具有較高的性價(jià)比,有較大的工程應(yīng)用價(jià)值,而且利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：首先，通過對(duì)水體液位進(jìn)行的簡易方便的操縱，可以準(zhǔn)確得控制水泵進(jìn)行添加水或放水以適應(yīng)工作的需要，操作簡單，經(jīng)濟(jì)效益好。其次，水體控制過程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)性、安全性。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價(jià)格的下降，工業(yè)以及其他方面的微機(jī)控制必將得到更加廣泛的

12、應(yīng)用。1.4.3 設(shè)計(jì)的研究進(jìn)程 本設(shè)計(jì)第二章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件分析,主要介紹了本設(shè)計(jì)所使用的核心芯片8051,重要對(duì)其端口進(jìn)行介紹,介紹其功能與用途,還介紹了液位傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0809、執(zhí)行設(shè)備、LED顯示和報(bào)警裝置,介紹了他們的原理、結(jié)構(gòu)和電路連接，另外我著重介紹了本設(shè)計(jì)所使用的傳感器,因?yàn)閭鞲衅鞯男阅茉谡麄€(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用,尤其對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用。第三章我介紹了整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)廣泛的液位控制系統(tǒng)包括對(duì)水體的液位，壓力等的控制，本系統(tǒng)只側(cè)重于介紹液位的控制。液位控制是利用由高亮二級(jí)管和光敏三級(jí)管所組成的液位傳感器，把液位的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),再通過模

13、數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809把輸出狀態(tài)直接接到單片機(jī)的I/O接口，單片機(jī)經(jīng)過運(yùn)算控制，輸出數(shù)字信號(hào)，輸出接口接LED進(jìn)行顯示,實(shí)現(xiàn)液位的報(bào)警和鍵盤的顯示與控制；下圖即是液位控制系統(tǒng)：CPULED顯示傳感器報(bào)警裝置控制執(zhí)行裝置圖2-1 基于單片機(jī)的液位控制系統(tǒng) 由上圖可觀察到傳感器通過對(duì)液面進(jìn)行測(cè)量，輸出模擬信號(hào)，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過8051單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過LED進(jìn)行顯示,通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警,報(bào)警顯示之后再通過對(duì)閥門的開啟實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是電動(dòng)機(jī)。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

14、。它是在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)。CPU是它的核心設(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(duì)輸入信號(hào)的分析和處理。整個(gè)系統(tǒng)電控部分以ATMEL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4KEPROM，因?yàn)橄到y(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM程序控制結(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)，并可以直接控制鍵盤參數(shù)輸入、LED數(shù)據(jù)

15、顯示，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。系統(tǒng)的原理是采用液位式傳感器測(cè)量液體的液位值,通過單片機(jī)的轉(zhuǎn)換與分析在LED上顯示及輸出控制;根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶設(shè)定的水位決定是否進(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。圖2-2 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(duì)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)EPROM抄寫程序時(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X

16、TAL2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)鐘電路，外接晶振和電容組成振蕩器。 輸入輸出(I/O)引腳：Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin1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(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)中，P0口作為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展口，且是擴(kuò)展并行

17、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)數(shù)器PC指向0000H， P0-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”。RESET由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（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)如下表2-1 寄存器初始狀態(tài) 特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)A

18、CCPSW07HDPLIPIETMODSCONP0-P300H00H00H00Hxxx00000B0x00000B00HxxxxxxxxBBBSPTH0TL0TH1TL1TCONSBUFPCON00H07H00H00H00H00H00H00H0xxxxxxxB8051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2-3。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失,此設(shè)計(jì)采用自動(dòng)復(fù)位電路。圖2-3 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

19、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讀入并執(zhí)行。在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。2.2 液位傳感器設(shè)計(jì)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(cè)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

20、元件組成,它的性能直接影響到整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)檢測(cè)精確度起著重要的作用。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)主要采用的是由高亮二級(jí)管和光敏三級(jí)管所組成的光電傳感器來對(duì)液位進(jìn)行控制，在把檢測(cè)的電信號(hào)通過ADC0809輸入到單片機(jī)進(jìn)行分析,在由LED進(jìn)行顯示和鍵盤控制,實(shí)行對(duì)液位的報(bào)警。光電傳感器是一種小型電子設(shè)備，它可以檢測(cè)出其接收到的光強(qiáng)的變化。早期的用來檢測(cè)物體有無的光電傳感器是一種小的金屬圓柱形設(shè)備，發(fā)射器帶一個(gè)校準(zhǔn)鏡頭，將光聚焦射向接收器，接收器出電纜將這套裝置接到一個(gè)真空管放大器上。在金屬圓筒內(nèi)有一個(gè)小的白熾燈作為光源。這些小而堅(jiān)固的白熾燈傳感器

21、就是今天光電傳感器的雛形。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。我采用的是四對(duì)高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖 圖2-4 液位傳感器由圖2-4可知，液位傳感器的主要元件是高亮二極管和光敏三極管,它們都屬于光電元件,光電元件主要采用的是光電效應(yīng),光電效應(yīng)分外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。 我們知道，光電效應(yīng)的原理是PN結(jié)加反向電壓時(shí)，反向電流的大小取決于P區(qū)和N區(qū)中少數(shù)載流子的濃度，無光照時(shí)P區(qū)中少數(shù)載流子(電子)和N區(qū)中的少數(shù)載流子(空穴)都很少，因此反向電

22、流很小。但是當(dāng)光照PN結(jié)時(shí)，只要光子能量h大于材料的禁帶寬度，就會(huì)在PN結(jié)及其附近產(chǎn)生光生電子、空穴對(duì)，從而使P區(qū)和N區(qū)少數(shù)載流子濃度大大增加，它們?cè)谕饧臃聪螂妷汉蚉N結(jié)內(nèi)電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，分別在兩個(gè)方向上渡越PN結(jié)，使反向電流明顯增大。如果入射光的照度變化，光生電子,空穴對(duì)的濃度將相應(yīng)變動(dòng)，通過外電路的光電流強(qiáng)度也會(huì)隨之變動(dòng)，光電效應(yīng)的原理就是光電二極管的原理,光敏二極管就把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成了電信號(hào),它是最簡單的光學(xué)元件。而光敏三極管有兩個(gè)PN結(jié)，因而可以獲得電流增益，它比光敏二極管具有更高的靈敏度，也是把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。其結(jié)構(gòu)如圖2-11所示。光敏三級(jí)管是由高亮二極管進(jìn)行發(fā)光的, 高亮二

23、極管是一種把電能轉(zhuǎn)變成光能的半導(dǎo)體器件。它的原理和光敏二極管相似,也是產(chǎn)生光電效應(yīng)。只不過原理正好相反,當(dāng)有電流導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生光電流,照射在PN結(jié)上,在內(nèi)部產(chǎn)生光電流,它具有體積小、功耗低、壽命長、響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，并能和集成電路相匹配。因此，廣泛地用于計(jì)算機(jī)、儀器儀表和自動(dòng)控制設(shè)備中。由光通量對(duì)光電元件的作用原理不同所制成的光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件(光學(xué)測(cè)控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的光電流，它與被測(cè)量間呈單值關(guān)系。而我設(shè)計(jì)的液位傳感器的主要組成光敏三級(jí)管就是屬于模擬式光電傳感器。通過吸收

24、高亮二極管的光來測(cè)量液位的高度,在轉(zhuǎn)化成光電流傳到模擬傳感器ADC0809中。a 光敏三極管的結(jié)構(gòu)示意圖 b 基本電路 當(dāng)光敏三極管按圖28的形式進(jìn)行電路連接時(shí)，它的集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置。無光照時(shí)僅有很小的穿透電流流過，當(dāng)光線通過透明窗口照射集電結(jié)時(shí)，和光敏二極管的情況相似，將使流過集電結(jié)的反向電流增大，這就造成基區(qū)中正電荷的空穴的積累，發(fā)射區(qū)中的多數(shù)載流子(電子)將大量注人基區(qū)，由于基區(qū)很薄，只有一小部分從發(fā)射區(qū)注入的電子與基區(qū)的空穴復(fù)合，而大部分電子將穿過基區(qū)流向與電源正極相接的集電極，形成集電極電流IC。這個(gè)過程與普通三極管的電流放大作用相似，它使集電極電流IC是原始光電流的(

25、l+)倍。這樣集電極電流IC將隨入射光照度的改變而更加明顯地變化。光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成,如下圖光電傳感器框圖: 圖2-10 光電傳感器框圖光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖2-12所示。圖中，1是光源發(fā)出的光信號(hào)，2是光電器件接受的光信號(hào)，被測(cè)量可以是x1或者x2，它們能夠分別造成光源本身或光學(xué)通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號(hào)I。光電傳感器設(shè)計(jì)靈活，形式多樣，在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。水位檢測(cè)是通過四對(duì)高亮二極管和光敏三極管分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，實(shí)時(shí)

26、對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平。由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，開水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個(gè)位置是自動(dòng)停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個(gè)位置是自動(dòng)加水線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接通加水電磁閥，開水加水；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，開水房控制系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障。2.3光電式傳感器的基本特性1

27、)光譜特性在入射光照度一定時(shí)，光敏晶體管的相對(duì)靈敏度隨光波波長的變化而變化，一種光敏晶體管只對(duì)一定波長范圍的人射光敏感，這就是光敏晶體管的光譜特性，見圖2-11。由曲線可以看出，當(dāng)入射光波長增加時(shí)，相對(duì)靈敏度要下降，這是因?yàn)楣庾幽芰刻?，不足以激發(fā)電子空穴對(duì)。當(dāng)人射光波長太短時(shí)，光波穿透能力下降，光子只在半導(dǎo)體表面附近激發(fā)電子空穴對(duì)，卻不能達(dá)到PN結(jié)，因此相對(duì)靈敏度也下降。從曲線還可以看出，不同材料的光敏晶體管，光譜峰值波長不同。硅管的峰值波長為0.9m左右，鍺管的峰值波長為1.5m左右。由于鍺管的暗電流比硅管大，因此鍺管性能較差。因此在探測(cè)可見光或赤熱物體時(shí)，多采用硅管。但對(duì)紅外光進(jìn)行探測(cè)時(shí)

28、，采用鍺管較為合適。2)伏安特性光敏三極管在不同照度下的伏安特性，就象普通三極管在不同基極電流下的輸出特性一樣，如圖2-11所示。在這里改變光照就相當(dāng)于改變一般三極管的基極電流，從而得到這樣一簇曲線。3)光電特性它指外加偏置電壓一定時(shí)，光敏晶體管的輸出電流和光照度的關(guān)系。一般說來，光敏二極管光電特性的線性較好，而光敏三極管在照度小時(shí)，光電流隨照度增加較小，并且在光照足夠大時(shí)，輸出電流有飽和現(xiàn)象。這是由于光敏三極管的電流放大倍數(shù)在小電流和大電流時(shí)都下降的緣故。4)溫度特性溫度的變化對(duì)光敏晶體管的亮電流影響較小，但是對(duì)暗電流的影響卻十分顯著，如圖7.2.10所示。因此，光敏晶體管在高照度下工作時(shí)，

29、由于亮電流比暗電流大得多，溫度的影響相對(duì)來說比較小。但在低照度下工作時(shí)，因?yàn)榱岭娏鬏^小，暗電流隨溫度變化就會(huì)嚴(yán)重影響輸出信號(hào)的溫度穩(wěn)定性。在這種情況下，應(yīng)當(dāng)選用硅光敏管，這是因?yàn)楣韫艿陌惦娏饕孺N管小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)還可以在電路中采取適當(dāng)?shù)臏囟妊a(bǔ)償措施，或者將光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，對(duì)輸出的電信號(hào)采用交流放大，利用電路中隔直電容的作用，就可以隔斷暗電流，消除溫度的影響。 5)頻率特性光敏晶體管受調(diào)制光照射時(shí)，相對(duì)靈敏度與調(diào)制頻率的關(guān)系稱為頻率特性。如圖2-12所示。減少負(fù)載電阻能提高響應(yīng)頻率，但輸出降低。一般來說，光敏三極管的頻響比光敏二極管差得多，鍺光敏三極管的頻響比硅管小一個(gè)數(shù)量級(jí)。 圖2-11

30、光敏晶體管的光譜特性 圖2-12 光敏三極管的伏安特性 光電傳感器的敏感范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電感、電容、磁力、超聲波傳感器的敏感范圍。此外，光電傳感器的體積很小，而敏感范圍很寬，加上機(jī)殼有很多樣式，幾乎可以到處使用。最后，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，光電傳感器在價(jià)錢方面可以同用其他技術(shù)制造的傳感器競(jìng)爭(zhēng)。2.4 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器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顯示和液位和壓力的報(bào)警。2.4.1 DA轉(zhuǎn)換基本原理DA轉(zhuǎn)換接口技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)后向通道典型應(yīng)用技術(shù)之一。它涉及了D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇參考電壓源的配置

31、、數(shù)字輸入碼與模擬輸出電壓的極性等問題，而其中最核心的問題是DA轉(zhuǎn)換芯片的選擇與應(yīng)用問題。DA轉(zhuǎn)換器的基本功能是將一個(gè)用二進(jìn)制表示的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的基本方法是對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制的每一位，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電流，而這個(gè)電流的大小正比于相應(yīng)的二進(jìn)制位的權(quán)。DA轉(zhuǎn)換器主要由三部分構(gòu)成，即加權(quán)電阻解碼網(wǎng)、受輸入數(shù)字量控制的電子開關(guān)組和由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電流轉(zhuǎn)換器。電子開關(guān)組受輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)D7DO控制，當(dāng)某一位為“1”時(shí)，則電子開關(guān)閉合，基準(zhǔn)電壓Vin接電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，使某一支路電阻上有電流流過。當(dāng)某一位為“0”時(shí)，則電子開關(guān)斷開，該支路電阻上無電流流過。加權(quán)電阻解碼網(wǎng)絡(luò)各支路的電阻值與二

32、進(jìn)制數(shù)據(jù)D7DO的“權(quán)”相對(duì)應(yīng)，“權(quán)”大的電阻值小，“權(quán)”小的電阻值大。因此各支路的電流不僅決定于輸入數(shù)字量的值(0或1)，還決定于“權(quán)”，各支路的電流如下：因此，總電流為Iout： 該總電流經(jīng)電流轉(zhuǎn)換器后有: 其中 由式（2-6）看出，盡管使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，但對(duì)于DA轉(zhuǎn)換器的輸入輸出來說是等效的。就8位DA轉(zhuǎn)換器而言，每一數(shù)字輸入位所代表的輸出模擬量是其相鄰的2倍，這樣就組成二進(jìn)制數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換器。DA轉(zhuǎn)換芯片的主要性能指標(biāo)如下:1)分辨率。表征DA轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量的敏感程度，通常用數(shù)字量的數(shù)位表示，如8位、12位、14位等。分辨率為10位的DA轉(zhuǎn)換器，表示它可以對(duì)滿量程的1102

33、4的增量做出反應(yīng)。2)相對(duì)精度。在滿刻度已校準(zhǔn)的前提下，在整個(gè)刻度范圍內(nèi)，對(duì)于任一數(shù)碼的模擬量輸出與它的理論值之差。通常用偏差幾個(gè)ISB來表示和該偏差相對(duì)滿刻度的百分比表示。3)轉(zhuǎn)換時(shí)間。數(shù)字變化量是滿刻度時(shí)，達(dá)到終值LSB2所需要的時(shí)間，通常為幾十納秒至幾微秒。4)非線性誤差。通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為0.l0.03。其工作過程是：比較開始時(shí)，首先對(duì)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器(輸出鎖存器)的最高位置“1”，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換、比較判斷。若模擬輸入U(xiǎn)in大于Ui，比較器輸出為1，則使輸出鎖存器的最高位保持為1。然后對(duì)較低的位依次按照該辦法進(jìn)行比較和調(diào)整，無論哪種情況，均應(yīng)繼續(xù)比較下一位，直到最末位

34、為止。此時(shí)DA轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入(輸出鎖存器內(nèi)容)即為對(duì)應(yīng)模擬輸入信號(hào)的數(shù)字量。將此數(shù)字量輸出就完成了AD轉(zhuǎn)換過程。這種方法好比用天平稱一個(gè)物體的重量，第一次放最大的砝碼，若不合適，就改放小一號(hào)的，依次類推。一旦天平指示砝碼太重說明剛才放進(jìn)去的那個(gè)應(yīng)當(dāng)取走，顯然對(duì)于n位的轉(zhuǎn)換器，總共需要重復(fù)這種過程n次。2.4.2 ADC0809轉(zhuǎn)換芯片本開發(fā)系統(tǒng)的AD轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)硬件主要是由ADC0809轉(zhuǎn)換芯片和四個(gè)可變電位器組成的。ADC0809是8位8通路逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，輸入電壓在(O5)V，最大不可調(diào)誤差小1LSB，它具有高速、高精度、溫度依賴度低以及在長期工作條件下能耗小、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。ADC0

35、809芯片的引腳圖如圖2-6所示。由圖2-6可看芯片主要是由一個(gè)8位AD轉(zhuǎn)換器、8路模擬輸入選通開關(guān)、地址鎖存及譯碼電路工作和三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器組成。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。ADC0809芯片提供了高轉(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ADC0809芯片的引腳圖。圖2-6 ADC0809 芯片的引圖 ADC0809是帶有8

36、位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及與微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。在A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，一個(gè)帶有模擬開關(guān)樹組的256電阻分壓器，以及一個(gè)逐次逼近型寄存器。8路的模擬開關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個(gè)通道中任意訪問一個(gè)通道的模擬信號(hào)。由于多路開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且三態(tài)TTL輸出也可以鎖存，所以它易于與微型計(jì)算機(jī)接口。2.5 鍵盤及顯示接口顯示部分我采用三位7段LED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

37、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。在微型機(jī)系統(tǒng)中，LED常用的顯示方法有兩種。一種是靜態(tài)顯示，一種是

38、動(dòng)態(tài)顯示。所謂的靜態(tài)顯示是由單片機(jī)一次輸出后就能顯示后就能保持，直到下次送新的顯示模式為止。這種顯示占用機(jī)少，顯示可靠；缺點(diǎn)是使用元件多，且線路比較復(fù)雜，因而成本比較高。這種顯示器顯示方式的每一個(gè)七位顯示器需要一個(gè)八位輸出控制，我的設(shè)計(jì)就是采用的就是靜態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是單片機(jī)定時(shí)的對(duì)顯示器進(jìn)行掃描。這種方法中，顯示器件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到所有的器件都“同時(shí)”顯示。這種顯示方法的優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，因而價(jià)格低，但占用機(jī)時(shí)多，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度與導(dǎo)電電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間比例有關(guān)。鍵盤是有若干按

39、鍵組成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，來實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)對(duì)話。鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種。非編碼鍵盤有并行接口掃描和串聯(lián)接口掃描，我采用的是串行接口，它的組成是由移位寄存器74LS164和六個(gè)鍵組成，74LS164是一個(gè)14位腳的寄存器，集成電路芯片，由8051串行接口的TXD端輸出列掃描信號(hào)到74LS164的1、2引腳，鍵閉合信號(hào)則用端口P3.3、P3.4、P3.5輸入8051單片機(jī)，由8051單片機(jī)的TXD引腳輸出移位時(shí)鐘脈沖到74LS164的時(shí)針輸入端（CLK）。還有非前者用軟件來識(shí)別和產(chǎn)生代碼，后者則用鍵盤來識(shí)別，鍵盤處理程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)鍵盤的管理，顯示

40、具體見下圖。 圖2-7 LED顯示器2.6 自動(dòng)報(bào)警電路下列二種情況發(fā)生系統(tǒng)報(bào)警。 1)當(dāng)水位達(dá)到上限極限水位時(shí)報(bào)警，水位到達(dá)上限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警；2)當(dāng)水位達(dá)到下限極限水位時(shí)報(bào)警，水位到達(dá)下限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警圖2-8 自動(dòng)報(bào)警電路的接線圖3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)該系統(tǒng)硬件系統(tǒng)完全，但系統(tǒng)的運(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與調(diào)節(jié)閥的信號(hào)輸出。

41、在該系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)中，第一部分主要是對(duì)流程圖的介紹，其中包括了對(duì)水位的檢測(cè)，對(duì)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。通過對(duì)水體液位進(jìn)行的簡易方便的操縱，可以準(zhǔn)確得控制水泵進(jìn)行添加水或放水以適應(yīng)工作的需要，并可防止故障的發(fā)生；第二部分是系統(tǒng)工作程序的編程內(nèi)容，由于全部編程部分較多，只取最重要的水位檢測(cè)主程序段。本程序段主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)ADC0809轉(zhuǎn)換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)的功能。3.1軟件設(shè)計(jì)流程圖本軟件流程圖設(shè)計(jì)簡易合理，方便易于操控，能夠針對(duì)水位的不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制,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,保證了工業(yè)

42、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)流程圖補(bǔ)水泵1有故障嗎？水位下限水位嗎？開啟補(bǔ)水泵1進(jìn)行補(bǔ)水水位檢測(cè)YNN補(bǔ)水泵2工作Y開始返回檢測(cè)水位為上限水位嗎？補(bǔ)水泵1停止補(bǔ)水YN檢測(cè)水位為上限水位嗎？補(bǔ)水泵2停止補(bǔ)水YN故障報(bào)警 圖4-1軟件設(shè)計(jì)流程圖3.2 水位檢測(cè)的主程序本控制系統(tǒng)采用的是控制，由于模糊控制量的求取是采用查表法，因此軟件程序較簡單，整個(gè)軟件部分較多，現(xiàn)取最重要的水位檢測(cè)主程序。這是程序運(yùn)行的主要程序段，主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)ADC0809轉(zhuǎn)換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)，SHUICPM:MOV A,P1 ANL A,#0FH MOV 30H,#0FH ; CJNE A,30H,A

43、AA1 SETB P2.0 SETB 20H.1 ;setb水位狀態(tài)標(biāo)志位 AJMP OUT2AAA1: MOV 30H,#0EH ; CJNE A,30H,AAA2 SETB P2.0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA2: MOV 30H,#0CH ; CJNE A,30H,AAA3 CLR 20H.1 CLR p2.0 AJMP OUT2AAA3: MOV 30H,#08H ; CJNE A,30H,AAA4 CLR P2.0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA4: MOV 30H,#00H ; CJNE A,30H,AAA5 setb P2.0 SETB 20H.1

44、 AJMP OUT2AAA5: SETB 20H.2 RETOUT2: CLR 20H.2 RETBAOJING: JB 20H.3,OUT6 MOV A,20H MOV 30H,#00H CJNE A,30H,OUT5 AJMP OUT6OUT5: SETB P3.6 JB 20H.4,OUT9 SETB P0.1OUT10: JB 20H.2,OUT11 SETB P0.2OUT12: JB 20H.1,OUT13 SETB P0.3OUT14: JB 20H.0,OUT15 SETB P0.4OUT16: RETOUT6: CLR P3.6 RET OUT9: CLR P0.1 AJMP

45、 OUT10 OUT11: CLR P0.2 AJMP OUT12 OUT13: CLR P0.3 AJMP OUT14 OUT15: CLR P0.4 AJMP OUT16 4 結(jié)論本系統(tǒng)主要介紹了水體的液位檢測(cè)控制，介紹了8051單片機(jī)和其它一些單片機(jī)在液位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了它們的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖，本設(shè)計(jì)還采用了多種傳感器來對(duì)液位的信號(hào)采集，利用LED來進(jìn)行信號(hào)的輸出顯示,我設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化,系統(tǒng)精度高，具有良好的人機(jī)交互功能,并設(shè)有液位報(bào)警和閥門失靈等故障報(bào)警，有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。通過自動(dòng)調(diào)節(jié)控制液位并實(shí)現(xiàn)水體的液位報(bào)警。液位控制在設(shè)定值上正常運(yùn)行不需要人工干預(yù)，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度小。采用單片機(jī)設(shè)計(jì)出的工業(yè)水位控制器,能夠針對(duì)水位的不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制,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