滴水器滴水檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)告材料2

1、參賽試題滴水器滴水檢測(cè)系統(tǒng)參賽學(xué)生：王安平浩靜建律華2009年6月12日目錄第一部分1摘要 1關(guān)鍵詞1第二部分21設(shè)計(jì)任務(wù)21.1基本要求21.2發(fā)揮部分22設(shè)計(jì)方案 32.1顯示部分32.2滴液檢測(cè)部分32.3存儲(chǔ)部分33總體方案43.1工作原理：43.2總體設(shè)計(jì)44系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 44.1 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)44.2光耦傳感器：54.3存儲(chǔ)電路64.4微型打印機(jī)64.6系統(tǒng)原理圖75系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)85.1主程序流程圖如圖85.2保存子程序流程圖 95.3回顯子程序流程圖 106測(cè)試與結(jié)果分析 117使用操作說(shuō)明128參考文獻(xiàn) 14第一部分摘要以單片機(jī)AT89S52為核心，處理由光耦傳

2、感器輸出的 TTL電平脈沖，然后 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成滴數(shù)值，供LCD顯示，滴液體積由滴數(shù)與平均單位水滴體積得到。 時(shí)間部分由單片機(jī)部定時(shí)器確定，由此可轉(zhuǎn)換成滴速。同時(shí)根據(jù)用戶按下的不同 功能鍵將最終測(cè)量的結(jié)果保存，回顯，或者輸出到打印機(jī)和LCD。關(guān)鍵詞光耦傳感器、LCD12864F、AT89S52、24LC01、微型打印機(jī)第二部分1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作滴水檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括傳感信號(hào)處理、微處理器處理、數(shù)字顯示、打印等功能。示意圖如下：1.1基本要求（1）、具有水滴水速度顯示功能。（2）、具有水滴個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)顯示功能。（3）、具有水滴滴量累計(jì)功能。（4）、具有水滴滴量累計(jì)后，顯示單位升，數(shù)據(jù)有效位到小數(shù)點(diǎn)后

3、三位。并 能夠換算成毫升、公斤、立方米等功能。1.2發(fā)揮部分（1）、具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)自動(dòng)回放功能、打印功能。（2） 、具有精確顯示檢測(cè)的水滴滴水速度和水滴滴量其誤差w1%功能（3）、具有定時(shí)啟、停功能，顯示數(shù)據(jù)有效位到小數(shù)點(diǎn)后四位。2設(shè)計(jì)方案2.1顯示部分方案一：采用LCD LM12864F漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。該模塊可顯示 漢字及圖形，置8192個(gè)中文漢字（16x16點(diǎn)陣），128個(gè)字符（8 X16點(diǎn)陣）及 64x256點(diǎn)陣顯示及RAM（ GDRAM ）。并且它還具有多種軟件顯示功能：光標(biāo)顯 示、畫(huà)面移位、自定義字符、睡眠模式等，需要電源3.35V,有置升壓電路，無(wú)需負(fù)壓。方案二：采用74L

4、S164和LED數(shù)碼管組成靜態(tài)顯示電路。74LS164為串入 并出移位寄存器，控制引腳只需2個(gè)，具有控制簡(jiǎn)單，操作方便的特性?？紤]到顯示容較多，及文字變換，我們采用 LCD（ LM12864F）組成顯示部 分。2.2滴液檢測(cè)部分方案：采用光耦傳感器。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收 及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出。這就完成 了電一光一電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器 輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電 絕緣能力和抗干擾能力。可擴(kuò)展應(yīng)用于許多

5、物理量的測(cè)量，只要設(shè)法將這些物 理量通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)化為滴液數(shù)量即可。特點(diǎn)是非接觸，精度高，速度快。2.3存儲(chǔ)部分方案一：采用 24LC01。該芯片是一款I(lǐng)2C接口的具有128字節(jié)的串行 E2PR0 M,具有掉電保存功能。特點(diǎn)是控制線少，只需兩根。128方案二：采用93C46。該芯片是一款SPI接口的具有1k字節(jié)的串行E2PROM， 同樣具有掉電保存等功能。設(shè)計(jì)要求存儲(chǔ)十組以上數(shù)據(jù)，而一次測(cè)量結(jié)果用兩個(gè)字節(jié)就可以存儲(chǔ),字節(jié)的24LC01最多可以存儲(chǔ)25組數(shù)據(jù)?；诔杀竞蛪蛴玫脑瓌t選用 AT24C013總體方案3.1工作原理:利用AT8952單片機(jī)作為本系統(tǒng)的控制處理芯片。光耦傳感器MOCH23

6、A將 位移轉(zhuǎn)換成TTL電平脈沖傳給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)外部中斷對(duì)脈沖計(jì)數(shù)并處理， 測(cè)量的結(jié)果數(shù)據(jù)傳送到顯示模塊，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示。在系統(tǒng)中可將測(cè)量 數(shù)據(jù)保存到本地24LC01中，實(shí)現(xiàn)斷電保存，并在需要的時(shí)候進(jìn)行查詢。也可將 測(cè)量數(shù)據(jù)輸出到打印機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的紙質(zhì)保存。3.2總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總體框圖如下所示:24LC01L LCD顯示AT89S52電源微型打印機(jī)上位機(jī)<PC圖1系統(tǒng)框圖4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、上電復(fù)位和電源部分。如圖為AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)。PICT pirrP12圖2最小系統(tǒng)電路圖p p P1NTIP20INTO

7、PllP22T1P23TOP27 PHEAVPXIX2P16P27RE SEIRXDTXDRDALE?WRF£EN333736353433322122站2425亂272&101130POO PM 卩8391>1 卩卩p P4.2光耦傳感器:光耦傳感器采用MOCH23A。滿足測(cè)量精度w 1%的要求，供電電壓為5v, 輸出信號(hào)為TTL方波。工作溫度為045攝氏度。1, 2, 4, 5引腳分別指MOCH23A上的C,二極管正，E,二極管負(fù)。3是 1腳未接電阻端。接口電路下圖所示，其中1腳接上拉電阻到電源，2腳接電源，4腳接地，5 腳接地，3 （1腳的直接引出）腳輸出TTL方波

8、脈沖，相位上相差90度。5腳為 絕對(duì)位置參考點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有用到，懸空處理。圖3 MOCH23A接口電路4.3存儲(chǔ)電路AT24C01芯片管腳配置如下圖所示。具體功能如下：A0,A1,A2為器件地址選擇引腳，這些引腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，在本設(shè)計(jì)中因?yàn)橹挥玫揭黄圆恍枰M(jìn)行多器件選擇，全部接地做固定處理；WP為寫(xiě)保護(hù)，如果接Vcc,則芯片所有容被寫(xiě)保護(hù)（只能讀），這里懸空，表示允許進(jìn)行正常的讀 寫(xiě)操作；SCL為串行時(shí)鐘輸入管腳，該腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí) 鐘，這里接單片機(jī)的P3.1,由單片機(jī)模擬輸出周期性的工作脈沖；SDA為串行 數(shù)據(jù)/地址管腳，用于器件與單片機(jī)所有數(shù)

9、據(jù)的發(fā)送和接收，這里接P3.0;具體與單片機(jī)接線，見(jiàn)下面24C01電路原理圖。vw圖4 24C01管腳配置圖圖5 24C01電路原理圖4.4微型打印機(jī)微型打印機(jī)采用迅普公司的SP-M，電路圖如下所示。其中數(shù)據(jù)選通腳 STB接單片機(jī)的P2.0，D0D7接P0.1P0.7,BUSY接P2.1，簡(jiǎn)單起見(jiàn)，ERR和SEL通過(guò)上拉電阻接Vcc,表示打印機(jī)始終在線和無(wú)故障，10、12、14、16、18、20、24引腳直接接地。vccRj S29101112JJU151617LSJ9202122茁24252&465哦型打印枷.圖6微打電路原理圖4.6系統(tǒng)原理圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1主程序流程圖如圖圖9

10、主程序流程圖5.2保存子程序流程圖圖10保存子程序流程圖5.3回顯子程序流程圖開(kāi)始t圖11回顯子程序流程圖.55.4打印子程序流程圖6測(cè)試與結(jié)果分析由于采用的是非接觸式測(cè)量，因?yàn)榈我哼M(jìn)入角度、離開(kāi)角度，以及單片機(jī)計(jì)數(shù)速度有限制等等原因，測(cè)量結(jié)果存在誤差。具體測(cè)量數(shù)據(jù)及誤差詳見(jiàn)下表：測(cè)量次數(shù)滴數(shù)滴量滴速誤差1230030ML40滴/分12240030ML80 滴/分233003.8ML40 滴/分143003.9ML60 滴/分253084ML40 滴/分1620060 滴/分1715020 滴/分0880010ML60 滴/分0.2990010ML40 滴/分0.71080010ML80 滴/

11、分0通過(guò)以上測(cè)量，可以看出測(cè)試結(jié)果、誤差、距離都符合題目要求：測(cè)量精度 要求w 0.1%，線性回程誤差=± 0.01伽。其中第6, 7, 9項(xiàng)誤差偏大，原因是測(cè) 量過(guò)程中人為的原因造成(桌子晃動(dòng)等)，但滿足基本要求：測(cè)量精度要求w 0.5%, 線性回程誤差w± 0.05伽.7使用操作說(shuō)明本系統(tǒng)采用六按鍵控制，分為啟動(dòng)/關(guān)閉鍵、單位轉(zhuǎn)換鍵、復(fù)位鍵、保存鍵、 回顯鍵、定時(shí)鍵、打印鍵。根據(jù)按下按鍵的不同進(jìn)入不同的功能狀態(tài)。功能狀態(tài) 有關(guān)閉態(tài)、測(cè)量態(tài)、保存態(tài)、回顯態(tài)、打印態(tài)、定時(shí)態(tài)。下面為具體的操作流程：(1) 按下電源開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)開(kāi)始初始化，啟動(dòng)/停止鍵為停止時(shí)，進(jìn)入關(guān)閉態(tài), 有“

12、你們好”的字樣。（2）按下啟動(dòng)/停止鍵為啟動(dòng)時(shí)，進(jìn)入測(cè)量態(tài)，系統(tǒng)清零。各測(cè)量值為零。（3）打開(kāi)滴液裝置，系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)量滴速，滴數(shù)，滴量。且結(jié)果實(shí)時(shí)顯示， 按下各個(gè)功能鍵進(jìn)入不同的功能狀態(tài)。（4）若按保存鍵，則進(jìn)入保存態(tài)，此時(shí)LCD顯示保存值，每按一次保存鍵, 值數(shù)將從1開(kāi)始向上增加，當(dāng)增加到25時(shí)又會(huì)回到1。按完增加鍵后本次測(cè)量 結(jié)果保存到序號(hào)位對(duì)應(yīng)的地址處。（5）若按回顯鍵，則進(jìn)入回顯態(tài)，LCD顯示回顯值，打印機(jī)打印出此值， 每按一次回顯鍵，序號(hào)數(shù)字將從1開(kāi)始向上增加，當(dāng)增加到保存的最大值時(shí)又會(huì) 回到1。（6）若按下打印鍵，則進(jìn)入打印態(tài)。微型打印機(jī)啟動(dòng)并開(kāi)始將測(cè)量的實(shí)時(shí) 結(jié)果打印出來(lái)，打印完成自動(dòng)回到測(cè)量態(tài)。各個(gè)按鍵的功能說(shuō)明如下：（1）單位轉(zhuǎn)換鍵功能：可以實(shí)現(xiàn)升，毫升，公升，立方米之間的轉(zhuǎn)換。（2）復(fù)位鍵功能：當(dāng)前測(cè)量的數(shù)據(jù)清零，系統(tǒng)復(fù)位。（3）保存鍵功能：該鍵用于保存當(dāng)前顯示的測(cè)量的數(shù)據(jù)，按一次則保存一組測(cè)量值。最 多可以保存25組測(cè)量值。（4）回顯鍵功能：該鍵用于回顯當(dāng)前測(cè)量的數(shù)據(jù)，按一次則在 LCD端回顯一組測(cè)量值, 同時(shí)打印機(jī)端輸出這組值?？梢曰仫@已經(jīng)保存過(guò)的值。（5）打印鍵功能：可以實(shí)時(shí)打印出