單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計論文--魚缸自動換水系統(tǒng)設(shè)計

1、單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計論文一魚缸自動換水系統(tǒng)設(shè)計河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告課題魚缸自動換水系統(tǒng)設(shè)計系 部電子信息工程系專業(yè)電氣自動化班級07-1姓名XXX指導(dǎo)老師XXX2010年6月26日目錄第一章總體方案設(shè)計3第二章硬件設(shè)計421控制核心AT89S52單片機(jī)422八段四位共陽極數(shù)碼管723穩(wěn)壓電路設(shè)計924電磁閥的結(jié)構(gòu)原理1025熱繼電器1026微型水泵1127水位器的選擇11第三章軟件設(shè)計1231換水時間及換水量選擇1232控制過程1233程序設(shè)置1434編程程序16笫四章系統(tǒng)安裝與調(diào)試2641軟件調(diào)試2642系統(tǒng)調(diào)試26結(jié)束語27辭謝27參考文獻(xiàn)28附錄1 29附錄2 30摘要養(yǎng)魚的朋友都知道

2、水質(zhì)對魚兒影響是最嚴(yán)重的好的水質(zhì)可以使你的魚兒健 康主長怎樣才能保證水質(zhì)呢只有經(jīng)常換水對現(xiàn)在上班族來說換水是很麻煩的占 用很長的時間對魚缸的市場前景考慮分析自動換水魚缸實(shí)現(xiàn)的必要性和可行性 選用合適的單片機(jī)芯片和多種外圍器件完成硬件和軟件的整體設(shè)計最終實(shí)現(xiàn)了 一個每天按時定量換水控制系統(tǒng)關(guān)鍵詞自動換水系統(tǒng)定時控制實(shí)時顯示總體方案設(shè)計魚缸自動換水系統(tǒng)的原理圖如圖1-1所示圖IT魚缸自動換水系統(tǒng)原理圖原理圖中的電磁閥2和水位器主要控制水位起到雙保險用單片機(jī)控制更精 確有效防止水流出缸外電磁閥1和抽水馬達(dá)是把想要換的沉水抽出換水的多少 山單片機(jī)設(shè)定流量的大小是用微量調(diào)控運(yùn)行的情況用控制電磁閥電源接通

3、電磁 閥就開起水管就通了反之電磁閥電源關(guān)閉水管斷流進(jìn)水管直接接在自來水管子 上進(jìn)水的多少要看想要換多少水抽掉的水這也是用控制電磁閥和抽水馬達(dá)排水 管接在抽水馬達(dá)噴水口只要接通電源水就會往外排如果每天排水一小時30升水 計算一個星期換掉210升水定時器控制排水電磁閥開起電源一小時用定時器設(shè) 定時間比如下午1-2點(diǎn)排水2-3點(diǎn)進(jìn)水 這就自動循環(huán)的換水定時器設(shè)定時間長 短和調(diào)節(jié)電磁閥上的微調(diào)是控制換水的多少和水的流量水位器是控制水位的高 度進(jìn)水管接在水位器上起到雙重保護(hù)水魚缸AT89S52是一種低功耗高性能CMOS8 位微控制器在系統(tǒng)可編程Flash中擁有8k容量的存儲器它是使用Atmel公司高 密

4、度非易失性存儲器技術(shù)制造與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容而且 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程亦適于常規(guī)編程器在單芯片上擁有靈巧的8 位CPI；和在系統(tǒng)可編程Flash使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高 靈活超有效的解決方案AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能8k字節(jié)可編程Flash存儲器256字節(jié)RAM32位 10 口線看門狗定時器2個數(shù)據(jù)指針三個16位定時器計數(shù)器一個6向量2級中 斷結(jié)構(gòu)全雙TUART.T.行通道片內(nèi)晶振及時鐘電路另外AT89S52可降至0Hz靜態(tài) 邏輯操作支持2種軟件可選擇節(jié)電模式空閑模式下CPU停止丄作允許RAM定時器 計數(shù)器串口中斷繼續(xù)工作掉電保護(hù)方

5、式下RAM內(nèi)容被保存振蕩器被凍結(jié)單片機(jī) 一切工作停止直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止com單片機(jī)的特點(diǎn)主要有一下兒點(diǎn)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容1000次擦寫周期全靜態(tài)操作0Hz33Hz三級加密程序存儲器八個中斷源低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒掉電標(biāo)識符com AT89S52的芯片管腳圖如圖2-1圖2-1 AT89S52芯片管腳圖各引腳的功能說明VCC電源GND接地點(diǎn)P0 口 P0 口是一個8位漏極開路的雙向10 口作為輸出口每位能驅(qū)動8個TTL 邏輯電平對P0端口寫1時引腳用作高阻抗輸入當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時P0 口也被作為低8位地址數(shù)據(jù)復(fù)用在這種 模式下P0具有內(nèi)部上拉電阻在fla

6、sh編程時P0 口也用來接收指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時輸出指令字節(jié)程序 校驗(yàn)時需要外部上拉電阻Pl DPI 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向10 口 pl輸出緩沖器能驅(qū)為輸入口使用作為輸入使用時被外部拉低的引腳山于內(nèi)部電阻的原因?qū)⑤敵鲭娏鱅IL此外com定時器計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入P10T2和時器汁數(shù)器2的觸發(fā)輸入 P11T2EX含義如下PIO T2定時器汁數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入時鐘輸出Pll T2EX定時器計數(shù)器T2的捕捉重載觸發(fā)信號和方向控制P2 口 P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向10 口 P2輸出緩沖器能驅(qū) 動4個TTL邏輯電平對P2端口寫1時內(nèi)部上拉電阻把端口拉高此時可以作為 輸

7、入口使用作為輸入使用時被外部拉低的引腳山于內(nèi)部電阻的原因?qū)⑤敵鲭娏?IIL在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器例如執(zhí)行 MOVXDPTR時P2 口送出高八位地址在這種應(yīng)用中P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1在使用8位地址如MOVX RI訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容在flash編程和校驗(yàn)時P2 口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號P3 口 P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向10 口 p2輸出緩沖器能驅(qū) 動4個TTL邏輯電平對P3端口寫1時內(nèi)部上拉電阻把端口拉高此時可以作為 輸入口使用作為輸入使用時被外部拉低的引腳山于內(nèi)部電阻的原因?qū)⑤敵鲭娏?IILP3

8、口亦作為AT89S52特殊功能第二功能使用在flash編程和校驗(yàn)時P3 口也 接收一些控制信號引腳的功能如表2-1所示表2-1 P3 口的特殊功能引腳名稱 含義 P30 RXD 串行輸入 P31 TXD 串行輸出P32 INTO 外部中斷0P33 INTO 外部中斷0P34 T0定時器0外部輸入P35 T1定時器1外部輸入P36 WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P37 RD外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通RST復(fù)位輸入晶振工作時RST腳持續(xù)2個機(jī)器周期時高電平將使單片機(jī)復(fù) 位當(dāng)看門狗訃時完成后RST腳輸出96個晶振周期的高電平另外在地址8EH±的 特殊寄存器AUXR上的DISRTO位可以使此功能無效當(dāng)D

9、ISRTO處于默認(rèn)狀態(tài)下復(fù) 位高電平有效ALEPROG地址鎖存控制信號ALE是訪問外部程序存儲器時鎖存低8位地址的 輸出脈沖在flash編程時此引腳PROG也用作編程輸入脈沖在一般情況下ALE以晶振六分之一的固定頻率輸岀脈沖可用來作為外部定 時器或時鐘使用然而特別強(qiáng)調(diào)在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時ALE脈沖將會跳過如果需要通過將地址為8EH的SFR的第0位置設(shè)置為1時ALE操作將無效 這一位置為0時ALE僅在執(zhí)行MOVX或HOVC指令時有效否則ALE將被微弱拉高 這個ALE使能標(biāo)志位地址為8EH的SFR的第0位的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí) 行模式下無效PSEN表示外部程序存儲器選通信號當(dāng)AT89S5

10、2從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時PSEN在每個機(jī)器周期中被激 活兩次而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時PSEX不被激活EAVPP訪問外部程序存儲器控制信號為使能從0000H到FFFFH的外部程序存 儲器讀取指令EA必須接GND為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令EA應(yīng)該接VCC在flash編程期間EA也接收12伏VPP電壓XTAL1振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端com硬件資源的分配P00-P07連接四位共陽極數(shù)碼管P2. 0連接按鍵K1P2. 1連接按鍵K2P2. 2連接按鍵K3P2. 3連接按鍵K422七段四位共陽極數(shù)碼管com介紹七段數(shù)碼管發(fā)光二極管單共陽數(shù)碼管是指將所

11、有發(fā)光二極管的陽極接到一 起形成公共陽極COM的數(shù)碼管共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到5V當(dāng)某 一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時相應(yīng)字段就點(diǎn)亮當(dāng)某一字段的陰極為高電 平時相應(yīng)字段就不亮數(shù)碼管的驅(qū)動方式數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最 為廣泛的一種顯示方式之一動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃 "abcdefgdp"的同名端連在一起另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制 電路位選通山各自獨(dú)立的10線控制X單片機(jī)輸出字形碼時所有數(shù)碼管都接收到 相同的字形碼數(shù)碼管顯示出字形取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制所以 我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開該位就顯

12、示出字形沒有選通的數(shù) 碼管就不會亮通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端就使各個數(shù)碼管輪流受 控顯示這就是動態(tài)驅(qū)動在輪流顯示過程中每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms能夠 節(jié)省大量的10端口而且功耗更低3端正穩(wěn)壓電路T0-220封裝能提供多種固定 的輸出電壓應(yīng)用范圉比較廣內(nèi)含過流過熱和過載保護(hù)電路帶散熱片時輸出電流 可達(dá)1A雖然是固定穩(wěn)壓電路但使用外接元件可獲得不同的電壓和電流 它的各 個腳的含義為1 一輸入 IPUT 2 地 GND 3 輸出 OUTPUT T0-220圖2-4元器件H7805的外形圖它的主要特點(diǎn)輸出電流可達(dá)1A輸出電壓有5V內(nèi)含有過熱保護(hù)短路保護(hù)輸 出晶體管SOA保護(hù)以及一些極限

13、值Ta 25°C VI 輸入電壓 V0 518V 35VR 0 JC 熱阻 5°CWR 0 JA 熱阻 65°CWTOPR工作結(jié)溫范圍0125°CH7805在硬件電路中的使用起到固定輸出電壓作用使按鍵更好的使用如圖 所示2-5所示圖2-5 H7805在電路中的連接2. 4電磁閥的結(jié)構(gòu)原理直動式電磁閥有常閉型和常開型二種在我的魚缸自動換水的系統(tǒng)中主要采 用常閉型它在斷電時呈關(guān)閉狀態(tài)當(dāng)線圈通電時產(chǎn)生電磁力使動鐵芯克服彈簧力 同靜鐵芯吸合直接開啟閥介質(zhì)呈通路當(dāng)線圈斷電時電磁力消失動鐵芯在彈簧力 的作用下復(fù)位直接關(guān)閉閥口介質(zhì)不通此電磁閥結(jié)構(gòu)簡單動作可靠在零圧差和

14、微 真空下正常工作結(jié)構(gòu)如圖2-6所示圖2-6直動式電磁閥結(jié)構(gòu)圖25熱繼電器繼電器通俗意:義上來說就是開關(guān)在條件滿足的情況下關(guān)閉或者開啟繼電器 的開關(guān)特性在很多的控制系統(tǒng)尤其是離散的控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用繼電器 交流電動機(jī)過載保護(hù)用微型水泵體積超小獨(dú)有水氣兩用功能工作介質(zhì)可以為氣 體和液體非油無強(qiáng)腐蝕有水抽水有氣抽氣可24小時連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)長期空轉(zhuǎn)屬正常工 作不會損壞泵具備可靠自吸功能吸程15米揚(yáng)程3米無油不污染工作介質(zhì)免維護(hù) 任意方向安裝out Ion亮表示設(shè)置電磁閥1定開時間LED3outloff亮表示設(shè)置電磁閥1定關(guān)時間LED4out2on亮表示設(shè)置電磁閥2定開時間LED4outloff亮表示

15、設(shè)置電磁閥2定關(guān)時間詳細(xì)內(nèi)容請看圖3-2圖3-233程序設(shè)計com主程序設(shè)計com子程序設(shè)計主要控制子程序說明如下 Timer2_Server定時器2汁時中斷程序每隔3125ms中斷一次 DELAY延時子程序 feng蜂鳴器鳴響處理程序 display工作LED閃動控制轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為七段顯示器顯示數(shù)據(jù)并寫入顯示 內(nèi)存內(nèi) LED_out七段數(shù)碼管顯示程序 C0NV將時及分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為七段顯示器顯示數(shù)據(jù)并寫入顯示內(nèi)存內(nèi) key按鍵檢測包括設(shè)置現(xiàn)在的時間小時及分鐘查看設(shè)置定時時間等34編程程序P00-P07與數(shù)碼管中的ABCDEFGH端口連接P10-P13與數(shù)碼管中的S1S2S3S4端口included

16、efine uint unsigned intdefine uchar unsigned charuchar code dispcode匚 0xC00xF90xA40xB00x990x920x820xF80x800x900xFF0xC00x8E0x8C0x860xC80 F P E Nuchar timecountHourCentSecondqianbaishigeTHourTCentoffTHoffTC onTH2onTC2offTH2offTC2uchar disLdisHkeytempmbiaoApponHouronCentoffHouroffCentuchar onHour2onCen

17、t2offHour2offCent2bit biaoAsbit ledO PIOsbit ledl Pllsbit led2 P12sbit led3 P13sbit led4 P37sbit KO P20sbit KI P21sbit K2 P22sbit K3 P23sbit BP P32sbit Aout P16sbit Aout2 P17void displayvoid keyuchar AddReduce ucharvoid Alarm_clockvoid LED_outvoid delay uchar iuint xfor i Oi-for x 114x Ox一一void feng

18、 uchar iuint xfor i Oi BP BPfor x 114x Ox一一BP 1void main voiddduchar char min延時221184 228110592 114蜂鳴器Hour 12Cent OOSecond 50onHour 13onCent OoffHour 13offCent 20biaoA 1 onHour2 14onCent2 0offHour2 14offCent2 15RCAP2H 0x8F 110592 8F80221184 1F00RCAP2L 0x80ET2 1允許T2定時器中斷TR2 1啟動T2定時器EA 1while 1display

19、keyT2中斷函數(shù)void Timer2_Server void interrupt 5 using 3TF2 0清除溢出標(biāo)記timecountif timecount 32timecount 0Secondif Second 60Second 0Cent辻 Cent 60Cent 0Hourif Hour 24Hour 0Alarm-clockswitch mbiaocase 0disH HourdisL Centbreakcase 1disH lOOdisL Secondbreak顯示函數(shù)void display辻 disH 100qian lObai lOshi disLIOge dis

20、LIO else辻 disL 100qian disHlObai disHlOshi lOge 10elseqian disHlObai disHlOshi disLIOge disLIOif mbiao 3 if timecount 16if keytemp2 shi lOge 10if keytemp2 0 qian lObai 10LED_outvoid LED_outif qian千位處理PO dispcodeEqianJledO Odelay 2 ledO 1PO dispcodebai.白位處理ledl Odelay 2 ledl 1if timecount 16 mbiao 0十

21、位處理PO dispcodeshi.0x7f elsePO dispcodeshi_led2 Odelay 2 led2 1個位處理if timecount 16 mbiao 0PO dispcodegeZ0x7f elsePO dispcodeEgeZled3 Odelay 2 led3 1if mbiao 5switch keytempcase 0 PO OxFE breakcase 1 PO OxFEbreakcase 2 PO OxFDbreakcase 3 PO OxFDbreakcase 4 PO OxFBbreak breakcase 5 PO OxFBcase 6 PO 0xF

22、7breakcase 7 PO 0xF7breakled4 Odelay 2 led4 1按鍵檢測void keyuchar itempif K3 0 delay 5 if K3 0while K3 display tempif temp 125 if mbiao 0feng 20 mbiao 4THour HourTCent CentkeytempObreakelsetemp Obreakif mbiao 4if mbiao 2 mbiao 0feng 20 mbiaoif temp 125 mbiao 3 feng 20 keytempswitch mbiaocase 4 if keyte

23、mp 2 mbiao 0 breakcase 5 if keytemp 8 mbiao 0breakwhile K3 displaytemp 0if mbiao 0if K2 0delay 5if K2 0while K2display tempif temp 125feng 20 mbiao 5keytemp 0THour onHourTCent onCentoffTH offHouroffTC offCentonTH2 onHour2onTC2 onCent2offTH2 offHour2offTC2offCent2while K2disH THourdisL TCentdisplaybr

24、eakif temp 125 feng 20 mbiao 6 temp 0switch mbiaocase 0 辻 KO 0 delay 5 if KO 0 feng 20 Aout Aoutif KI 0 delay 5 if KI 0feng 20 Aout2 Aout2while K0K1 LED_out breakcase 2breakcase 3breakcase 4 if keytemp 0 THour AddReduce THour230 disH THourdisLTCentdisplayif keytemp 1 TCent AddReduce TCent590 disH TH

25、ourdisLTCentdisplayif K2 0 delay 5辻K2 0保存數(shù)據(jù)并退出TR2 OSecond Otimecount OHour THourCent TCentTR2 Ifeng 20 mbiao 0while K2 displaybreakcase 5 if keytemp 0 THour AddReduce THour230 disH THourdisLTCentdisplayifkeytemp1TCentAddReduceTCent590disHTHourdisLTCentdisplayifkeytemp2offTHAddReduceoffTH230disHoffTH

26、disLoffTCdisplayifkeytemp3offTCAddReduceoffTC590disHoffTHdisLoffTCdisplayifkeytemp4onTH2AddReduceonTH2230disHonTH2disLonTC2displayifkeytemp5onTC2AddReduceonTC2590disHonTH2disLonTC2display辻 keytemp 6 offTH2 AddReduce offTH2230 disH offTH2disL offTC2display辻 keytemp 7 offTC2 AddReduce offTC2590 disH o

27、ffTH2disL offTC2display辻K2 0 delay 5辻K2 0保存數(shù)據(jù)并退出feng 20 mbiao Okeytemp 0onHour THouronCent TCentoffHour offTHoffCent offTConHour2 onTH2onCent2 onTC2offHour2 offTH2offCent2 offTC2while K2 displaybreakcase 6 i lOOwhile -iif biaoA qian llbai 13shi 14ge 15LED_outelseqian Obai llshi 12ge 12LED_out辻 K2 0

28、delay 5 if K2 0 feng 20 biaoA biaoAi 100while K2if biaoA qian llbai 13shi 14ge 15LED_outelseqian Obai llshi 12ge 12LED_outmbiao 0break加減按鍵子程序uchar AddReduce char dduchar uchar min uint x 15辻 KI 0 delay 5 if KI 0feng 20 ddif dd dd minwhile 一-x display if KI break辻 KO 0 delay 5 if KO 0feng 20 dd一一if d

29、d min ddwhile 一一x display if KO breakreturn dd定時功能子程序void Alarm_clockif biaoAif Hour onHourif Cent onCentif Second 0feng 120 Aout 0if biaoAif Hour offHourif Cent offCentif Second 0feng 120 Aout 1if biaoAif Hour onHour2if Cent onCent2if Second 0feng 120 Aout2 0if biaoAif Hour offHour2if Cent offCent2

30、if Second 0feng 120 Aout2 1笫四章系統(tǒng)安裝與調(diào)試4. 1軟件調(diào)試采用模塊化程序設(shè)訃思想首先調(diào)試子程序然后逐級疊加調(diào)試4. 2系統(tǒng)調(diào)試軟硬件結(jié)合在一起看是否能工作正常山于在模塊調(diào)試過程中我們把軟 硬件所出現(xiàn)的錯誤都調(diào)整過來了所以系統(tǒng)調(diào)試通過結(jié)束語在這次畢業(yè)設(shè)計中我學(xué)到了很多東西真的沒有想到搞一篇畢業(yè)設(shè)計這么難 每天腦子里總想著怎么做才能更好本人專業(yè)知識有限設(shè)計出來的東西還存在很 多很多問題這是專業(yè)知識的不夠在以后走入工作崗位中要把技術(shù)學(xué)到位等以后 再來設(shè)計這樣產(chǎn)品就是輕而易舉的事情了從這次畢業(yè)設(shè)訃中明白了單片機(jī)的重要性平時沒有感覺到單片機(jī)在生活中 的作用這么大通過這次設(shè)

31、計才明白單片機(jī)無處不在生活中到處都用的到它謝辭快要畢業(yè)了感覺自己沒有學(xué)到什么但學(xué)校提供給我們這次機(jī)會大大彌補(bǔ)了我的理論學(xué)習(xí)感謝學(xué)校還要感謝我的指導(dǎo)老師焦振宇老師沒有他每時每刻提醒我督促我我不會按時完成的在我想不出來設(shè)計什么產(chǎn)品時是焦老師提醒了我給 我啟發(fā)在這次畢業(yè)設(shè)計中遇到一些問題特別是編程問題說實(shí)話我個人沒有能力 去完成在這要謝謝我認(rèn)識一個工程師在我最無助的時候幫助了我感謝他謝謝參考文獻(xiàn)1 胡漢才編單片機(jī)原理及其接口技術(shù)北京清華大學(xué)出版社19962 徐愛均編智能化儀表原理與設(shè)訃北京北京航空大學(xué)出版社19963 公茂法等編單片機(jī)人機(jī)接口實(shí)力集北京北京航空大學(xué)出版社19984 李朝青編單片機(jī)原理及其接口技術(shù)北京北京航空大學(xué)出版社19985 烏5寬明編單片機(jī)外用器件實(shí)用手冊北京北京航空大學(xué)出版社19986 先鋒工作室編著單片機(jī)程序設(shè)計實(shí)