畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-單片機(jī)水塔水箱水位自動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-單片機(jī)水塔水箱水位自動(dòng)控制器的設(shè)計(jì) 四川省高等教育自學(xué)考試 電子工程 專業(yè)畢業(yè)論文論文題目 全自動(dòng)水位測試儀 指導(dǎo)老師 賈 老 師 學(xué)生姓名 準(zhǔn)考證 2021年 2 月 24 日目 錄第一章 引言51.1 研究意義51.2 研究內(nèi)容5第二章 單片機(jī)水塔水箱水位控制器的原理62.1 單片機(jī)概述6 單片機(jī)的開展概況6 80C51系列單片機(jī)72.2 水塔水箱給水設(shè)備原理72.3 80C51單片機(jī)控制系統(tǒng)原理8 80C51單片機(jī)控制局部結(jié)構(gòu)說明8 單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)工作原理8第三章 單片機(jī)水塔水箱水位控制器硬件設(shè)計(jì) 103.1 單片機(jī)水塔水箱水位控制器系統(tǒng)硬件簡介10 數(shù)據(jù)采集及處理模塊

2、10 光電隔離簡介15 給水泵電機(jī)主控回路介紹163.2 80C51水箱控制系統(tǒng)主控硬件部署方案16 80C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能說明16 74LS373芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明16 EPROM2764芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明18第四章 單片機(jī)水塔水箱水位控制器程序設(shè)計(jì)194.1 程序概要設(shè)計(jì)194.2 控制器程序原理19 系統(tǒng)主程序原理以及流程框圖19 自動(dòng)模式子程序原理以及流程框圖20 手動(dòng)模式子程序原理框圖以及流程框圖23結(jié)束語26致 謝27參考文獻(xiàn)28附錄1 80C51單片機(jī)的水箱控制系統(tǒng)電路圖水塔水箱水位自動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)摘 要 大型水塔水箱是很多公司生產(chǎn)過程中必不可少的部件，它的性能和工作質(zhì)

3、量的優(yōu)良不僅僅對(duì)生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的平安。在過去，大量的對(duì)水箱操作是由相應(yīng)的人員進(jìn)行操作的，這樣的人工方式帶來了很大的弊端，比方水位的控制，時(shí)刻監(jiān)控水箱的環(huán)境，夜間的監(jiān)控等等，操作員稍有疏忽，或者簡易的監(jiān)那么器件損壞，將帶來無法彌補(bǔ)的損失，更嚴(yán)重的會(huì)危機(jī)到生產(chǎn)人員的人身平安等。所以，對(duì)水箱控制，如果能夠使用精密的而且完全會(huì)嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)定運(yùn)行的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以最大限度的防止事故的幾率，同時(shí)也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。本單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是應(yīng)用單片機(jī)控制技術(shù)，以單片機(jī)為核心控制水箱的水位，并實(shí)現(xiàn)了報(bào)警和手動(dòng)、自動(dòng)切換功能。該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比擬符合電廠生產(chǎn)用水

4、系統(tǒng)控制的需要?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī) 水位 控制 報(bào)警Design based on the watertower tanks instrument The Technology of Mechanical & ElectricalAbstract：Large water tanks are a lot of companies essential to the production process of parts, its performance and the quality of work not only on production of the fine has enormou

5、s influence, but also the safety of production. In the past, many of the tanks are operated by the staff to operate, so that artificial means a lot of drawbacks, such as the water level control, water tanks at all times to monitor the environment, and so on the night of monitoring, the operator slig

6、htly negligence, or damage to the Summary of the monitoring device will bring irreparable damage will be even more serious crisis in production, such as the personal safety of staff. Therefore, control of water tanks, if the use of sophisticated and can totally be run in strict accordance with the p

7、rovisions of the automated production system that can imize the chances of avoiding accidents, but also save resources and can effectively improve the efficiency of production. The purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to the core to control the w

8、ater level in water tanks, and implementation of the alarm and manual, automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with the power to control the production of the necessary water system.Keywords：Single-chip，level，Control，Alarm引言1.1 研究意義水塔水箱水位控制系統(tǒng)是我國廣泛應(yīng)

9、用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn)，而自動(dòng)控制的原理，一句用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)協(xié)同的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且本錢低，安裝方便，經(jīng)過屢次的實(shí)驗(yàn)證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。該系統(tǒng)采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了水塔水位的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)出一種本錢低、高實(shí)用價(jià)值的水塔水位控制器。它能自動(dòng)完成上水停水的全部循環(huán)，保證液面高度處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造本錢低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，適用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。不管社會(huì)經(jīng)濟(jì)如何飛速，水在人們正常生活和生產(chǎn)中起著重要的作用。一旦斷了水，輕那么給人民生活帶來

10、極大的不便，重那么可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失，從而對(duì)供水系統(tǒng)提出了更高的要求，滿足及時(shí)、準(zhǔn)確、平安充足的供水。如果仍然使用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，平安性難以保障，由此必須進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改造。從而實(shí)現(xiàn)提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、水塔水位的自動(dòng)控制有設(shè)計(jì)本錢低、高實(shí)用價(jià)值的控制器。單片機(jī)，一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成局部，它的誕生使眾多自動(dòng)化控制系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)以它功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)簡單，制造廉價(jià)，支持指令集較多。所以應(yīng)用到眾多系統(tǒng)開發(fā)中。因此，基于單片機(jī)的水塔水箱水位控制器研究有著重要的意義。12研究內(nèi)容水塔水箱水位控制器主要完成的功能是對(duì)水塔水位控制，完成其供水

11、的作用。此控制器主要是在水塔無人值班的情況下工作，所以它必須能自動(dòng)對(duì)水塔水位進(jìn)行采樣對(duì)水位輸入信號(hào)進(jìn)行分析，于己設(shè)置號(hào)的水位參數(shù)盡心比擬，控制電機(jī)水泵的開啟、停機(jī)實(shí)現(xiàn)水位的調(diào)節(jié)。系統(tǒng)中要求配置兩臺(tái)電機(jī)以一備B電動(dòng)機(jī)一用A電動(dòng)機(jī)，當(dāng)工作電機(jī)在污水時(shí)被啟動(dòng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)假設(shè)無法啟動(dòng)時(shí)；自動(dòng)切除工作電機(jī)，選用第二臺(tái)電機(jī)工作，并發(fā)出聲光報(bào)警。又會(huì)實(shí)現(xiàn)發(fā)生特殊情況時(shí)要強(qiáng)行啟動(dòng)或關(guān)閉電機(jī)。系統(tǒng)還要求配置低水位，中水位，高水位燈光顯示；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行燈光顯示來表示水塔的水位狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。第二章 單片機(jī)水塔水箱水位控制器的原理2.1 單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)Single Chip Microcompu

12、ter,SCM圖2-1 水塔水箱給水控制器結(jié)構(gòu)圖其中M1、M2為給水泵機(jī)組，LG、LD、LDD分別為水位高、水位低、水位低低浮球開關(guān)，當(dāng)水位高大于90開度時(shí)，LG閉合，當(dāng)水位低小于75開度時(shí)，LD閉合，當(dāng)水位低低小于50開度時(shí)，LDD閉合。2.3 80C51單片機(jī)控制系統(tǒng)原理 80C51單片機(jī)控制局部結(jié)構(gòu)說明本系統(tǒng)采用的單片機(jī)引腳具體控制如下：P1口和P3口為輸入輸出檢那么信號(hào)和控制信號(hào)。下面是芯片引腳具體分配：P1.0：水位低低輸入信號(hào)。低0，高1P1.1：水位低輸入信號(hào)。低0，高1P1.2：水位高輸入信號(hào)。高1，低0P1.3：手動(dòng)與自動(dòng)轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)。手動(dòng)1，自動(dòng)0P1.4：M1起動(dòng)KM1控

13、制輸出信號(hào)。手動(dòng)1，自動(dòng)0P1.5：M2起動(dòng)KM1控制輸出信號(hào)。手動(dòng)1，自動(dòng)0P1.6：M1開關(guān)狀態(tài)輸入信號(hào)。開0，關(guān)1P1.7：M2開關(guān)狀態(tài)輸入信號(hào)。開0，關(guān)1P3.0：水位低低報(bào)警輸出信號(hào)。P3.1：水位低報(bào)警輸出信號(hào)。P3.2：水位高報(bào)警輸出信號(hào)。P3.4：手動(dòng)起動(dòng)M1輸入信號(hào)，低電頻有效動(dòng)作。P3.5：手動(dòng)起動(dòng)M2輸入信號(hào)，低電頻有效動(dòng)作。P3.6：手動(dòng)停M1輸入信號(hào)，低電頻有效動(dòng)作。P3.7：手動(dòng)停M2輸入信號(hào)，低電頻有效動(dòng)作。 單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)工作原理 當(dāng)水箱水位低時(shí)，起動(dòng)M1、M2給水，水位上升到90%，停M1；當(dāng)水箱水位低低小于50%時(shí)，同時(shí)起動(dòng)M1、M2； 當(dāng)水位上升到50

14、%以上70%以下時(shí)，停M2，M1繼續(xù)運(yùn)行到水位上升到90%以上才停止工作。 經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得到以下數(shù)據(jù)： 水位從50%-70%，兩臺(tái)泵運(yùn)行需要約10分鐘；水位從70%-90%，一臺(tái)泵運(yùn)行需要約15分鐘。水箱的水位一般保持在70%-90%。報(bào)警控制如下：當(dāng)水位高與90開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LG閉合，系統(tǒng)水位高報(bào)警。當(dāng)水位低于75開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LD閉合，系統(tǒng)水位低報(bào)警。當(dāng)水位低與50開度的時(shí)候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號(hào)，LDD閉合，系統(tǒng)水位低低報(bào)警。手動(dòng)/自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換控制如下：全自動(dòng)模式下，系統(tǒng)自動(dòng)判斷水位的狀況，選擇不同的工作狀態(tài)。手動(dòng)的模式下，兩臺(tái)給水泵

15、的運(yùn)行控制可由人工自己操作。第三章 單片機(jī)水塔水箱水位控制器硬件設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)水塔水箱水位控制器系統(tǒng)硬件簡介 數(shù)據(jù)采集及處理模塊 單片機(jī)是那么量系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換中心，此控制器采用的是80C51單片機(jī)在全靜態(tài)工作時(shí)振蕩器頻率為012MHz。 目前，8051單片機(jī)在工業(yè)檢那么控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種外部設(shè)備，完成工業(yè)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成局部。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè)8位的微型處理器CPU；一個(gè)256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM；四個(gè)8位并行的I/O接口P

16、0-P3；兩個(gè)定時(shí)器/記數(shù)器；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個(gè)局部通過內(nèi)部總線相連接。下面簡單介紹下其各個(gè)局部的功能。中央處理器CPU是單片微型計(jì)算機(jī)的指揮、執(zhí)行中心，由它讀人用戶程序，并逐條執(zhí)行指令，它是由8位算術(shù)邏輯運(yùn)算部件 簡稱ALu 、定時(shí)控制部件，假設(shè)干存放器A、B、B5w、5P以及16位程序計(jì)數(shù)器 Pc 和數(shù)據(jù)指針存放器 DM 等主要部件組成。算術(shù)邏輯單元的硬件結(jié)構(gòu)與典型微型機(jī)相似。它具有對(duì)8位信息進(jìn)行+、-、x、/ 四那么運(yùn)算和邏輯與、或、異或、取反、清“0等

17、運(yùn)算，并具有判跳、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送等功能，此外還提供存放中間結(jié)果及常用數(shù)據(jù)存放器?？刂破鞑考怯芍噶畲娣牌?、程序計(jì)數(shù)器Pc、定時(shí)與控制電路等組成的。指令存放器中存放指令代碼。枷執(zhí)行指令時(shí)，從程序存儲(chǔ)器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，送到存儲(chǔ)器、運(yùn)算器或Io接口電路，完成指令功能。程序計(jì)數(shù)器Pc 程序計(jì)數(shù)器Pc用來存放下一條將要執(zhí)行的指令，共16位可對(duì)以K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器直接尋址c指令執(zhí)行結(jié)束后，Pc計(jì)數(shù)器自動(dòng)增加，指向下一條要執(zhí)行的指令地址。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，RAM，片內(nèi)為128B,片外最多可外擴(kuò)64KB。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)單片機(jī)運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、

18、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。片內(nèi)的128B的RAM，以高速RAM的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，可以加快單片機(jī)運(yùn)行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的RAM還可以降低功耗。程序存儲(chǔ)器，ROM，用來存儲(chǔ)程序，80C51為4KB ROM。如果片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，那么需要用擴(kuò)展片只讀存儲(chǔ)器，片外最多可以擴(kuò)展到64KB。中斷系統(tǒng)，具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4種工作方式。在單片機(jī)的應(yīng)用中，往往需要精確的定時(shí)，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)，因而需在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器部件。串行口，1個(gè)全雙工的串行口，具有4中工作方式。可用來進(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個(gè)

19、單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。特殊功能存放器，SFR，共有21個(gè)，用于CPU對(duì)片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。單片機(jī)的時(shí)序功能：時(shí)鐘電路：80C51片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTALI和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。采用內(nèi)部方式時(shí)，在C1和C2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器， 振蕩頻率的選擇范圍為1212MHZ在使用外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL2用來輸入外部時(shí)鐘信號(hào)，而XTALI接地。時(shí)序：80C51單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài) s1s6 組成，每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)接蕩周期，分為P1和P2兩個(gè)節(jié)

20、拍。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期組成。假設(shè)采用12MHz的晶體振蕩器，那么每個(gè)機(jī)器周期為1us，每個(gè)狀態(tài)周期為16us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部存放器到存放器的傳輸發(fā)生在P2期間。對(duì)于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令存放器時(shí)，使從S1P28開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，那么在同一機(jī)器周期的s4讀人第二字節(jié)。假設(shè)為單字節(jié)指令，那么在51期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時(shí)完成指令操作。多數(shù)Mcs51指令周期為12個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需4個(gè)機(jī)器周期。 對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個(gè)機(jī)

21、器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀人兩個(gè)字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被訪問且被選通時(shí)跳過兩次取指操作。下面是80C51單片機(jī)的振蕩電路。圖如3-1：圖3-1 80C51震蕩電路原理圖引腳及其功能說明：80C51單片機(jī)的40個(gè)引腳7中有2個(gè)專用于主電源引腳，2個(gè)外接晶振的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。下面按引腳功能分為4個(gè)局部表達(dá)個(gè)引腳的功能：電源引腳Vcc和VssVcc40腳：接+5V電源正端；Vss20腳：接+5V電源正端；外接晶振引腳XTAL1和XTAL2：XTAL119

22、腳：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL218腳：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接?？刂菩盘?hào)或與其它電源復(fù)用引腳有：RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式1RST/VPD9腳：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引

23、腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD+5V為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不喪失。2ALE/ P 30腳：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE允許地址鎖存信號(hào)以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低3PSEN 29腳 :片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。4EA/Vpp31腳：EA為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA

24、端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KBMS52子系列為8KB。假設(shè)超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源Vpp。輸入/輸出I/O引腳P0口、P1口、P2口及P3口： 1 P0口39腳22腳：P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對(duì)于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPRO

25、M編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，那么輸出指令字節(jié)。 2 P1口1腳8腳：P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對(duì)于MCS52子系列單片機(jī)，2功能：P1.0口用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2；P1.1用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。 3 P2口21腳28腳：P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。

26、 4 P3口10腳17腳：P3.0P3.7統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表3-1：表3-1 P3口的第2功能表引腳第2功能P3.0RXD串行口輸入端0P3.1TXD串行口輸出端P3.2INT0部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效P3.3INT1中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效P3.4T0時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖端P3.5T1時(shí)器/計(jì)數(shù)器1數(shù)脈沖端P3.6WR部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端，低電平有效P3.7RD部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效綜上所述，MCS

27、51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)： 1 單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能； 2 單片機(jī)對(duì)外呈3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。80C51結(jié)構(gòu)圖如圖3-2下： 圖3-2 80C51結(jié)構(gòu)圖 光電隔離簡介水箱的控制器由8051系統(tǒng)構(gòu)成。為防止電機(jī)的起停和電源波動(dòng)時(shí)對(duì)電路的影響，輸入輸出均采用光電隔離。光電隔離是半導(dǎo)體管敏感器件和發(fā)光二極管組成的一種新器件它主要功能是實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳送輸入與輸出絕緣隔離信號(hào)單向傳輸無反應(yīng)影響抗干擾性強(qiáng)響應(yīng)速度快工作時(shí)把輸入信號(hào)加到輸入端使發(fā)光管發(fā)光光敏器件在磁光輻射下輸出光電流從而實(shí)現(xiàn)電光點(diǎn)的兩次轉(zhuǎn)換繼電

28、器隔離是用電信號(hào)控制繼電器的機(jī)械觸電來實(shí)現(xiàn)隔離控制。圖3-3 系統(tǒng)控制電路原理圖 給水泵電機(jī)主控回路介紹給水泵電機(jī)主控回路，圖3-4如下：圖3-4 水泵電機(jī)控制電路原理圖3.2 80C51水箱控制系統(tǒng)主控硬件部署方案該系統(tǒng)硬件主要由一個(gè)80C51單片機(jī)，一個(gè)74LS373和一個(gè)EPROM2764芯片構(gòu)成。? 80C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能說明80C51為數(shù)據(jù)采集及處理模塊核心，它主要完成系統(tǒng)對(duì)水位上下信號(hào)是否滿足指標(biāo)的信息采集，對(duì)采集到的水位信號(hào)通過系統(tǒng)程序進(jìn)行對(duì)信號(hào)的判斷等處理，根據(jù)采集信號(hào)的不同，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)信號(hào)對(duì)應(yīng)功能的引腳來實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱水位的控制。 74LS373芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明 74LS

29、373是一種帶輸出三態(tài)門的8D鎖存器，其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。引腳功能介紹：圖3-6 74LS373結(jié)構(gòu)示意圖D0D7為8個(gè)輸入端；Q0Q7為8個(gè)輸出端；G為數(shù)據(jù)鎖存控制端；當(dāng)G為“1時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng)G由“1變“0時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。OE為輸出允許端；當(dāng)OE為“0時(shí)，三態(tài)門翻開；當(dāng)OE為“1時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。在該基于80C51單片機(jī)水箱控制統(tǒng)中，采用74LS373作為I/O接口驅(qū)動(dòng)使用，具體引腳連接如下：其與80C51連接方法如下：80C51 74LS373P0.0 32 -D0 3 P0.1 33 -D1 4 P0.2 34 -D2 7 P0.3 35 -D3 8

30、P0.4 36 -D4 13 P0.5 37 -D5 14 P0.6 38 -D6 17 P0.7 39 -D7 18 ALE 30 -LE 11 /OE 1 、GND 10 接地 VCC 20 接+5V注：括號(hào)內(nèi)位引腳編號(hào)實(shí)際連接請(qǐng)參考圖附錄1所示。其中輸入端D0D7接至單片機(jī)的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào)ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直翻開。 EPROM2764芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能說明EPROM2764芯片是8K*8字節(jié)的紫外線擦出、可編程只讀存儲(chǔ)器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持為35mA,讀出時(shí)間最大為250nS,封裝為28引腳

31、的雙列直插式封裝。如圖3-7所示：圖3-7 2764結(jié)構(gòu)圖各引腳含義為：A0-A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)； D0-D7 為數(shù)據(jù)輸出線； CE為片選線； OE為數(shù)據(jù)輸出通線； PGM為編程脈沖輸入端； Vpp是編程電壓； Vcc 是主電源。正常工作 只讀 時(shí)，Vpp Vcc +5V，/PGM +5V。編程時(shí)，Vpp +25V高壓EPROM2764芯片實(shí)現(xiàn)的是可編程I/O接口電路的擴(kuò)展功能,具體引腳連接如下：2764與80C51引腳連線如下： 80C51 2764P0.0 32 -D0 11 P0.1 33 -D1 12 P0.2 34 -D2 13 P0.3 35 -D3 15 P0.

32、4 36 -D4 16 P0.5 37 -D5 17 P0.6 38 -D6 18 P0.7 39 -D7 19 P2.0 21 -A8 25 P2.1 22 -A9 24 P2.2 23 -A10 21 P2.3 24 -A11 23 P2.4 25 -A12 2 /PSEN 29 -/OE 22 /CE 20 接地VCC、PGM、VPP接+5V74LS373與2764引腳連接如下：74LS373 2764Q0 2 -A0 10 Q1 5 -A1 9 Q2 6 -A2 8 Q3 9 -A3 7 Q4 12 -A4 6 Q5 15 -A5 5 Q6 14 -A6 4 Q7 19 -A7 3 注

33、：括號(hào)內(nèi)位引腳編號(hào)實(shí)際電路連接圖如圖附錄1.第四章 單片機(jī)水塔水箱水位控制器程序設(shè)計(jì)4.1 程序概要設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序開發(fā)，使用的語言給匯編語言。程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)水位處于LH 高 、LD 低 或LDD 低低 時(shí)，報(bào)警信號(hào)輸出，判斷泵水方式 自動(dòng)或手動(dòng) 。當(dāng)水位到達(dá)規(guī)定容量時(shí)，停止泵水。在次程序中，低電平為有效 即0為有效 ,高電平為無效 即1為無效 。4.2 控制器程序原理 系統(tǒng)主程序原理以及流程框圖主程序要實(shí)現(xiàn)的是，對(duì)數(shù)據(jù)的初始化，并且判斷用戶是使用自動(dòng)模式還是手動(dòng)模式，根據(jù)用戶的具體需求：假設(shè)用戶選擇自動(dòng)模式，那么程序調(diào)用自動(dòng)化子程序；假設(shè)用戶選擇手動(dòng)模式，那么程序調(diào)用手動(dòng)子程序。系統(tǒng)的主程序:OR

34、G 0000HAJMP MAINORG 0060HMAIN: MOV P1, #FFH ；P1 P3口初始化置1MOV P3，#FFHJNB P1.3 ， AUT ；假設(shè)手動(dòng)在自動(dòng)位置，跳到自動(dòng)模式子程序AJMP MEN ；否那么轉(zhuǎn)到手動(dòng)模式子程序END主程序原理框圖如下列圖4-1圖4-1 主程序原理框圖 自動(dòng)模式子程序原理以及流程框圖 自動(dòng)模式子程序運(yùn)行的前置條件是，系統(tǒng)開始運(yùn)行，并且用戶選擇使用自動(dòng)化控制模式。 自動(dòng)模式子程序首先判斷水位是否高LG，假設(shè)水位高于指標(biāo)，那么運(yùn)行“水位高報(bào)警程序，并返回主程序。假設(shè)水位不高，那么判斷水位是否低LD，假設(shè)水位低，那么試運(yùn)行“水位低報(bào)警程序。然后判

35、斷水位是否低低LDD：假設(shè)水位沒有到達(dá)LDD的指標(biāo)，那么試判斷“M1是否開啟，假設(shè)沒有開啟，那么開啟M1；假設(shè)“M1開啟那么判斷“M2是否開啟，假設(shè)“M2開啟，那么程序運(yùn)行“停止M2程序；假設(shè)“M2沒有開啟，那么試程序運(yùn)行“延遲1分鐘， 一分鐘后程序“返回主程序。假設(shè)水位到達(dá)水位LDD的指標(biāo)，那么運(yùn)行“水位低低報(bào)警，然后程序判斷“M1是否開啟，假設(shè)“M1未開啟那么運(yùn)行“M1開啟程序；假設(shè)“M1開啟那么程序判斷“M2是否開啟，假設(shè)“M2未開啟那么運(yùn)行“M2開啟程序，假設(shè)“M2開啟，那么運(yùn)行“延遲一分鐘，一分鐘后程序“返回主程序。 自動(dòng)模式程序:AUT：NOP ；空命令JNB P1.2 , LG

36、；水位高LGJB P1.1 LD ；水位沒低-LDCLR P3.1 ；水位低報(bào)警JB P1.0, LDD ；水位未低低-LDDCLR P3.0 ；水位低低報(bào)警JNB 3.1 P1.6, Y1 ；M1已啟動(dòng)Y1CLR P1.4 ；否那么啟動(dòng)M1Y1: JNB P1.7 ,Y2 ；M2已啟動(dòng)-Y2 CLR P1.5 ；否那么啟動(dòng)M2Y2: ACALL DELAY ；延時(shí)1分鐘 AJMP AUT ；返回自動(dòng)模式LDD: JNB P1.6 ,Y3 ；單獨(dú)運(yùn)行M1LDD水位LDY3: JB P1.7 Y2AJMP Y2LG: CLR P3.2 ；水位高報(bào)警LD: AJMP MAIN ；返回主程序 自動(dòng)模

37、式子程序原理框圖如圖4-2：圖4-2 自動(dòng)模式子程序原理框圖 手動(dòng)模式子程序原理框圖以及流程框圖手動(dòng)模式子程序運(yùn)行的前置條件是，系統(tǒng)開始運(yùn)行，并且用戶選擇使用自手動(dòng)控制模式。手動(dòng)模式子程序中判斷語句的條件是依據(jù)用戶的具體操作。 手動(dòng)模式子程序首先判斷“水位是否LG ，假設(shè)水位LG到達(dá)指標(biāo)，那么程序返回主程序；假設(shè)水位LG未到達(dá)指標(biāo)，那么程序運(yùn)行“判斷有無鍵合：假設(shè)“判斷沒有鍵合那么子程序進(jìn)行循環(huán)；假設(shè)“判斷鍵合，那么程序判斷“M1是否鍵合。假設(shè)用戶操作“M1鍵合，那么程序運(yùn)行“判斷M1是否開啟：假設(shè)“M1開啟那么子程序進(jìn)行循環(huán)；假設(shè)“判斷M1未開啟，那么程序運(yùn)行“開啟M1。假設(shè)用戶操作“M1不

38、鍵合，那么程序判斷“M2是否鍵合：假設(shè)用戶操作“M2鍵合，那么程序運(yùn)行“判斷M2是否開啟；假設(shè)“M2開啟那么子程序進(jìn)行循環(huán)；假設(shè)“判斷M2未開啟，那么程序運(yùn)行“開啟M2。假設(shè)程序判斷用戶均未進(jìn)行“M1、M2鍵合，那么程序要判斷“是否停止M1鍵合：假設(shè)用戶操作“M1停止鍵合，那么程序判斷“M1是否停止；假設(shè)“M1停止，那么子程序循環(huán)；假設(shè)“M1沒有停止，那么程序運(yùn)行“停止M1。假設(shè)用戶不操作“M1停止鍵合，那么程序判斷“是否停止M2鍵合：假設(shè)用戶操作“M2停止鍵合，那么程序判斷“M2是否停止，假設(shè)“M2停止，那么子程序循環(huán)；假設(shè)“M2沒有停止，那么程序運(yùn)行“停止M2。手動(dòng)模式程序: MEN： NOPJNB P1.1 , MAIN ；水位高返回主程序ACALL KEYCJNE A ,#FOH,NN ；有無鍵合AJMP MENNN: JNB ACC.4 ,HM1 JNB ACC.5, HM2JNB ACC.6 ,DM1JNB ACC.7 ,DM2AJMP MENHM1: JNB P1.6 ,MENAJMP MENH