機(jī)電一體化畢業(yè)論文97299

1、吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目： 單片機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級： 機(jī)電23班 學(xué) 號： 1101012301 姓 名： 盛彤厚 指導(dǎo)教師： 李俊濤 2014年 3月 14日中文摘要隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制

2、溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。大型水箱是很多發(fā)電廠生產(chǎn)過程中必不可少的部件，而水箱的控制性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。在過去，大量的對水箱操作是由相應(yīng)的人員進(jìn)行手動操作控制的，這樣工作方式給操作人員帶來了很多的不便，不僅增強(qiáng)了勞動強(qiáng)度，而且操作員稍有疏忽，可能給生產(chǎn)帶來無法彌補(bǔ)的損失，更嚴(yán)重的會危及到生產(chǎn)人員的人身安全。所以，對水箱的控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)定運(yùn)行的自動化系統(tǒng)，可以降低生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度，最大限度的避免發(fā)生事故的幾率，同時也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。溫度控制無論是在工業(yè)

3、生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合下，為了保證生產(chǎn)過程正常安全地進(jìn)行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以及減輕工人的勞動強(qiáng)度、節(jié)約能源等方面有重要意義。關(guān)鍵詞 單片機(jī) 水位 控制 報警 溫度采集 目 錄 中文摘要 1關(guān)鍵詞 11 單片機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 3 2 系統(tǒng)的構(gòu)成原則 32.1 社會需求決定智能模塊的成本 42.2社會需求需要全面發(fā)展的人才 42.3社會需求需要創(chuàng)造性設(shè)計 53 通訊的原則 64水箱水位自動控制系統(tǒng)的意義 64.1水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 74.2 80C51單片

4、機(jī)介紹 74.3 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)工作原理介紹84.4 80C51單片機(jī)輸入輸出設(shè)計 95 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計 10 5.1 程序概要設(shè)計 105.2 系統(tǒng)程序原理 10 主程序原理以及流程框圖 10 自動模式子程序原理以及流程框圖 10 手動模式子程序原理框圖以及流程框圖12參考文獻(xiàn) 15附錄 16 圖1 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3圖2 多功能智能模塊控制器 5圖3 主程序原理框圖 10圖4 自動模式子程序原理框圖 11圖5 手動模式子程序原理框圖 13在當(dāng)今社會，建設(shè)工程及日常生活中溫度控制都起著重要作用，最早的溫度控制應(yīng)用于工廠生產(chǎn)中，可以起到實時采集溫度數(shù)據(jù)，提

5、高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的作用。然而隨著人們生活質(zhì)量的提高，現(xiàn)代社會中的溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，廠房以及家庭生活中，在有些應(yīng)用中，如高精度的生產(chǎn)廠房，對溫度的要求極其嚴(yán)格，溫度的變化極有可能對生產(chǎn)的產(chǎn)品造成極大的影響。因此，這就需要一種能夠及時檢測溫度變化以及溫度變化的設(shè)備，提供溫度數(shù)據(jù)值，使人們對溫度的變化做及時的調(diào)整，及時反映生產(chǎn)，生活中溫度變化使人們能及時看到溫度變化的第一手資料，提示人們溫度變化情況，協(xié)助人們能及時的調(diào)整，起到溫度報警作用，使溫度控制更好的服務(wù)于社會生產(chǎn)，生活。 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)

6、存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。1 單片機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在工業(yè)自動控制工程中，一個較完善的單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)如圖1所示。在這個結(jié)構(gòu)中，各節(jié)點(diǎn)智能模塊具有獨(dú)立工作能力并受控于前置計算機(jī)；控制中心能完成單片機(jī)控制系統(tǒng)的測試、控制和配置的工作，計算機(jī)中心能完成“多網(wǎng)合一”的工作，即時向各級決策領(lǐng)導(dǎo)提供可靠、準(zhǔn)確的實時數(shù)據(jù)。溫度是

7、表征物體冷熱程度的物理量，溫度測量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。而且隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產(chǎn)生活中的需要。2 系統(tǒng)的構(gòu)成原則在工業(yè)自動控制工程中，單片機(jī)控制系統(tǒng)一般有自己獨(dú)立支持的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)不同于純粹的互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)。從圖1中可以看出，節(jié)點(diǎn)智能模塊是單片機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)所在，整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性全由其決定，單片機(jī)控制系統(tǒng)之所以有實時性好，精度高，控制與被控制靈活

8、，這些智能模塊有著重要的關(guān)系。2.1 社會需求決定智能模塊的成本：能滿足功能和效率要求的最低成本是每個單片機(jī)控制系統(tǒng)用戶在開發(fā)單片機(jī)控制系統(tǒng)時追求的目標(biāo)，沒有一個用戶在開發(fā)單片機(jī)控制系統(tǒng)時不考慮成本而盲目采用新型芯片。但是，從現(xiàn)在單片機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)資料上，高校單片機(jī)控制系統(tǒng)的教材中大量介紹的是各種單片機(jī)控制系統(tǒng)新型芯片的使用，而這種介紹往往是在模塊級，在系統(tǒng)級的介紹則不多。單片機(jī)控制系統(tǒng)的更新往往落后于新型芯片的發(fā)展，在工業(yè)自動控制工程中，有很多已經(jīng)使用了由早期微處理器開發(fā)的智能模塊，現(xiàn)在僅僅需要增加功能更新應(yīng)用程序，而不需要重新開發(fā)一個新的單片機(jī)控制系統(tǒng)。這是一個很大的市場，在這個市場里，

9、可以加深理解單片機(jī)的發(fā)展，增加系統(tǒng)的開發(fā)能力和現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，最重要的是可以鞏固基礎(chǔ)知識的運(yùn)用和綜合水平的提高，對于了解社會需求、系統(tǒng)構(gòu)成成本是一個不可少的重要環(huán)節(jié)。由于智能模塊一般具有收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、保存數(shù)據(jù)、實現(xiàn)控制、實時通訊、實時告警的功能，為了保證智能模塊的可靠工作一般設(shè)計了斷電保存數(shù)據(jù)電路，端口擴(kuò)展電路，符合系統(tǒng)通訊的控制電路，時鐘電路，顯示電路和相應(yīng)的鍵盤電路等。能滿足這些要求的模塊主要芯片有很多，而各種芯片的價格均不樣同，單片機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)人員必須使用最合適的芯片。如在家用的電視機(jī)中就不會使用32位嵌入式處理器。2.2 社會需求需要全面發(fā)展的人才：在單片機(jī)控制系統(tǒng)中離不開硬件

10、的使用，硬件的學(xué)習(xí)到硬件設(shè)計能力的提高是要一個過程的，單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計人員的工作生命期比從事計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)軟件方面的設(shè)計人員的工作生命期長很多。單片機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性還要有好的工藝作為支持，好的單片機(jī)控制系統(tǒng)必須經(jīng)過嚴(yán)格的現(xiàn)場測試，全面提高單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計人員的開發(fā)能力是一個系統(tǒng)工程，這是單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展的需要，也是社會的需要。目前，水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域，它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，它的成本還很高。但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著自動化技術(shù)的改進(jìn)和硬件成本的降低，以及人們對資源浪費(fèi)的重視。水箱控制系

11、統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。2.3 社會需求需要創(chuàng)造性設(shè)計：有一種理論認(rèn)為，單片機(jī)控制系統(tǒng)從復(fù)雜程度上可分為兩種：即簡單單片機(jī)控制系統(tǒng)(系統(tǒng)已存在時間長，結(jié)構(gòu)簡單，如單片機(jī)、DSP組成的系統(tǒng))和復(fù)雜單片機(jī)控制系統(tǒng)(硬件高度集中、實用范圍廣、接口多、功能豐富)。將單片機(jī)控制系統(tǒng)在復(fù)雜程度上進(jìn)行分類是一種很好的思想，但將系統(tǒng)已存在時間長的單片機(jī)控制系統(tǒng)，有DSP結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)一概分為是簡單的單片機(jī)控制系統(tǒng)則不太有理。下面以一個2006年12月國家知識產(chǎn)權(quán)局正式受理的一個名為“多功能智能模塊控制器”的專利為例(目前已辦理完所有正式授權(quán)手續(xù))，按“硬件高度集中，實用范圍廣、接口多、功能豐富”說明有單片機(jī)的系

12、統(tǒng)也是一個復(fù)雜系統(tǒng)的理由。 在圖2中，以微處理器和ispLSI1032器件為核心，為了解決定時、中斷和斷電等事宜的處理，使用采用帶鋰電的數(shù)據(jù)、時鐘存貯器承擔(dān)其工作，在器件的選型上以成本低和通用強(qiáng)為原則。要求模塊在相應(yīng)器件和端口的支持下，向上可以與計算機(jī)和受控設(shè)備相連接，向下可以與被測設(shè)備相連接。ispLSI1032是超大規(guī)模集成電路資源量為6000PLD，使用開發(fā)語言為ABELHDL語言，ispLSI1032器件如果需要更新，可對安裝在電路板上正在使用的ispLSI1032器件在不必斷電的狀態(tài)下進(jìn)行下載，保證在相同的電路結(jié)構(gòu)下，隨時可完成系統(tǒng)更新和升級，隨時改變系統(tǒng)對外的功能。使用這樣的器件，

13、可以縮短了設(shè)計周期，降低了工程成本，確實保證硬件高度集中，功能豐富的要求，是對單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計唯一性的挑戰(zhàn)。程序軟件在微處理器中運(yùn)行，各種數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理在ispLSI1032中的“內(nèi)部控制器”控制下工作，當(dāng)它們需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，則在“系統(tǒng)控制器”的作用下達(dá)到同步并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這樣改變了由軟件完全控制系統(tǒng)的模式，提高了系統(tǒng)的處理事務(wù)的能力，同時也改變了微處理器的工作效率，擴(kuò)大了實用范圍，為簡單的單片機(jī)控制系統(tǒng)向復(fù)雜的單片機(jī)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變提供了可能。被測設(shè)備的輸入/輸出主要安排在系統(tǒng)時鐘脈沖的低電平時進(jìn)行，只要在系統(tǒng)時序上合理安排，利用被測設(shè)備和系統(tǒng)軟、硬件在處理數(shù)據(jù)上的速度差別，就可在最大

14、程度上實現(xiàn)系統(tǒng)的軟、硬件并行工作。另外，ispLSI1032器件在帶負(fù)載的數(shù)量上、能力上是很強(qiáng)的，可以解決因微處理器接口少的問題。從圖2中的左框內(nèi)的微處理器可以使用不同的型號，ISP器件資源量可以使用10萬或100萬以上的新型芯片，必要的時候還可以增加使用DSP編程器件。只要基礎(chǔ)知識牢固，系統(tǒng)功能明覺，在保證社會需求和構(gòu)成成本的原則下，實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)是不難的。3 通訊的原則單片機(jī)控制系統(tǒng)的通訊主要難點(diǎn)在前置計算機(jī)與智能模塊中，與純計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通訊相比，這里最大的區(qū)別是在智能模塊中沒有現(xiàn)存的通訊協(xié)議可選用，通訊距離則可由設(shè)計人員按不同要求確定具體的方式。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中一般有多個智能模塊，因此

15、各智能模塊必須用自己的唯一地址進(jìn)行標(biāo)識，同時要求每個智能模塊必須有區(qū)別自己地址的能力。為了通訊的可靠，在前置計算機(jī)與智能模塊中最基本的通訊要求是必須定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式，數(shù)據(jù)的種類和數(shù)據(jù)流動的方向。4 水箱水位自動控制系統(tǒng)的意義火力發(fā)電廠的工作過程主要是利用煤的燃燒產(chǎn)生的熱能，將水加熱到一定參數(shù)的過熱蒸汽并通過推動汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后通過汽輪機(jī)組帶動發(fā)電機(jī)組做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的的過程。因此，大型水箱是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中必不可少的部件。水箱的控制性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良與否不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。所以，對水箱的控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴(yán)格按照生

16、產(chǎn)規(guī)定運(yùn)行的自動化系統(tǒng)，可以降低生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度，最大限度的避免發(fā)生事故的幾率，同時也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。從水資源節(jié)約方面考慮，以往的人工控制在很多情況下，造成資源不必要的浪費(fèi)，大部分原因是水箱內(nèi)部水位沒有及時的反饋信息到操作員，從而使控制上有一定的延遲，從而造成了水量過多或者沒能及時補(bǔ)水而導(dǎo)致資源的浪費(fèi)或生產(chǎn)出現(xiàn)異常。而對水箱水位的監(jiān)控以及自動化的引入可以很好的改善補(bǔ)水過多和及時補(bǔ)水的情況，可以很好的節(jié)約資源有效的降低成本。 單片機(jī)，一小塊芯片上集成了一個微型計算機(jī)的各個組成部分，它的誕生使眾多自動化控制系統(tǒng)得以實現(xiàn)。80C51以它功能強(qiáng)大，設(shè)計簡單，制造廉價，支持指令集較多

17、。所以應(yīng)用到眾多嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。 因此，基于80C51單片機(jī)的水箱控制系統(tǒng)研究有著重要的意義。4.1 水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 目前，水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域，它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，它的成本還很高。比如把一臺純手工家用水箱設(shè)計成自動化控制的水箱，從硬件的設(shè)計和鋪設(shè)，對于民用化產(chǎn)品實施的性價比較高。因此大規(guī)模的使用仍受到經(jīng)濟(jì)上的限制。但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著自動化技術(shù)的改進(jìn)和硬件成本的降低，以及人們對資源浪費(fèi)的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。 我國仍然處于生產(chǎn)型發(fā)展中國家，所有幾乎在能源相關(guān)的

18、所有領(lǐng)域中，水箱是比不可少的部件，即使是發(fā)達(dá)國家也不例外。它性能的優(yōu)良與否關(guān)系直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。隨著我國嵌入式技術(shù)的發(fā)展，我國控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際水平，但是在中小型企業(yè)以及民用產(chǎn)品，大量的水箱控制任然通過專職的人員進(jìn)行控制。隨著我國單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，以及單片機(jī)生產(chǎn)成本的下降，基于單片機(jī)的水箱控制系統(tǒng)應(yīng)用到中小型以及民用產(chǎn)品有著交大的發(fā)展空間。而且越來越多的水箱生產(chǎn)廠商開始聘用單片機(jī)開發(fā)人員和電路設(shè)計人員，將控制系統(tǒng)成為水箱設(shè)計的一部分，以提高自身產(chǎn)品的安全性能和科技含量來提高產(chǎn)品在市場中的競爭力。目前，水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域，它

19、以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，它的成本還很高。但是，從長遠(yuǎn)來看，隨著自動化技術(shù)的改進(jìn)和硬件成本的降低，以及人們對資源浪費(fèi)的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。4.2 80C51單片機(jī)介紹80C51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微型計算機(jī)的各個組成部分。每一個單片機(jī)包括：一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；片內(nèi)程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0-P3；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電

20、容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。它具有對8位信息進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算和邏輯與、或、異或、取反、清“0”等運(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)寄存器?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫?、程序計數(shù)器Pc、定時與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指令代碼。在執(zhí)行指令時，從程序存儲器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，送到存儲器、運(yùn)算器或Io接口電路，完成指令功能。 眾多的廠商都介入了以80C51為代表的8位單片機(jī)的發(fā)展，如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas、ATMEL等公司，我們把這些公司生產(chǎn)的

21、與80C51兼容的單片機(jī)統(tǒng)稱為80C51系列。特別是在近年來，80C51系列又有了許多發(fā)展，推出了一些新產(chǎn)品，主要是改善單片機(jī)的控制功能，如內(nèi)部集成了高速I/O口、ADC、PWM、WDT等，以及低電壓、微功耗、電磁兼容、串行擴(kuò)展總線和控制網(wǎng)絡(luò)總線性能等。 ATMEL公司研制的89CXX系列是將flash memory（EEPROM）集成在80C51中，作為用戶程序存儲器，并不改變80C51的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。Philips公司的83/87CXX系列不改變80C51的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)，省去了并行擴(kuò)展總線，屬于非總線的廉價性單片機(jī)，特別適合于家電產(chǎn)品。Infineon（原Siemens半導(dǎo)體）公司推出

22、的C500系列單片機(jī)在保持與80C51兼容的前提下，增強(qiáng)了各項性能，尤其是增強(qiáng)了電磁兼容性能，增加了CAN總線接口，特別適用于工業(yè)控制、汽車電子、通信和家電領(lǐng)域。 鑒于80C51系列在硬件方面的的廣泛性、代表性和先進(jìn)性以及指令系統(tǒng)的兼容性，可用其作為本教材的介紹對象；至于其他類型的單片機(jī)，在深入學(xué)習(xí)和掌握了80C51單片機(jī)之后再去學(xué)習(xí)已不是什么難事。4.3 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)工作原理介紹 80C51單片機(jī)片內(nèi)程序存儲器有多種配置形式，即：無、掩膜ROM（廠家一次性寫入的ROM）、EPROM和EEPROM（Flash）。這幾種配置形式對應(yīng)著不同的單片機(jī)芯片，它們各有特點(diǎn)，也各有其適用場

23、所，在使用時應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇。目前較普遍采用的表述方式是：內(nèi)部程序存儲器有兩種配置形式，它們是OTP（one time programmable,一次性可編程）和MTP（multi-times programmable，多次性可編程）。當(dāng)水箱水位低（75%液位開關(guān)閉合）時，啟動電動給水泵M1進(jìn)行上水，當(dāng)水箱水位上升到90%時，自動停止電動給水泵M1；當(dāng)水箱水位低低（小于50%）時，啟動電動給水泵M2；當(dāng)水位上升到50%以上70%以下時，停M2，M1繼續(xù)運(yùn)行到水位上升到90%以上才停止工作 報警設(shè)置如下：當(dāng)水位高于90%的時候，由浮球式液位開關(guān)LG信號閉合，系統(tǒng)發(fā)出水位高報警。當(dāng)水位低于70%

24、的時候，由浮球式液位開關(guān)LD信號閉合，系統(tǒng)發(fā)出水位低報警。當(dāng)水位低與50%的時候，由浮球式液位開關(guān)LDD信號閉合，系統(tǒng)發(fā)出水位低低報警。手動/自動模式轉(zhuǎn)換控制如下：自動控制方式時，單片機(jī)根據(jù)傳感器送來的信號判斷水箱水位的高低，控制兩臺電動給水泵的工作狀態(tài)手動控制方式時，兩臺電動給水的工作狀態(tài)由人工根據(jù)現(xiàn)場的工況進(jìn)行操作。4.4 80C51單片機(jī)輸入輸出設(shè)計本水箱水位控制系統(tǒng)采用80C51單片機(jī)的P1口和P3口作為輸入檢測信號和輸出控制信號作為核心控制單元，引腳具體分配如下：P1.0：水位低低信號輸入端。（水位低時為“0”，水位高時為“1” ）P1.1：水位低信號輸入端。（水位低時為“0”，水位

25、高時為“1” ）P1.2：水位高信號輸入端。（水位低時為“1”，水位高時為“0” ）P1.3：手動與自動轉(zhuǎn)換信號輸入端。（手動“1”，自動“0”）P1.4：電動給水泵M1起動時斷路器KM1控制端的接收信號。（手動“1”，自動“0”）P1.5：電動給水泵M2起動時斷路器KM2控制端的接收信號。（手動“1”，自動“0”）P1.6：電動給水泵M1開關(guān)狀態(tài)輸入信號。（啟動“0”，停止“1”）P1.7：電動給水泵M2開關(guān)狀態(tài)輸入信號。（啟動“0”，停止“1”）P3.0：水位低低報警輸出信號。P3.1：水位低報警輸出信號。P3.2：水位高報警輸出信號。P3.4：手動啟動電動給水泵M1的輸入信號，低電平有效

26、。P3.5：手動啟動電動給水泵M2的輸入信號，低電平有效。P3.6：手動停電動給水泵M1的輸入信號，低電平有效。P3.7：手動停電動給水泵M2的輸入信號，低電平有效。5 80C51單片機(jī)水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計 5.1 程序概要設(shè)計本系統(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，報警信號輸出，判斷泵水方式(自動或手動)。當(dāng)水位到達(dá)規(guī)定容量時，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)。 概要設(shè)計的主要任務(wù)是把需求分析得到的系統(tǒng)擴(kuò)展用例圖轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)的具體任務(wù)是：將一個復(fù)雜系統(tǒng)按功能進(jìn)行模塊

27、劃分、建立模塊的層次結(jié)構(gòu)及調(diào)用關(guān)系、確定模塊間的接口及人機(jī)界面等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計包括數(shù)據(jù)特征的描述、確定數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特性、以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。顯然，概要設(shè)計建立的是目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型，與計算機(jī)無關(guān)。 5.2 系統(tǒng)程序原理 主程序原理以及流程框圖主程序要實現(xiàn)的是，對數(shù)據(jù)的初始化，并且判斷用戶是使用自動模式還是手動模式，根據(jù)用戶的具體需求：若用戶選擇自動模式，則程序調(diào)用自動化子程序；若用戶選擇手動模式，則程序調(diào)用手動子程序。主程序原理框圖如下圖3 開始初始化自動？轉(zhuǎn)自動轉(zhuǎn)手動圖3 主程序原理框圖 自動模式子程序原理以及流程框圖自動模式子程序運(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化控制模式。

28、 自動模式子程序首先判斷水位是否高LG，若水位高于指標(biāo)，則運(yùn)行“水位高報警”程序，并返回主程序。若水位不高，則判斷水位是否低LD，若水位低，則試運(yùn)行“水位低報警”程序。然后判斷水位是否低低LDD：若水位沒有達(dá)到LDD的指標(biāo)，則試判斷“M1是否開啟”，若沒有開啟，則開啟M1;若“M1開啟”則判斷“M2是否開啟”，若“M2開啟”，則程序運(yùn)行“停止M2”程序；若“M2沒有開啟”，則試程序運(yùn)行“延遲1分鐘”， 一分鐘后程序“返回主程序”。若水位達(dá)到水位LDD的指標(biāo)，則運(yùn)行“水位低低報警”，然后程序判斷“M1是否開啟”，若“M1未開啟”則運(yùn)行“M1開啟”程序；若“M1開啟”則程序判斷“M2是否開啟”，若

29、“M2未開啟”則運(yùn)行“M2開啟”程序，若“M2開啟”，則運(yùn)行“延遲一分鐘”，一分鐘后程序“返回主程序”。自動模式子程序原理框圖如圖4：開始水位高？水位低？M2是否開M2是否開水位低低?水位低報警開M1水位低低報警開M2水位高報警返回主程序M1是否開開M1M1是否開延遲1分鐘NYNYesYesNnoNo停M2Y YN YYNo返回主程序圖4 自動模式子程序原理框圖目前，我國從事“機(jī)電一體化”研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點(diǎn)、著眼點(diǎn)的限制，難免只考慮局部利益，各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃，也有統(tǒng)一考慮不足，統(tǒng)籌安排不夠的問題，同時缺少綜觀全局的有權(quán)威

30、性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此，建議各主管部門責(zé)成有關(guān)單位在進(jìn)行深入調(diào)查研究、科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，制定出統(tǒng)管全局的“機(jī)電一體化”研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃，避免開發(fā)上重復(fù)，生產(chǎn)上撞車！在我國工業(yè)系統(tǒng)中，能耗、耗水大戶，對環(huán)境污染嚴(yán)重的企業(yè)還占相當(dāng)大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整，但由于多種原因，成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導(dǎo)部門的政出多門問題，有企業(yè)的“故土難離”“死守故業(yè)”問題，但不可否認(rèn)也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè)，優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前，這就是發(fā)展機(jī)電一體化，開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 手動模式子程序原理框圖以及流程框圖手動模式

31、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控制模式。手動模式子程序中判斷語句的條件是依據(jù)用戶的具體操作。 手動模式子程序首先判斷“水位是否LG” ，若水位LG達(dá)到指標(biāo)，則程序返回主程序；若水位LG未達(dá)到指標(biāo)，則程序運(yùn)行“判斷有無鍵合”：若“判斷沒有鍵合”則子程序進(jìn)行循環(huán)；若“判斷鍵合”，則程序判斷“M1是否鍵合”。若用戶操作“M1鍵合”，則程序運(yùn)行“判斷M1是否開啟”：若“M1開啟”則子程序進(jìn)行循環(huán)；若“判斷M1未開啟”，則程序運(yùn)行“開啟M1”。若用戶操作“M1不鍵合”，則程序判斷“M2是否鍵合”：若用戶操作“M2鍵合”，則程序運(yùn)行“判斷M2是否開啟”；若“M2開啟”則子程序

32、進(jìn)行循環(huán)；若“判斷M2未開啟”，則程序運(yùn)行“開啟M2”。若程序判斷用戶均未進(jìn)行“M1、M2鍵合”，則程序要判斷“是否停止M1鍵合”：若用戶操作“M1停止鍵合”，則程序判斷“M1是否停止”；若“M1停止”，則子程序循環(huán)； 若“M1沒有停止”，則程序運(yùn)行“停止M1”。若用戶不操作“M1停止鍵合”，則程序判斷“是否停止M2鍵合”：若用戶操作“M2停止鍵合”，則程序判斷“M2是否停止”，若“M2停止”，則子程序循環(huán)；若“M2沒有停止”，則程序運(yùn)行“停止M2”。手動模式子程序原理框圖如圖5： 開始水位高？有無鍵合？M1鍵合？M2鍵合？NNNyes開M2YNNN停M1鍵合？停M2鍵合？yesM1開著？開M1NM1開著？N開M2NyesM1停著？N