智能給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8000字 知網(wǎng)10%.docx

1、摘要改革開放以來，我國社會飛速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高，對水的要求越來越高。水對人們生產(chǎn)生活至關(guān)重要，長期停水會給人們的生產(chǎn)生活帶來不便,甚至發(fā)生較大的經(jīng)濟(jì)損失或者生產(chǎn)事故。因而，給水系統(tǒng)要時(shí)刻保持充足的水量與平穩(wěn)的水壓，避免供水事故的發(fā)生，為了解決上述問題，筆者進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，構(gòu)建水壓穩(wěn)、水量足的給水系統(tǒng)。傳感器的誕生推動自動化技術(shù)的升級，影響自動化技術(shù)的發(fā)展，尤其是傳感器的性能。傳感器種類不同應(yīng)用的領(lǐng)域不同，在液位檢測這一方面，發(fā)轉(zhuǎn)的也是多樣化，與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相比，壓力傳感器的相對壓力為0,將壓力傳感器放置在一定深度的液體內(nèi)，能夠快速測量液體的壓強(qiáng)。這個(gè)設(shè)計(jì)旨在對水箱水位的檢測，自動或

2、者手動的對水箱里的對水位進(jìn)行控制。系統(tǒng)主要以STC89c51單片機(jī)作為主控的芯片，按鍵還可以對系統(tǒng)水位的上、下限進(jìn)行調(diào)整，水位低于下限值由ADC0832A/D轉(zhuǎn)換模塊、繼電器驅(qū)動模塊、LCD1602液晶顯示模塊、按鍵設(shè)定模塊、D3B水位傳感器模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)組成。STC89c51系列單片機(jī)擁有較多的資源、運(yùn)算的速度比較快速，適用于相對較強(qiáng)的干擾和運(yùn)算速度較快的機(jī)器或者設(shè)備。在電磁繼電器開環(huán)控制或者水壓力傳感器閉環(huán)操控電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行抽水實(shí)現(xiàn)對水位的檢測與系統(tǒng)的控制。鎖存起來。倘若EA端是接Vcc端的，也就是處于高電平狀態(tài)，那么CPU會操作內(nèi)部程序存儲器中保存數(shù)據(jù)和指令。4.2單片機(jī)的時(shí)鐘電路

3、和復(fù)位電路如圖3圖3：上電的時(shí)候突然給電路施加和運(yùn)行過程中完全相反的電平就是復(fù)位電路的作用。按照電容電壓不會發(fā)生突變的規(guī)律，就等同于瞬間短路。在上電的一瞬間，電容充電，充電電流在電阻上形成的電壓為高電平。當(dāng)電容充滿，電阻為0,電阻上的電壓也就為低電平，這時(shí)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。時(shí)鐘電路的目的是控制單片機(jī)的工作節(jié)奏，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度，為本設(shè)計(jì)提供一個(gè)基準(zhǔn)實(shí)際脈沖。2.4壓力傳感器壓力傳感器是通過應(yīng)變片的應(yīng)力變形，而產(chǎn)生電信號的敏感元器件，每當(dāng)發(fā)生應(yīng)力變形，傳感器都會產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，受到的壓力發(fā)生變換電壓也會隨之發(fā)生改變。然而橋式稱重壓力傳感器的應(yīng)變片不易發(fā)生形變，所以輸出電壓很小旦不會發(fā)生很大的

4、變化，本設(shè)計(jì)采取了8位AD芯片ADC0832并設(shè)計(jì)了一些外圍電路實(shí)現(xiàn)采集功能，讓電路便于控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)較高的測量精度。本設(shè)計(jì)中使用的D3B壓力傳感器見圖3oD3B壓力傳感器電壓輸出：0.23v-4.9v；工作電壓：4.2v6.2v；水柱：00.IKg/cm2；壓力范圍：01000mm；線性度0.2%；外型:30X30X20mmI接5V0接10口G接GND圖4：2.5ADC0832ADC0832是一種8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，由于分辨率高達(dá)256級，因此通常的模擬量轉(zhuǎn)換的需要都能實(shí)現(xiàn)。芯片的模擬電壓由于參考電壓以及電源輸入的聯(lián)合使用，使其變化范圍為0-5V。完成芯片轉(zhuǎn)換只需要32微秒，為了降

5、低數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性，可以將利用數(shù)據(jù)輸出完成校驗(yàn)，不僅使得芯片的轉(zhuǎn)換更加迅速而且更加安全穩(wěn)定。由于芯片轉(zhuǎn)化的進(jìn)步控制處理器以及多器件掛接也更加容易。利用DT數(shù)據(jù)的輸入端能夠十分容易地完成通道功能的設(shè)定。通常而言ADC0832通過DI、CS、DO、CLK四條數(shù)據(jù)線和單片機(jī)產(chǎn)生連接。然而因?yàn)镈T端和DO端和單片機(jī)的連接是雙向的而且通信過程中不能同時(shí)發(fā)揮作用，因此在設(shè)計(jì)電路的過程中能夠把DI以及DO并聯(lián)到同一個(gè)數(shù)據(jù)線中發(fā)揮作用。如果ADC0832處于停止?fàn)顟B(tài)，CS輸入端處于高電平狀態(tài)，在這種情況下芯片是被禁用的,而DO/D1以及CLK的電平狀態(tài)沒有要求。而在A/D的轉(zhuǎn)換過程中，必須要把CS使能端轉(zhuǎn)化為低

6、電平狀態(tài)，而且這種狀態(tài)一直要在整個(gè)轉(zhuǎn)化過程中維持。這時(shí)芯片就進(jìn)入轉(zhuǎn)換狀態(tài)，此時(shí)處理器就會給芯片的時(shí)鐘輸入端CLK傳輸時(shí)鐘脈沖，DO/DT端在選取信號時(shí)是通過DI端輸入通道。啟始信號是第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉前DI端保持高電平狀態(tài)。而之后兩個(gè)脈沖下沉前DI端必須輸入兩位數(shù)據(jù)，才能對通道進(jìn)行選取，表一中列舉了具體功能。單片機(jī)接口電路見圖4：ICS-51WRl10Kcs_CLKCH1WGNDDIarP3.5P3.4P3.3見上表，如果兩位數(shù)據(jù)是“1”和“1”，那么CH1發(fā)生單通道轉(zhuǎn)換。如果輸入的兩位數(shù)據(jù)是“1”和“0”，那么CH0發(fā)生的是單通道轉(zhuǎn)換。如果兩位數(shù)據(jù)是“0和“”時(shí),輸入時(shí)負(fù)輸入端IN-是CH

7、0,正輸入端IN+是CHU如果兩位數(shù)據(jù)是“0”和“0”時(shí)，那么輸入時(shí)負(fù)輸入端IN-是CH1,正輸入端IN+是CH0。如果第3個(gè)脈沖完成下沉，那么DI端的輸入電平就不再進(jìn)行輸入，在這之后D0/D1端就會讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出DO的方式。如果第4個(gè)脈沖完成下沉，DO端就會開始輸出DATA7,在此之后發(fā)生脈沖下沉DO端就會依次進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。這一過程持續(xù)到第11個(gè)脈沖輸出DATA0,這是整個(gè)字節(jié)都已經(jīng)成功輸出。在此之后就會開始相反字節(jié)的輸出，換句話說第11個(gè)字節(jié)下沉后輸出的數(shù)據(jù)是DATDOo再進(jìn)行8位數(shù)據(jù)的輸出，直至第19個(gè)脈沖整個(gè)字節(jié)被成功輸出，這也是A/D轉(zhuǎn)換完成的標(biāo)志。然后把CS調(diào)整到高電平狀

8、態(tài)，將芯片禁用，再把完成轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)加工處理。表3中對時(shí)序有著具體的解釋。表2：MUXAddressChanriel祥SGL/DIRODD/SIGNO-I1O+11+TABLE6.IVIUXAddressirig:Sirigle-EridedMUXModeCOMisiritemsillytiedtoAGZDMUXAddressObiaririel祥SGI_/OIFODD/SIGNo-1OOo-1+TABLE7.IVIUIXAddressimg:ZXDCO832OiTfereritialMUIXMode表3：ADC0832TimingCLOCK(CUI1234St7I9It11121)U»

9、;l«17II1920-WLfWWWWUUWWmROUTPUTMUC*fflfCT(aiAMMfSSMUX$TM1|MU|ILtt)|MU)MuxsnmiiG-*TIMEDSOOMM82.61602液晶在實(shí)施各個(gè)指令前一定要把忙標(biāo)志的狀態(tài)調(diào)整為低電平，這是由于液晶顯示模塊屬于慢顯示器件，如果忙表示是高電平就無法執(zhí)行該指令。顯示字符前必須先錄入字符的地址，下圖5中展示的是1602的內(nèi)部顯示地址。圖6：舉例來說如果要顯示的是第二行第一個(gè)字符，其地址為40H,如果直接錄入40H能不能顯示出該字符？答案是否定的，這是由于輸入顯示字符的地址時(shí)，有著D7必須保持高電平1狀態(tài)的要求，因此輸入的數(shù)據(jù)

10、為01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。液晶模塊在進(jìn)行初始化之前要先確定顯示模式，顯示字符的過程中光標(biāo)不需要認(rèn)為調(diào)整會自動移動，在輸入指令前都需要檢測液晶模塊的狀態(tài)是否空閑。有160個(gè)點(diǎn)陣字符圖案包括常見的符號、英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字以及日文假名等存儲在1602液晶模塊內(nèi)部的CGROM(字符發(fā)生存儲器)中，見圖6所示，這些字符由特定的代碼表示，舉例來說，01000001BC41H)表示的是大寫的字母“A”，在顯示過程中模塊會讀取41H位置的字符，并在屏幕上顯示出字母“A”。*13-4CGROMKICGRAM中字符代碼與字符圖形對應(yīng)關(guān)系00000

11、010OOH01000101OHOoin1010ion1100110111101111XXXX0000CGRAM(1)0pp9三.PXXXX0001(2)!1AQaqn7fAqXXXX0010(3>92BRbrr川Bexxxxoon(4)u3CSc,丁勺毛<8XXXX0100($)$4DTdtX卜七aXXXX0101(C)s5EUeuV才tLB0xxxxono(?)&6FVrVT力3Pzxxxxom(8)>1Gww7*X<XXXX1000(1)(8HXhX4*JXXXXX1001(2)9IYiy>*rJ/V】yXXXX1010(S).1JZJaX)UJ千X

12、XXX10H(4)+tK(k<才tOX萬XXXX11OO(5)7<L¥11七770AxxxxnoiM.>X7嗜+XXXX1110(?)>Nn3七八nxxxxnn<S)/T00一,y7O0'偵初始化II勺步驟有：延時(shí)15ms寫指令38H（不檢測忙信號）延時(shí)5mS。寫指令38H（不檢測忙信號）/延時(shí)5ms”寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號/寫指令38H：顯示模式設(shè)置寫指令08H：顯示關(guān)閉.寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置。寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置。3、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1最小系統(tǒng)電路設(shè)

13、計(jì)外部時(shí)鐘振蕩電路、單片機(jī)、復(fù)位電路、po口上拉排阻共同構(gòu)成了最小系統(tǒng)。見下圖7：圖8：單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖STC89C52單片機(jī)所需的工作電壓在4V到5.5V之間，因此單片機(jī)接通的都是5V直流電。通過將單片機(jī)的20腳VSS接地，40腳VCC與5V電源的正極相連。單片機(jī)的起始就是通過判斷最初的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的；在單片機(jī)的工作期間，如果程序由于外界因素的影響而發(fā)生跑飛，這時(shí)利用復(fù)位按鈕就可讓程序重新運(yùn)行。復(fù)位過程的實(shí)行是由RESET端保持兩個(gè)周期的高電平狀態(tài)完成的。本設(shè)計(jì)是利用手動按鍵的方式進(jìn)行復(fù)位操作的，因此要額外的上拉電阻將電平提高。單片機(jī)的核心就是時(shí)鐘電路，機(jī)器的運(yùn)行都由它控制。時(shí)鐘電路可以為機(jī)

14、器提供正弦波信號時(shí)一種振蕩電路，這會影響到機(jī)器的工作狀態(tài)。3.21602顯示電路設(shè)計(jì)按照1602數(shù)據(jù)手冊中的內(nèi)容，單片機(jī)和1602應(yīng)該按照下圖的方式連接:圖9：單片機(jī)和1602連接原理圖LCD1602的D0D7和單片機(jī)STC89c51的P0.0P0.7和上拉電阻相連，4、5、6口分別與單片機(jī)的P2.5、P2.6、P2.7口相連，當(dāng)單片機(jī)收到壓力傳感器采集模塊傳進(jìn)來的數(shù)字信號，單片機(jī)經(jīng)過處理，PO.O'PO.7曰將輸出對相應(yīng)的低電平到LCD1602的D0'D7,LCD1602根據(jù)低電平顯示相對應(yīng)的數(shù)值。3.3電磁繼電器電路設(shè)計(jì)如下：繼電器具有小電流控制大電流以及低電壓控制高電壓的

15、能力，單片機(jī)控制繼電器的過程也十分容易，如果水壓比設(shè)定值小，單片機(jī)P2.0口輸出低電平，三級管導(dǎo)通，繼電器開關(guān)導(dǎo)通，馬達(dá)水泵開水抽水。水量達(dá)到設(shè)定值，P2.0口高電平，三極管不導(dǎo)通，水泵停止抽水。為了演示方便，本設(shè)計(jì)選用小型馬達(dá)水泵，可以用圖9電路圖，若是要運(yùn)用到實(shí)際生活中可以用圖10電路。圖10：單片機(jī)驅(qū)動繼電器原理圖1、概述水位的檢測在我國己比較的普及，現(xiàn)在已經(jīng)有多種規(guī)格的水位檢測器，依據(jù)檢測原理，將水位檢測器分為四種類型，即壓力式、吹氣式、浮子式、超聲波式。每類水位檢測器的功能都有所不同，其量程、設(shè)備構(gòu)造、要求的測量精度、制作的成本等運(yùn)用于其不同的水體，大部分水位監(jiān)測器的生產(chǎn)成本較高，結(jié)

16、構(gòu)較為復(fù)雜；彈簧式、投入式、浮球式水位檢測計(jì)是目前國內(nèi)應(yīng)用范圍較廣的水位檢測計(jì)，售價(jià)高昂。上述水位檢測計(jì)不能適于遠(yuǎn)程監(jiān)控，少數(shù)以機(jī)械指針讀數(shù)，其余均通過模擬電壓或電流讀數(shù)，會有讀書誤差不是很精確；比較適于平靜的水體，倘若水體波動，檢測計(jì)的讀數(shù)不準(zhǔn)確，誤差較大；此外，還可以利用電容法檢測水位，此法操作簡單。為了解決上述問題，筆者依據(jù)水壓傳感器測水體水位的原理，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了新型智能水位控制與檢測器,該系統(tǒng)的核心部件是STC89C51單片機(jī)。筆者在大學(xué)期間掌握了水壓傳感器、大學(xué)物理、51單片機(jī)系統(tǒng)的理論知識，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制造了智能水位控制與檢測器。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅擴(kuò)展了想象空間、提升了創(chuàng)新能力，還

17、掌握相關(guān)課程理論知識和鞏固對傳感器的基礎(chǔ)使用，通過水壓傳感器對水位的測量與控制，對連接各個(gè)電路模塊，理解掌握單片機(jī)系統(tǒng)原理及其實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)而提升筆者的應(yīng)用理論知識的能力，深入了解單片機(jī)相關(guān)理論知識。當(dāng)前，水壓傳感器的性能越來越優(yōu)良，廣泛應(yīng)用至科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、日常生活中。筆者整理、總結(jié)、記錄水壓傳感器D3B測量的水位值及輸出電壓，反復(fù)測量，經(jīng)過大量的計(jì)算形成相關(guān)函數(shù)。水壓傳感器輸出相應(yīng)的電壓并顯示水體壓3.4壓力傳感器采集電路設(shè)計(jì)如下:應(yīng)變片由于外力的作用發(fā)生形變，這是傳感器會按照應(yīng)力變形的大小來輸出特定大小的電壓這就是壓力傳感器的工作原理。然而因?yàn)闃蚴椒Q重壓力傳感器的應(yīng)變片不易發(fā)生形變，所以

18、輸出電壓很小且不會發(fā)生很大的變化，本設(shè)計(jì)采取了8位AD芯片ADC0832并設(shè)計(jì)了一些外圍電路實(shí)現(xiàn)采集功能。由壓力傳感器采集到的電壓傳給ADC0832,然后ADC0832把采集的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后將模擬信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)STC89C51的里3.5蜂鳴器電路設(shè)計(jì)如下:圖13：蜂鳴器驅(qū)動原理圖電路通過三極管基極與單片機(jī)P端口連接從而達(dá)到控制蜂鳴器的響起。由于單片機(jī)引腳的驅(qū)動力不足以支持蜂鳴器的運(yùn)行，因此額外增加了三極管實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的運(yùn)行。4.1系統(tǒng)程序程圖設(shè)計(jì)如下:圖14：圖13：主程序流程圖4.2壓力傳感器采集顯示程序流程圖設(shè)計(jì)圖15：數(shù)據(jù)處理|4.3按鍵程序流程圖設(shè)計(jì)圖16：Stater-

19、lN*N*N2切換繼電器狀態(tài)結(jié)束5、系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)5.1系統(tǒng)功能本文設(shè)計(jì)的智能液位傳感器具有下列功能：1、測定的液體高度小于1米時(shí)測定的結(jié)果較為準(zhǔn)確；2、測定高度時(shí)壓力傳感器通過測定水壓來完成；3、測定的結(jié)果可以直接顯示在上位機(jī)的屏幕上；4、該單片機(jī)可以利用ADC收集和處理壓力傳感器測定的水壓的電壓信號。5、2AD部分調(diào)試參數(shù)AD調(diào)試過后，測定了AD采集數(shù)據(jù)的能力，結(jié)果見表4：表4：序號高度（CM）AD值1022273394411551466167719882199241010261111281212311313331414361515381616401717431818451919482

20、020512130742240982350122246014625701702680194279021828100242上述數(shù)據(jù)的測量條件都是大約30°C的室內(nèi)環(huán)境。將測定的28組數(shù)據(jù)（利用高度己知的液體獲得ADC0832測定的AD值）進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)AD值具有很強(qiáng)的線性。公式如下：水位高度=（AD值.2）/2.45.3調(diào)試總結(jié)在調(diào)試過程中由于涉及到很多方面的影響因素，因此花費(fèi)的時(shí)間較長，在調(diào)試時(shí)需要以綜合的方式觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否符合基礎(chǔ)需求。本文的設(shè)計(jì)采用壓力傳感器來達(dá)到預(yù)期的效果，壓力傳感器可以檢測液體的水壓，再通過ADC0832把傳感器獲得的電壓進(jìn)行處理并輸送到單片機(jī)中，液體

21、的高度就會在屏幕上顯示出來。測定的液體高度小于1米時(shí)測量結(jié)果較為準(zhǔn)確。測定結(jié)果的誤差來源是由于壓力傳感器輸出的數(shù)據(jù)和ADC0832接收的數(shù)據(jù)并不完全一樣。6、結(jié)論本文中描述的智能液位傳感器和計(jì)劃相符，該傳感器最大的特點(diǎn)是在測量液面的高度過程中通過壓力傳感器完成這一操作，通過這一方法測十分方便；另一個(gè)特點(diǎn)是測量結(jié)果能夠直接顯示出來，且結(jié)果的單位是cm十分精確，如果水壓比設(shè)定值大，那么系統(tǒng)會發(fā)出提醒。不可避免地，本文的設(shè)計(jì)方案還是存在一些缺陷，比如要實(shí)現(xiàn)測量水壓的功能必須要將容納液體的容器底端進(jìn)行開曰，此外如果增加在超過測定閾值時(shí)能夠自動報(bào)警的系統(tǒng)會更加完善。倘若能給系統(tǒng)增加存儲數(shù)據(jù)的功能，就可以

22、更加方便地分析過去保存的數(shù)據(jù)。力，ADC0832芯片收集這些電壓信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)?/1的數(shù)字信號。雖然目前水位檢測器的使用范圍較廣，但由于價(jià)格高昂，人們在日常的生活中還不能使用精度較高的水位控制與檢測器。因此在本次設(shè)計(jì)中應(yīng)更為創(chuàng)新，利用更便宜器材設(shè)計(jì)生產(chǎn)出更加實(shí)用于市場的水箱水位檢測與控制器。2、整體系統(tǒng)和主要器件選擇介22.1方案論證(1) 選擇本系統(tǒng)的主控器件方案一：選擇ARM7為系統(tǒng)的主控器件，缺點(diǎn)：市場競爭壓力大，浪費(fèi)資源，價(jià)格昂貴。優(yōu)點(diǎn)：資源豐富，響應(yīng)速度快。方案二：選擇STC89C51做為主控器件，優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格較便宜，可以控制電動機(jī)與單片機(jī)，相應(yīng)速度較快，可以滿足系統(tǒng)的運(yùn)行需要，完成

23、相應(yīng)的功能，外圍電路比較簡單。所以，STC89C51單片機(jī)能夠發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢，具備可位尋址操作功能與控制功能，成本低廉，充分利用資源。因而，筆者認(rèn)為方案二更適合本系統(tǒng)，不但可以提升系統(tǒng)的市場競爭力，還能減少成本，外圍電路的構(gòu)造也比較簡單。(2) 選擇合適的水壓傳感器水壓傳感器收集水壓信號，依據(jù)水壓的變化輸出線性變化的電壓信號，并顯不對應(yīng)的水位高度。方案一：選擇橋式壓力傳感器應(yīng)變片是橋式壓力傳感器的關(guān)鍵元件，水壓不同，應(yīng)變片的應(yīng)力變形不同，橋式壓力傳感器以此測量水壓。當(dāng)應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)力變形時(shí)，傳感器形成相應(yīng)的電壓信號，傳感器輸出的電壓隨著水壓的變化發(fā)生線性改變。若傳感器輸出的電壓信號較小，說明應(yīng)變

24、片的應(yīng)力變形小，其電壓改變程度較小。此外，A/D轉(zhuǎn)換電路模塊能夠與橋式壓力傳感器結(jié)合形成采集模塊。橋式壓力傳感器測量準(zhǔn)確、易于控制和固定、操作簡單、電路不復(fù)雜。方案二：選擇分立元件組成的壓力傳感模塊該壓力傳感器由放大電路與壓敏電阻組成，放大電路放大壓敏電阻的電壓信號，進(jìn)行A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)：比較復(fù)雜，其信號需經(jīng)過電壓比較器和AD采樣采樣器處理，不靈敏，且經(jīng)常受到環(huán)境影響，提升電路的難度與復(fù)雜性。相比之下，方案二成本高昂、電路難度大、功耗多、誤差大、靈敏度低。綜上，通過比較，方案一更符合本設(shè)計(jì)的要求。能夠電路更簡單，水壓測量結(jié)果更準(zhǔn)確，因此選用方案一。（3）選擇與比較AD轉(zhuǎn)換器方案一：選擇12

25、位AD轉(zhuǎn)換芯片選擇12位AD轉(zhuǎn)換芯片，缺點(diǎn)：成本高昂、浪費(fèi)資源；優(yōu)點(diǎn)：市場競爭力強(qiáng)、資源豐富、分辨率高。方案二：選擇8位AD轉(zhuǎn)換芯片選擇8位AD轉(zhuǎn)換芯片，分辨率可達(dá)256級，足夠我們設(shè)計(jì)要求，在0-5V電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，變量變化1,才有19.53MV的變化，體積小，兼容性，性價(jià)比高，性能可以滿足系統(tǒng)需要。因而，本文在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，選用方案二。（4）選擇與比較電動水泵驅(qū)動電路方案一：選用繼電器驅(qū)動水泵繼電器開關(guān)使用年限長，靈敏度較高，操作簡單，能夠利用小電流操控大電流或者以小電壓操控高電壓，即便在高壓或者高電流狀況下也不會損壞單片機(jī)。方案二：選用單片機(jī)驅(qū)動水泵STC89C51單片機(jī)系統(tǒng)的主控器件，其

26、內(nèi)部存在定時(shí)器，定時(shí)器0是一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，能夠依據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際狀況定時(shí)，為了不影響系統(tǒng)的而正常運(yùn)行，采用定時(shí)器1,定時(shí)器1通過定時(shí)更改TO口的高低電平，以獲得相應(yīng)的模擬信號。筆者經(jīng)過大量的測試，認(rèn)為適用單片機(jī)驅(qū)動水泵會耗費(fèi)大量的CPU時(shí)間，降低數(shù)據(jù)處理采集、液晶顯示的效率。綜上所述，依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，本設(shè)計(jì)選用方案一。（5）選擇與比較顯示模塊方案一：選用12864液晶顯示，12864雖然屏幕尺寸大、具備較強(qiáng)的市場競爭力，但成本高昂，功耗大，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。方案二：選擇LCD1602液晶顯示，雖然該顯示模塊智能同時(shí)顯示兩行字符，字符數(shù)為16個(gè)，但能夠滿足系統(tǒng)需求，可以保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。綜上所述，本文

27、選用方案二。2.2系統(tǒng)介紹硬件設(shè)計(jì)方面包括單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)、壓力傳感模塊、振蕩放大電路、鍵盤控制模塊、顯示模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、繼電器水泵控制模塊。為了解決上述問題，筆者詳細(xì)的分析了各種影響因素，以設(shè)計(jì)需求為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)制作方案。根據(jù)此方案，系統(tǒng)的控制中心是STC89C51,可以分析壓力傳感器收集的信號并依據(jù)需要做出處理。圖1即為系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框架圖。圖1：壓力傳感器采集hADC0832水位STC89C52單片機(jī)最大值&最小值按鍵LCD1602顯示2.3STC89C51單片機(jī)以Intel的指令代碼為基礎(chǔ)的STC89C51單片機(jī)是目前功能最為強(qiáng)大的單片機(jī)，可以兼容市面上所有的單片機(jī)，

28、功率消耗少、運(yùn)行速度快、抗干擾能力強(qiáng)，是美國STC公司研發(fā)的新型單片機(jī)，具備6時(shí)鐘/機(jī)器周期與12時(shí)鐘/機(jī)器周期，用戶可以根據(jù)自身需要進(jìn)行選擇。STC89C51單片機(jī)的特點(diǎn)1、單片機(jī)上集成兩種類型的RAM,分別為512字節(jié)RAM與1280字節(jié)RAM。2、用戶應(yīng)用程序空間大小不同，包括64K、32K、20K、16K、13K、8K、4K字節(jié)。3、普通8051單片機(jī)工作頻率為080Mhz,而STC89C51單片機(jī)工作頻率為040MHz,正常運(yùn)行時(shí)工作頻率超過48MHzo4、工作電壓有兩種，其一是3V單片機(jī)，其工作電壓正常范圍是3.8V2.0V,其二是5V單片機(jī)，其工作電壓正常范圍是5.5V3.4V。

29、5、增強(qiáng)型12時(shí)鐘/機(jī)器周期與6時(shí)鐘/機(jī)器周期。6、低電平觸發(fā)中斷、外部中斷、下降沿中斷能夠喚醒PowerDown模式，其中外部中斷分為4路。7、定時(shí)器0能夠充當(dāng)兩個(gè)8位定時(shí)器，共有三個(gè)16位計(jì)數(shù)器與定時(shí)器。8、通用I/O（32/36個(gè)），除PD1P-40封裝無P4口，其余封裝都有P4口，復(fù)位之后：P0口是總線擴(kuò)展，為開漏輸出，不必加上拉電阻，P4、P3、P2、P1為弱上拉（普通8051位傳統(tǒng)I/O口）、準(zhǔn)雙向口。圖2即為STC89C51接曰示意圖。圖2：T2/P1.0匚2140T2EX/P1.1匚239Pl.2匚338Pl.3匚437Pl.4匚536Pl.5匚635P1.6734P1.783

30、3RST匚932RXD/P3.0匚1031TXD/P3.1匚1130IHT0/P3.2L1229m/P3.31328T0/P3.4匚1427T1/P3.5匚1526藏/P3.6匚1625而/P3.7匚1724XTAL2匚1823XTAL1E1922VSS匚2021STC8聳52RC弓唯困P2.P2.01234567-G543210!DDTDDDDD-O11111198/AD/AD加/AC/AD/AC/AC/APR/A/A/A/A/A/A/A/AC..鳥EN76543210coooooooO-ALSVpppppppP一EAPnrnnmnnnnnnnnnnnnnn1、P

31、O：P0口是雙向I/O口，由8位漏極開路。每位能夠驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平，是輸出口。P0口在此種模式下具備內(nèi)部上拉電阻。在訪問數(shù)據(jù)存儲器或者外部程序，引腳是低8位的地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。若端口寫入“1電平”，引腳為高阻抗輸入。2、P1P1口是8位雙向I/O口，具備內(nèi)部上拉電阻，四個(gè)TTL邏輯電平在P1輸出緩沖器的作用下被驅(qū)動。當(dāng)P1端口被用作輸入口時(shí)，寫入值為“1”，引腳在內(nèi)部上拉電阻的作用下被拉低，端口在內(nèi)部上拉電阻的作用下被拉高,此時(shí)輸出電流(TTDoPl.2引腳能夠充當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入(Pl.1/T2EX),P1.0引腳可以充當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入(P1.0/T2)o引腳號第二功能：Pl.0T2為時(shí)鐘輸出，以計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入。Pl.1T2EX(計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T2的重載/捕捉控制方向與觸發(fā)信號)。3、P2P2是8位雙向I/O口，具備內(nèi)部上拉電阻，四個(gè)TTL邏輯電平在P2輸出緩沖器的作用下被驅(qū)動。當(dāng)P2端口使用16位地址調(diào)用訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或者外部程序存儲器時(shí)，P2端口輸出高