畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機的液位控制器設(shè)計

1、華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計1 緒論隨著微電子工業(yè)的迅速發(fā)展，單片機控制的智能型控制器廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。并且目前，我國住宅小區(qū)樓房自來水供水系統(tǒng)主要采用高塔供水，即在樓頂或者另外建設(shè)的高塔上面建個蓄水池以保證用戶水壓的恒定。目前大多數(shù)的住宅小區(qū)都是采用人工加水的辦法，即當(dāng)水用完的時候，就人工開啟水泵進(jìn)行加水，十分不便。所以這一切問題的存在，都在呼喚一種簡單經(jīng)濟的高塔水位檢測報警控制系統(tǒng)的誕生。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點,而自動控制系統(tǒng), 依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(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。此裝置成本低，安裝方便，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便

2、家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。本次設(shè)計-基于單片機的液位控制器設(shè)計，利用單片機為控制核心，設(shè)計一個對供水箱水位進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)。根據(jù)監(jiān)控對象的特征，要求實時檢測水箱的液位高度，并與開始預(yù)設(shè)定值做比較，由單片機控制固態(tài)繼電器的開斷進(jìn)行液位的調(diào)整，最終達(dá)到液位的預(yù)設(shè)定值。檢測值若高于上限設(shè)定值時，要求報警，斷開繼電器，控制水泵停止上水；檢測值若低于下限設(shè)定值，要求報警，開啟繼電器，控制水泵開始上水。現(xiàn)場實時顯示測量值，從而實現(xiàn)對水箱液位的監(jiān)控。液位控制器的硬件主要包括由單片機、液位傳感器、鍵盤電路、數(shù)碼顯示電路、ad轉(zhuǎn)換器、報警電路、控制水泵電路等。設(shè)計的主要內(nèi)容是：基于單片機實現(xiàn)的液位控制器是

3、以8051芯片為核心，由鍵盤、數(shù)碼管顯示、ad模數(shù)轉(zhuǎn)換、筒式電容傳感器，電源和控制部分等組成。工作過程如下：水箱(水塔)液位發(fā)生變化時，即把電容變化量轉(zhuǎn)化成電壓信號；該信號經(jīng)過反相比例運算放大電路放大后變成幅度為05 v標(biāo)準(zhǔn)信號，送入ad轉(zhuǎn)換器，ad轉(zhuǎn)換器把模擬信號變成數(shù)字信號量，由單片機進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行處理，根據(jù)設(shè)定要求控制輸出，同時數(shù)碼管顯示液位高度。通過鍵盤設(shè)置上限值,下限值。該系統(tǒng)控制器特點是直觀地顯示水位高度，可任意控制水位高度。2 本課題主要研究內(nèi)容本設(shè)計是采用8051單片機為核心芯片，及其相關(guān)硬件來實現(xiàn)的水體液位控制系統(tǒng)，在用液位傳感器測液位的同時，cpu循環(huán)檢測傳感器輸

4、出狀態(tài)，并用3位八段led顯示液位高度，檢測液位數(shù)據(jù),實施報警安全提示，當(dāng)水體液位低于用戶設(shè)定的值時，系統(tǒng)自動打開泵上水，當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時，系統(tǒng)自動關(guān)閉水泵。2.1系統(tǒng)硬件總體方案系統(tǒng)的原理是采用電容式液位傳感器對液面進(jìn)行控制，并把液位狀態(tài)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0809傳到單片機中，再通過3位八段led顯示器顯示出液位的測量值及報警安全提示。用led顯示是因為它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長等特點，根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶設(shè)定的水位決定是否進(jìn)行開、關(guān)水泵，需要是否開啟和關(guān)閉驅(qū)動閥門的電動機。2.2設(shè)計的研究進(jìn)程本設(shè)計第3章主要介紹了核心芯片8051及adc0809轉(zhuǎn)換芯

5、片、mc14499芯片、74ls373芯片、led數(shù)碼管、x25045芯片，對他們的端口、功能與用途進(jìn)行介紹。第4章主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括液位傳感器設(shè)計，顯示電路設(shè)計，鍵盤電路設(shè)計，繼電器控制水泵加水電路，報警電路，電源電路，看門狗電路，對它們的原理、結(jié)構(gòu)和電路連接進(jìn)行了，在此我著重介紹了本設(shè)計所使用的傳感器，因為傳感器的性能在整個系統(tǒng)中起著非常重要的作用，尤其對檢測精確度起著重要的作用。第5章介紹了整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計。3 主要芯片介紹3.1核心芯片8051單片機計算機芯片mcs-51是一個電腦晶片,英特爾公司生產(chǎn)系列。它是在mcs-48系列的基礎(chǔ)上發(fā)展的高性能的8位單片機。所出的系列

6、產(chǎn)品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的單片機都以它為核心,所以本設(shè)計采用的核心芯片是8051單片機。cpu是它的核心設(shè)備,從功能上看,cpu包括兩個部分:運算器和控制器,它執(zhí)行對輸入信號的分析和處理。整個系統(tǒng)電控部分以atmel公司的8051為核心芯片，控制信號采集、處理、輸出三個過程。這種芯片內(nèi)置4keprom，因為系統(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置eprom程序控制結(jié)構(gòu)，則造成控制線不夠；而8051卻可以利用p0、p2口作控制總線，大大簡化了硬件結(jié)構(gòu)，并可以直接控制鍵盤參數(shù)輸入、led數(shù)據(jù)顯示，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)，使整個系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高

7、。系統(tǒng)的原理是采用電容式傳感器測量液體的液位值,通過單片機的轉(zhuǎn)換與分析在led上顯示及輸出控制；根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶設(shè)定的水位決定是否進(jìn)行開關(guān)水泵,以及是否到達(dá)危險高、低水位,需要關(guān)閉閥門。圖3-1 8051管腳圖上圖是8051的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)eprom抄寫程序時，接+5v電源。pin19:時鐘xtal1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。pin18:時鐘xtal2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)

8、時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12mhz)和振蕩電容,振蕩電容的值一般取10pf-30pf。另外一種是外部時鐘方式，即將xtal1接地，外部時鐘信號從xtal2腳輸入。本設(shè)計采用外部時鐘電路，外接晶振和電容組成振蕩器。輸入輸出(i/o)引腳：pin39-pin32為p0.0-p0.7輸入輸出腳，pin1-pin8為p1.0-p1.7輸入輸出腳,pin21-pin28為p2.0-p2.7輸入輸出腳，pin10-pin17為p3.0-p3.7輸入輸出腳。在對單片機設(shè)計中，p0口作為程序存儲器擴展口，且是擴展并行輸入/輸出接口的接口，另外也作為模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)傳輸口,p2口為程序存

9、儲器擴展口的高8位地址總線口，p1口為輸入/輸出口。pin9:reset/復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在reset引腳上出現(xiàn)2個時鐘周期以上的高平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器pc指向0000h， p0-p3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07h，其它專用寄存器被清“0”。reset由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000h地址開始執(zhí)行程序。8051的初始態(tài)如下： 表3-1 寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)特殊功能寄存器初始態(tài)acc00hb00hpsw00hsp07h07h00hth000hdpl00htl000hipxxx00000bth100hie0x000

10、00btl100htmod00htcon00hsconxxxxxxxxbsbuf00hp0-p31111111bpcon0xxxxxxxb8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見圖3-2。此外，reset/vpd是一復(fù)用腳，vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)不丟失, 此設(shè)計采用自動復(fù)位電路圖3-2 復(fù)位電路pin30:ale/當(dāng)訪問外部程序器時，ale(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ale端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序

11、存儲器，ale會跳過一個脈沖。如果單片機是eprom，在編程其間,prog將用于輸入編程脈沖。pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時,此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，pc的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在p0和p2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到p0口上，由cpu讀入并執(zhí)行。在編程時，ea/vpp腳還需加上21v的編程電壓。3.2 adc0809轉(zhuǎn)換芯片3.2.1 adc0809的邏輯結(jié)構(gòu)adc0809是典型的8位8通道逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器，采用cmos工藝制造。它由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個a/d轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成（見圖3-4）。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入

12、，共用a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存a/d 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)oe端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。八路模擬量開關(guān)地址鎖存與譯碼器8路a/d轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器in0in1in2in3in4in5in6in7stclkeocd0d1d2d3d4d5d6d70eabcalevref(+)vref(-) 圖 3-4 adc0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.2 adc0809 的通道選擇地址鎖存與譯碼電路完成對a、b、c3個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道的選擇。通道選擇如表3-2所示表3-2 adc00809的通道選擇c(addc) b(addb) a(adda)選

13、擇的通道0 0 0in00 0 1in10 1 0in21 1 1in31 0 0in41 0 1in51 1 0in61 1 1in73.2.3 adc0809的引腳圖及各引腳作用adc0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列見圖3-5。 圖3-5 ad0809的管腳圖 in0in7：8條模擬量輸入通道。adc0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05v，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 adda、addb、addc：模擬通道地址線。這3根地址線用于對模擬通道進(jìn)行選擇，其譯碼關(guān)系如表所示，ad

14、da為低位地址，addc為高位地址。 ale:地址鎖存信號。對應(yīng)于ale上跳沿時，adda、addb、addc地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 start:轉(zhuǎn)換啟動信號。在start信號上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清0；在start下跳沿時，開始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。在a/d轉(zhuǎn)換期間，start信號應(yīng)保持低電平。該信號可簡寫為st。 d0d7:數(shù)據(jù)輸出線。該數(shù)據(jù)輸出線為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)總線直接相連。 oe:輸出允許信號。它用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。oe=0時輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)；oe=1時輸出允許。 clk:時鐘信號。adc0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界

15、提供，通常使用頻率為500khz的時鐘信號。 eoc:轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。當(dāng)eoc=0時，表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；eoc=1時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。實際使用中該狀態(tài)信號既可以作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，還可以作為中斷請求信號使用。 vref：參考電壓。參考電壓作為逐次逼近的基準(zhǔn)，并用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較。其典型值為+5v(vref(+)=+5v，vref(-)=0) adc0809是帶有8位a/d轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及與微型計算機兼容的控制邏輯的cmos組件，其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。在a/d轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有一個高阻抗斬波穩(wěn)定比較器，以及一個逐次逼近型寄存器。8路的模擬開關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個通

16、道中任意訪問一個通道的模擬信號。由于多路開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼，而且三態(tài)ttl輸出也可以鎖存，所以它易于與微型計算機接口。3.3 mc14499芯片3.3.1.mc14499的結(jié)構(gòu)及功能介紹串行輸入bcd碼-十進(jìn)制碼輸出的硬件譯碼驅(qū)動器mc14499是motorola公司生產(chǎn)的一種叫新型的cmos集成塊。一片mc14499可以直接驅(qū)動和控制四塊led八段顯示器，由于其顯示方式為動態(tài)掃描，因此消耗功率較低，在單片機系統(tǒng)中，采用mc14499構(gòu)成的顯示器接口具有所需i/o口線占用數(shù)量少，單片控制顯示器多的特點，因而得到較廣泛的使用。led譯碼驅(qū)動器的管腳配置如圖3-6所示：圖3-6

17、mc14499的管腳圖片內(nèi)主要包含有一個20位移位寄存器、一個鎖存器、一個多路輸出器及譯碼驅(qū)動器和振蕩器。移位寄存器主要保存外部串行輸入的數(shù)據(jù)，鎖存器保存顯示器所需顯示的數(shù)據(jù)，兩者中的數(shù)據(jù)均為bcd碼的形式，多路輸出器輸出從鎖存器中取出的bcd碼數(shù)據(jù)，經(jīng)段譯碼器譯碼后，換成點七段碼送至段驅(qū)動器的ag和小數(shù)點dp八只輸出腳上，而片內(nèi)振蕩器的振蕩信號，經(jīng)四分頻及位譯碼后提供四個位控信號，由位驅(qū)動器分別送至四條位控制線（i,ii,iii,iv）,以供對顯示器的輪流掃描。芯片的主要控制信號有： ag，dp：七段碼及小數(shù)點輸出； iiv：字位選擇輸出，用來產(chǎn)生led選通信號； d： 串行數(shù)據(jù)接收端； o

18、sc：振蕩器外接電容端，外接電容使片內(nèi)振蕩產(chǎn)生200800hz掃描信號，以防led顯示器閃爍； clk：時鐘輸入端，用以提供串行接收的控制時鐘信號，標(biāo)準(zhǔn)時鐘頻率為250khz； ：使能端，為0時，mc14499允許接收串行數(shù)據(jù)輸入；為1時，禁止接收串行數(shù)據(jù)，并將片內(nèi)移位寄存器的數(shù)據(jù)送入鎖存器中保存。mc14499每一次可接收20位串行輸入數(shù)據(jù)，在每次時鐘信號的下降沿，串行數(shù)據(jù)被送入片內(nèi)的移位寄存器。mc14499內(nèi)部接收數(shù)據(jù)的移位寄存器為20位，這20位數(shù)據(jù)可按圖4分為四組bcd碼和一組小數(shù)點選擇位，提供給四個led顯示器。20位數(shù)據(jù)中的前四位用于控制4個led顯示器的小數(shù)點是否顯示，后16位

19、是4個led顯示器的bcd碼輸入數(shù)據(jù)，bcd碼與顯示器顯示字符的相應(yīng)關(guān)系如表3-3所示，若顯示器采用共陰型，則各小數(shù)點的相應(yīng)位為“1”時小數(shù)點顯示，為“0”時熄滅。d1d2dnclkd圖 3-7 mc14499串行數(shù)據(jù)輸入的時序圖移位ii1iii2iv345678910111213141516編碼iv17181920編碼iii編碼ii編碼ii圖3-8一幀串行輸入數(shù)據(jù)格式表3-3 mc14499內(nèi)的bcd碼與顯示字符的關(guān)系bcd碼顯示器bcd碼顯示器00000100080001110019001021010001131011101004110011010151101011061110011171

20、111熄滅3.3.2 mc14499在單片機中的應(yīng)用由于mc14499可控制四個顯示器，顯示方式為動態(tài)掃描，譯碼及動態(tài)掃描由硬件管理，因此，采用led譯碼驅(qū)動器mc14499來構(gòu)成單片應(yīng)用系統(tǒng)的顯示器接口，可以大大減少i/o口線的占用數(shù)量，減少耗電及占用cpu的時間，并使得電路較為簡單。實用中，mcs-51單片機與mc14499的接口電路有并行i/o口控制和串行i/o口控制兩種方式。a. 并行i/o口控制方式此種方式可由mcs-51系列單片機的p1或p3口的三根i/o口線提供時鐘信號、串行數(shù)據(jù)和使能信號。接口電路如圖3-9所示：4708vddvssosciiiiiiivmc14499abbbc

21、defgdpclkdp1.0p1.1p1.28051+5v0.015fc圖3-9 mc14499并行i/o口控制方式與單片機的接口電路b.串行i/o口控制方式此種方式由mcs-51單片機的rxd（p3.0）提供串行輸入的bcd碼顯示數(shù)據(jù)，txd(p3.1)提供時鐘信號，再由p1或p3口提供一根i/o線以輸出mc14499使能端所需的信號，單片機串行口的工作方式為0方式，接口電路如圖3-10所示：此時應(yīng)注意：由于mcs-51單片機從串行口輸出數(shù)據(jù)時，發(fā)送順序為從數(shù)據(jù)低位到高位，而mc14499將bcd碼數(shù)據(jù)譯為十進(jìn)制數(shù)時，卻是將原數(shù)據(jù)的低位作為高位處理的，如將某次數(shù)據(jù)的最后八位10000100b

22、(84h)送入mc14499時，從低位到高位被分布于其移位寄存器的1320單元中，即最低位0在13單元，最高位1在20單元，mc14499進(jìn)行譯碼時，卻是將0作為最高位，1作為最低位處理的，于是成為001000001b(21h)，即段碼iii數(shù)據(jù)為0010b，顯示器顯示“2”，段碼iv數(shù)據(jù)為0001b，顯示器顯示“1”，因此，必須將欲顯示的壓縮bcd碼進(jìn)行循環(huán)位移（即將最低位移至最高位，第二位移至第七位，其余類推）后再送入mc14499，以保證顯示的正確性。4708vddvssosciiiiiiivmc14499abbbcdefgdpclkdtxdrxdp3.48051+5v0.015fc圖3

23、-10 mc14499串行i/o口控制方式與單片機的接口電路3.4 74ls373芯片74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它是一個三態(tài)8d觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中為了擴展外部存儲器，通常需要74ls373芯片。圖3-11 74ls373 引腳圖引出端符號： d0d7： 數(shù)據(jù)輸入端 oe： 三態(tài)允許控制端（低電平有效） le： 鎖存允許端 o0o7： 數(shù)據(jù)輸出端 當(dāng)三態(tài)允許控制端oe為低電平時，o0o7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負(fù)載或總線。當(dāng)oe為高電平時，o0o7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端le為高電平時，o隨數(shù)據(jù)d而變。當(dāng)le為低電

24、平時,o被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng)le 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mv。 圖3-12 74ls373 邏輯圖表3-4 74ls373真值表dnleonhhlhlhllxllq0xxh從以上的結(jié)構(gòu)分析我們可以看出，74ls373最基本的功能是鎖存數(shù)據(jù)。在單片機的接口中74ls373的作用是分離p0口的低8位地址和數(shù)據(jù)總線。由于mcs-51單片機的p0口是分時復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線。因此在進(jìn)行i/o接口擴展和存儲器擴展時，可以利用地址鎖存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離出來，以實現(xiàn)總線的分時復(fù)用，74ls373是最常用的鎖存器之一。3.5 led數(shù)碼管3.5

25、.1 led數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)led顯示器是一種由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管。單片機系統(tǒng)中通常使用8段led數(shù)碼顯示器，其外形及引腳如圖3-13（a）所示，由圖可見8段led顯示器由8個發(fā)光二極管組成。其中7個長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個圓點形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字，包括af在內(nèi)的部分英文字母和小數(shù)點“.”等字樣。 a 數(shù)碼管引腳排列 b led顯示器兩種不同的接法圖3-13 led 數(shù)碼管顯示器led顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起構(gòu)成共陽極，使用時共陽極接+5v,每個發(fā)光二極

26、管的陽極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時不點亮。這稱為共陽極led顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起構(gòu)成共陰極，使用時共陰極接地，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陽極端輸入高電平時，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平時不點亮。這稱為共陰極led顯示器。如圖3-13（b）所示。3.5.2 led數(shù)碼管顯示器的顯示段碼為了顯示字符，要為led顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個“8”字形字符的7段，再加上1個小數(shù)點位，共計8段，因此提供給led顯示器的顯示段碼為1個字節(jié)。各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如表3-5：表3-5 段碼

27、位與顯示段的對應(yīng)關(guān)系段碼位d7d6d5d4d3d2d1d0顯示段dpgfedcba用led顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)和空白字符與p的顯示段碼如表3-6所示：表3-6 十六進(jìn)制數(shù)和空白字符與p的顯示段碼字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0c0h3fh990h6fh1f9h06ha88h77h2a4h5bhb83h7ch3b0h4fhcc6h39h499h66hda1h5eh592h6dhe86h79h682h7dhf84h71h7f8h07h空白ffh00h880h7fhp8ch73h共陰和共陽結(jié)構(gòu)的led顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的，當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃

28、段組合從而顯示各種字符。8個筆劃段dp、g、f、e、d、c、b、a對應(yīng)于1b（8位）的d7、d6、d5、d4、d3、d2、d1、d0，于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰極led顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極dpgfedcba各段為01110011時，顯示器顯示“p”字符，即對于共陰極led顯示器，“p”字符的字形碼是073。如果是共陽極led顯示器，公共陽極接高電平，顯示“p”字符的字形代碼應(yīng)為10001100（0x8c）。3.5.3 led顯示器的參數(shù) 由于led顯示器是以led為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由

29、于led顯示器內(nèi)含多個發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)： 發(fā)光強度比 由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強度不同。所有段的發(fā)光強度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強度比。比值可以在1.52.3間，最大不能超過2.5。 脈沖正向電流 若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為if，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于if。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。3.6 x25045x25045是8腳集成電路，它將eeprom、看門狗定時器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單

30、片機外圍芯片。x25045 引腳如圖3-14所示。圖3-14 x25045引腳圖其引腳功能如下： ：片選擇輸入； so：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出； si：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入x25045； sck：串行時鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出； ：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時，寫操作被禁止； vss：地； vcc：電源電壓； reset：復(fù)位輸出。x25045在讀寫操作之前，需要先向它發(fā)出指令，指令名及指令格式如表3-7所示表3-7 x25045的指令及其含義指令名指令格式操作wren00000110設(shè)置寫使能鎖存器（允許寫操作）wrdi00000100復(fù)位寫使能

31、鎖存器（禁止寫操作）rdsr00000101讀狀態(tài)寄存器wrsr00000001寫狀態(tài)寄存器read0000a8011把開始于所選地址的存儲器中的數(shù)據(jù)讀出write0000a8010把數(shù)據(jù)寫入開始于所選地址的存儲器4 系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1系統(tǒng)設(shè)計原理和系統(tǒng)框圖4.1.1設(shè)計原理本設(shè)計采用筒式電容傳感器采集液位的高度。主要利用其兩電極的覆蓋面積隨被測液體液位的變化而變化，從而引起對應(yīng)電容量變化的關(guān)系進(jìn)行液位測量。由于從傳感器得出的電壓一般在030mv之間，太小不易測量，所以要通過放大電路進(jìn)行放大。從放大電路出來的是模擬量，送入adc0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，adc0809連接于單片機，把信號送入單片機

32、。通過單片機控制水泵的運轉(zhuǎn)。顯示電路連接于單片機用于顯示水位的高度。該顯示接口用一片mc14499和單片機連接以驅(qū)動數(shù)碼管。4.1.2系統(tǒng)框圖被測物理量電容式傳感器放大，整形，濾波a/d轉(zhuǎn)換器單片機控制設(shè)備顯示設(shè)備圖4-1 系統(tǒng)框圖 被測物理量：主要是指非電的物理量，在這里為水位。 電容式傳感器：將輸入的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號輸出，實現(xiàn)非電量到電量的變換。傳感器的精度直接影響到整個系統(tǒng)的性能，所以是系統(tǒng)中一個重要的部件。 放大，整形，濾波：傳感器的輸出信號一般不適合直接去轉(zhuǎn)換數(shù)字量，通常要進(jìn)行放大，濾波等環(huán)節(jié)的預(yù)處理來完成。 a/d轉(zhuǎn)換器：實現(xiàn)將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的是并行比較型、逐次逼

33、近式、積分式等。在此用到逐次逼近式。 單片機：目前的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能和性能日趨完善，因此主控部分一般都采用單片機。 顯示設(shè)備：在此用到8段數(shù)碼管。 控制設(shè)備：控制電動機的運行或關(guān)閉。 由上圖可觀察到傳感器通過對液面進(jìn)行測量，輸出模擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過8051單片機的運算控制，再通過led進(jìn)行顯示,通過報警裝置進(jìn)行報警,報警顯示之后再通過對閥門的開啟實現(xiàn)對水體的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門的驅(qū)動設(shè)備是電動機。4.2液位傳感器設(shè)計在液體液位控制系統(tǒng)中,傳感器的選擇是非常重要的,傳感器是能感受規(guī)定的被測量,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,它通常由敏感

34、元件和轉(zhuǎn)換元件組成,它的性能直接影響到整個檢測系統(tǒng),對檢測精確度起著重要的作用。傳感器的種類很多,有溫度傳感器,加速度傳感器,光學(xué)傳感器,壓力傳感器的,本設(shè)計主要采用電容式液位傳感器進(jìn)行控制，再把檢測的電信號通過adc0809輸入到單片機進(jìn)行分析，再由led進(jìn)行顯示和鍵盤控制,實行對液位的報警。4.2.1 傳感器原理電容式液位傳感器系統(tǒng)，通過傳感器測量電路將液位高度變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓脈沖寬度變化, 再由單片機進(jìn)行測量并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的液位高度進(jìn)行顯示,該系統(tǒng)對液位深度具有測量、顯示與設(shè)定功能, 并具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。4.2.2 傳感器的組成圖4-2為傳感器部分的結(jié)構(gòu)原理圖。它

35、主要是由細(xì)長的不銹鋼管(半徑為r1 ) 、同軸絕緣導(dǎo)線(半徑為r0 ) 以及其被測液體共同構(gòu)成的金屬圓柱形電容器構(gòu)成。該傳感器主要利用其兩電極的覆蓋面積隨被測液體液位的變化而變化, 從而引起對應(yīng)電容量變化的關(guān)系進(jìn)行液位測量。圖4-2 傳感器原理圖4.2.3 測量原理由圖4-2 可知,當(dāng)可測量液位h=0 時,傳感器處于空載狀態(tài)，此時電容量為最小。不銹鋼管與同軸絕緣導(dǎo)線構(gòu)成的金屬圓柱形電容器之間存在電容,此時得到電容量為: （4-1）式中, 為電容量,單位為f；為絕對介電常數(shù)（約為8.85f/m）；l 為液位最大高度； r1為不銹鋼管半徑；r0為絕緣導(dǎo)線半徑, 單位為m 。當(dāng)可測量液位為h 時,

36、傳感器處于滿載狀態(tài)，此時電容量為最大，即：式中, 為被測液體的相對介電常數(shù), 單位為f/m 。當(dāng)0hl時，傳感器的電容量為： (4-2)因此, 當(dāng)傳感器內(nèi)液位由零增加到h 時, 其電容的變化量c 可由式（4-1）和式（4-2）得 (4-3)由式可知, 參數(shù)，, r1 , r0 都是定值。所以電容的變化量c 與液位變化量h 呈近似線性關(guān)系?？梢? 傳感器的電容量值 的大小與電容器浸入液體的深度h 成線性關(guān)系。由此, 只要測出電容值便能計算出水位。4.2.4 將電容轉(zhuǎn)化成電信號部分 采用運算法測量電路來轉(zhuǎn)化。該電路由傳感器和固定的標(biāo)準(zhǔn)電容以及運算放大器ne5532組成，如圖4-3所示，其中u為信號

37、源電壓，為輸出電壓。圖4-3 運算放大器測量電路原理圖運算放大器的反饋原理可知，當(dāng)運算放大器的輸入阻抗很高、增益也很大時，則可以認(rèn)為運算放大器的輸入電流i=0, u=0,并且,得出下列公式 (4-5)于是可得 （4-6）在液位測量中，將電容變化量代入式(4-6)得到與液位h成正比關(guān)系，即 (4-7)式（4-7）結(jié)果是在假設(shè)運算放大器的開環(huán)增益的條件下得出來的。實際上，運算放大器的一般不會滿足上述條件，所以信號輸出仍然有一定的非線性誤差。但是，當(dāng)增益和輸入阻抗足夠大時，這種誤差就會相當(dāng)小。4.2.5 電信號放大電路設(shè)計由于從傳感器得出的電壓一般在030mv之間，太小不易測量，所以要通過放大電路進(jìn)

38、行放大，如圖4-4所示，采用最基本的反相比例運算放大電路。圖4-4比例放大電路根據(jù)反相比例運算放大電路的公式= -（r2/r1），于是第一個運放選擇r1=3k，r2=500k，r4=r1/r2。r3=r5=1k，r6=r3/r5，可知第二個運放是一個反相器，把第一個運放得到的電壓反相成正的。于是將30mv電壓放大成5v。4.3 a/d0809模數(shù)轉(zhuǎn)換本設(shè)計采用a/d轉(zhuǎn)換器adc0809。adc0809是cmos單片型逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器，由于輸出級有8位三態(tài)輸出鎖存器，因而adc0809的數(shù)據(jù)輸出端可以直接與單片機的數(shù)據(jù)總線連接。adc0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ale=1，將

39、地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)oe輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上.adc0809轉(zhuǎn)換是采用逐次比較的方法完成a/d轉(zhuǎn)換的，由單一的+5v供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路選一的模擬開關(guān)，由a，b，c引腳的編碼來確定所選通道。adc0809完成一次轉(zhuǎn)換需要100us左右，輸出具有ttl三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到mcs-51的數(shù)據(jù)總

40、線上，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐罚琣dc0809可對0-5v的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。adc0809與單片機的接口電路如圖4-5所示，其中d觸發(fā)器對單片機的頻率進(jìn)行分頻作用，74ls373將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總線中分離出來，以實現(xiàn)總線的分時復(fù)用圖4-5 adc0809與單片機的接口電路4.4 顯示電路的設(shè)計發(fā)現(xiàn)需要3位的led足可滿足本設(shè)計的顯示精度要求,為了減少所需的i/o數(shù)量,降低成本,采用動態(tài)顯示控制方式。通過對顯示接口電路的綜合分析,發(fā)現(xiàn)測距儀利用串行輸入bcd碼十進(jìn)制譯碼驅(qū)動顯示器件mc14499來完成與單片機系統(tǒng)的顯示接口較為簡單可靠。用mc14499設(shè)計的led顯示器動態(tài)顯示接口電路如圖4-

41、6所示。用mcs - 51系列單片機作為控制核心的水位測量計,其數(shù)據(jù)輸出既可以通過單片機的通用i/o口輸出,也可以通過單片機的串口用串行方式輸出。這里使用的單片機是8051 ,單片機的p3口為數(shù)據(jù)輸出口, 顯示器采用共陰極8段led, 顯示位數(shù)為3位,由于一片mc14499 可以驅(qū)動4個led顯示器,因此該顯示接口只需用一片mc14499和單片機連接。圖是該動態(tài)顯示接口的原理圖。p3.0用來向mc14499 發(fā)送數(shù)據(jù),p3.1用來向mc14499發(fā)送時鐘脈沖,p3.4用于控制單片機輸出數(shù)據(jù)向mc14499串行輸入(當(dāng)p3.4= 0時,允許mc14499輸入數(shù)據(jù))。反相器74ls06作為顯示器的

42、位驅(qū)動, 8 個470的電阻是led 的限流電阻,使單片機8051輸出電平與mc14499輸入電平相兼容。由于mc14499 具有輸入自動鎖存功能,而串行輸入一幀數(shù)據(jù)又需要一定的時間,所以led顯示的數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。圖4-6 mc14499與單片機的動態(tài)顯示電路4.5 鍵盤電路鍵盤的作用有兩個，其一輸入數(shù)據(jù)，比如：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這些數(shù)字。其二是功能操作，比如：數(shù)據(jù)的輸入輸出，功能設(shè)置。基于此，有很多種方案實現(xiàn)這一操作。方案一、采用直接式獨立按鍵操作。這種方案的操作過程，就是直接從單片機i/o口引出通上拉電阻，接一按鍵，當(dāng)按鍵按下時，單片機該端口為“0”，單片機通過

43、對此端口邏輯“0”判斷，來完成按鍵的識別，達(dá)到數(shù)據(jù)的輸入，功能的實現(xiàn)。從這一過程可知，完成任務(wù)需要單片機很多i/o口，花費了很多cpu資源，此種方案不可取。方案二、矩陣鍵盤。矩陣鍵盤，這里采用4x4矩陣鍵盤，一共有16組情況，實現(xiàn)的方法也是利用單片機的i/o口，通過上拉電阻相接，4x4正好用到了單片機一個端口。采用這種方案既節(jié)約資源又方便，而且能夠滿足本設(shè)計的需要。綜上所述，在本設(shè)計中我們采用方案二。這里采用的是矩陣鍵盤，鍵盤中對應(yīng)按鍵的序號排列如圖4-71023456789啟動停止消除報警刪除加一減一圖4-7 矩陣鍵盤序號圖矩陣鍵盤的實現(xiàn)可采用查詢的辦法，也可以采用中斷的方法。4x4的意思即

44、：4根列線，4根行線，列線通上拉電阻接到電源上，因此無按鍵按下時，各列線均為高電平。當(dāng)行線分別輸出低電平時，有健按下，相應(yīng)的列線上會出現(xiàn)低電平。根據(jù)此原理，cpu對整個鍵盤進(jìn)行掃描。所謂掃描，即cpu不斷輪流對行線置低電平，然后檢查列線輸入狀態(tài)，確定按鍵情況。4.5.1矩陣式鍵盤的工作原理 cpu先使行線p1.4線為低，其余行線p1.5-p1.7為高，即p1.4所在的行線為“0”狀態(tài)，其余行為“1狀態(tài)。 cpu讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，以確定哪條列線為“0”狀態(tài)，此時，若p1.0為“0”狀態(tài)，則為0鍵按下；若p1.1為“0”狀態(tài)，則為“1”鍵按下；以此類推。 若輸入緩沖器的狀態(tài)全部為“1”狀態(tài)，則

45、cpu繼續(xù)使行線p1.5為低，其余行線為高。再讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，以確定哪條列線為“0”狀態(tài)，從而判斷是哪個鍵按下。 判斷出哪個鍵按下之后，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序4.5.2 硬件電路設(shè)計及電路圖硬件電路設(shè)計圖如圖4-8所示。把單片機的p1.0p1.7端口連接到“44行列式鍵盤”，其中p1.0-p1.3作為列線，p1.4-p1.7作為行線，把單片機的p0.0p0.7端口連接到共陰極“靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中對應(yīng)的ag端口上；系統(tǒng)首先通過cpu對全部鍵盤進(jìn)行掃描，即把第一根行線置為“0”狀態(tài)，其余行線置于“1”狀態(tài)，讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，若其狀態(tài)全為“1”表明該行無鍵按下，再將第二根行線置為“

46、0”狀態(tài)，同樣讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，如其狀態(tài)也全為“1”，則將第三根行線置為“0”狀態(tài)，以此類推。如讀入輸入緩沖器的狀態(tài)不全為“1”，確定哪一根列線為“0”狀態(tài)，當(dāng)某個鍵的行線和列線都為“0”狀態(tài)時，表明該鍵按下。最后通過顯示程序?qū)⒃撴I的序號顯示出來。圖4-8 鍵盤與單片機的接口電路鍵盤接口電路用p1口接成44結(jié)構(gòu)，共16個鍵。其中數(shù)字鍵10個，功能鍵6個，功能鍵有啟動鍵、停止鍵、消除報警鍵、刪除鍵、加一鍵、減一鍵。4.6 繼電器控制水泵加水電路圖4-9 繼電器控制水泵加水的電路該電路由繼電器和閉合開關(guān)、光電耦合器、電動機、r2、r3、r4以及d1、q4等組成。當(dāng)水位在低水位或高水位時單片機給

47、p2.5送一個低電平導(dǎo)通光電耦合器然后光電耦合器驅(qū)動q4導(dǎo)致繼電器閉合從而讓220v的交流電接通使水泵加水。其中光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，在本設(shè)計當(dāng)中發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏三極管。繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，在我們設(shè)計當(dāng)中主要來做自動控制作用，我們采用+5v的直流電來控制220v的交流電，以達(dá)到控制水泵的作用，因為是在這里是以一種弱電來控制強電所以安裝和使用的過程當(dāng)中我們一定要注意用電安全注意事項。 電磁式繼

48、電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。4.7 報警電路圖4-10 報警電路當(dāng)給p2.6口一個低電平時，

49、管腳1為高電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警，二極管導(dǎo)通發(fā)光。4.8 電源電路4.8.1 直流電源電路圖4-11 電源電路在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將50hz的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿足負(fù)載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。因為本次設(shè)計的元器件都可以使用+12v或是+5v的電源來驅(qū)動，所以我制作的穩(wěn)壓電源電路如圖4-11所示。本裝置的電源是通過整流橋整流后經(jīng)c5,c8濾波后由7805穩(wěn)定后提供穩(wěn)定的5v電壓。其中，變壓器將交流電源（220v/50hz）變換為符合整流電路所需要的交流電壓

50、；整流電路是具有單方向?qū)щ娦阅艿恼髌骷瑢⒔涣麟妷赫鞒蓡畏较蛎}動的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動直流電壓中的交流部分，保留直流成分，盡可能供給負(fù)載平滑的直流電壓，其中極性電容c5和c8起到濾波電容的作用，非極性電容c6和c7則可以改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作；穩(wěn)壓電路是一種自動調(diào)節(jié)電路，在交流電源電壓波動或負(fù)載變化時，通過此電路使直流輸出電壓穩(wěn)定。4.8.2 備用電源切換電路備用電源切換電路由四個電阻及電壓比較器構(gòu)成電壓比較，正常情況下，v+v-輸出高電平，由兩個晶體管構(gòu)成的達(dá)林頓管，使繼電器開啟，繼電器的常開觸點閉合，常閉觸點斷開，此時單片機電源與電池相連，從而實現(xiàn)市電和蓄電池供電

51、的切換，保證電路的正常工作。如圖4-12所示。圖4-12 備用電源切換電路4.9看門狗電路在由單片機構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)中,由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環(huán),程序的正常運行被打斷,由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作,會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對單片機運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片,俗稱“看門狗” ?？撮T狗電路的應(yīng)用,使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作,其工作原理是:看門狗芯片和單片機的一個i/o引腳相連,該i/o引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平(或低電平

52、),一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時,寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個時候,看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號,便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個10ms的正脈沖，此脈沖即為復(fù)位信號,使單片機發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行,這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位. 采用89c51單片機和x25045組成的看門狗電路,x25045硬件連接圖如圖4-13所示。x25045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間。在看門狗定時器預(yù)置的時間內(nèi)若沒有總線活動，則x25045將從reset輸出一個高電平信號，經(jīng)過微分電路c10、r3輸出一個正脈沖，使cpu復(fù)位。圖22電路中，cpu的復(fù)位信號共有3個：上電復(fù)位(c9、r13)，人工復(fù)位(s、r12、r13)和watchdog復(fù)位(c10、r14)，通過或門綜合后加到reset端。c10、r14的時間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因為這時cpu的振蕩器已經(jīng)在工作。圖4-13 看門狗電路看門狗定時器的預(yù)置時間是通過x25045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。如表4-1所示，x25045狀態(tài)寄存器共有6位有含義，其中wd1、wd0和看門狗電路有關(guān)，