液位控制系統(tǒng)設(shè)計

1、-!緒論設(shè)計方案2.1方案舉例2.2方案比較2.3方案確定硬件設(shè)計3.1控制系統(tǒng)3.1.1 AT89C51 單片機3.1.2 AT89C51的信號引腳3.1.3單片機最小系統(tǒng)3.2感應(yīng)系統(tǒng)3.3指示系統(tǒng)3.4液位控制系統(tǒng)3.5電機與報警系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1延時子程序4.2感應(yīng)系統(tǒng)程序4.3指示系統(tǒng)程序4.4電機和警報系統(tǒng)程序4.5液位預(yù)選系統(tǒng)程序4.6系統(tǒng)主流程圖系統(tǒng)測試5.1仿真測試過程5.2仿真結(jié)果參考文獻(xiàn)附錄1系統(tǒng)仿真電路附錄2源程序-10 -11 -13 -13 -13 -14 -14 -15 -17 -18 -19 -21 -22 -23 -22 -25 -26 -第1章緒論21世紀(jì)，

2、電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展， 它作為自動控制中的一個核心器件在小型自動控制系統(tǒng)及信號采集方面已被廣泛應(yīng)用，技術(shù)也相對成熟，向著CMO化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展趨勢。單片機應(yīng) 用的重要意義還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由 模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能， 現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。 這種 軟件代替

3、硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。在傳統(tǒng)的液位控制系統(tǒng)中，存在著自動化程度低、調(diào)節(jié)精度差的缺點，已經(jīng)不符合當(dāng) 今高效、低耗、低勞動強度的要求，同時會產(chǎn)生大量的污染。對于小型測控系統(tǒng)，一般可 采用以單片機為核心、配以接口電路和外圍設(shè)備，在編制應(yīng)用程式的模式來實現(xiàn)。下面將介紹一個簡單的液位控制系統(tǒng)，可用于容器內(nèi)液體存儲，例工、農(nóng)用蓄水池， 居民社區(qū)水箱等方面。此系統(tǒng)采用以單片機為控制中心的技術(shù)，不僅能使控制系統(tǒng)具有精 度高、功能強、經(jīng)濟性好的特點，還節(jié)約能源、利于環(huán)保。第2章設(shè)計方案2.1方案舉例方案一：液體流入容量控制方式。對輸入容器的液體的管道進(jìn)行監(jiān)控， 根據(jù)流入體積

4、推算出容器內(nèi)液體液位高度。圖2-1液體流入容量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖容量監(jiān)控系統(tǒng)：對進(jìn)入容器的液體體積進(jìn)行監(jiān)控。管道控制系統(tǒng)：控制管道對液體的傳輸情況。在液體向容器內(nèi)部輸入時，通過對容量的監(jiān)控知道容器內(nèi)的液體體積， 在液體進(jìn)入容 器內(nèi)部的體積到達(dá)目標(biāo)時，控制輸送液體的管道，使液流停止，最終達(dá)到目標(biāo)液位。方案二：簡單的連通器控制方式。在目標(biāo)容器內(nèi)連接連通器，使多余的液體導(dǎo)入副容 器，以致目標(biāo)容器的液位達(dá)到目的液位。圖2-2連通器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在目標(biāo)液位位置給目標(biāo)容器連接連通器，在觀察到多余溢出的液體流入連通器內(nèi)后, 停止液體輸送。方案三：采用單片機技術(shù)來實現(xiàn)液位控制的功能。系統(tǒng)以AT89C51單片機

5、為核心控制 器件，它除具有靈活強大的控制功能，以便實時檢測液位的傳遞信號、控制液位到達(dá)的高 低實現(xiàn)自動控制。圖2-3基于單片機實現(xiàn)的液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖感應(yīng)系統(tǒng)：將感應(yīng)到的液位信號傳遞給單片機控制器。控制指令：將控制信息傳遞給單片機，使液位到達(dá)預(yù)定位置。顯示系統(tǒng)：經(jīng)過單片機辨別后，顯示當(dāng)前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 電機與報警控制系統(tǒng)：單片機經(jīng)過信息處理后，決定是否啟動電機和報警 2.2方案比較方案一結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。但是自動化程度低，精度不高，控制響應(yīng)時間慢，且只 能單獨控制。方案二結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。但精度不高，無法顯示，浪費資源，自動化程度低。方案三不僅結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，而且準(zhǔn)確度高

6、，自動化高，節(jié)省人力資源，更重要 的是利用單片機控制后，由于其擁有多個引腳，在為添加功能時更改電路方便快捷， 而且 內(nèi)部程序可以進(jìn)行反復(fù)輸入和擦除，在以后更改控制方法時只要更改程序內(nèi)容就可以達(dá)到 相對應(yīng)目的，省時省力，及其節(jié)約成本。2.3方案確定綜合考慮以上方案的優(yōu)缺點以及題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設(shè)計中，我采用了第三種方案，即采用單片機來實現(xiàn)液位控制的功能為我此次設(shè)計的方案。主控制器AT89C51單片機與MCS5係列單片機產(chǎn)品兼容，內(nèi)部自帶有 4KB的Flash存儲器及256KB RAM元，不需另外擴展EEPR0及靜態(tài)RAM可以在線下載程序，易于日后的升級。第3章硬件設(shè)計3-1所示。該系

7、統(tǒng)硬件設(shè)計總體思想是以單片機為控制系統(tǒng)，接受感應(yīng)信息并進(jìn)行處理后，將控制指令傳出，對各個系統(tǒng)進(jìn)行對應(yīng)操作。硬件設(shè)計總體框圖如圖圖3-1硬件設(shè)計總體框圖控制系統(tǒng)：根據(jù)輸入信息進(jìn)行處理，并將控制數(shù)據(jù)傳出。感應(yīng)系統(tǒng)：將感應(yīng)到的液位信號傳遞給單片機控制器。指示系統(tǒng)：經(jīng)過單片機辨別后，顯示當(dāng)前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 液位預(yù)選系統(tǒng)：將控制信息傳遞給單片機，使液位到達(dá)預(yù)定位置。電機與報警控制電路：單片機經(jīng)過信息處理后，決定是否啟動電機和報警3.1控制系統(tǒng)該系統(tǒng)控制主要為單片機控制。單片機是單片微型計算機的簡稱，是指集成在一個芯 片上的微型計算機，它的各種功能部件，包括 CPU存儲器、基本輸入/輸出接口電

8、路、 定時/計數(shù)器和終端系統(tǒng)等，都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機。3.1.1 AT89C51 單片機單片機實質(zhì)上是一個芯片。它具有結(jié)構(gòu)簡單、控制功能強、可靠性高、體積小、價格 低等優(yōu)點，單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個重要分支，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化 儀器儀表、家用電器、電子玩具等各個領(lǐng)域。ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C5仲片機采用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計，并采用先進(jìn)工藝制 造，還帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的 8位CMO微處理芯 片，市場應(yīng)用最多。其主要特點如下：8KBFIash ROM可以擦除1000次以上，數(shù)據(jù)保存 10年。技術(shù)特點有：2

9、56字節(jié)內(nèi)部RAM電源控制模式；時鐘可停止和恢復(fù)；空閑/掉電 模式；6個中斷源；4個中斷優(yōu)先級；4個8位I/O 口；全雙工增強型TUAR 3個16位定 時/計數(shù)器：TO、T1（標(biāo)準(zhǔn)80C51）和增加的T2（捕獲和比較）；全靜態(tài)工作方式：024MHZAT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)請參見圖3-2，各部分情況介紹如下：中央處理器（CPU :中央處理器是單片機的核心，完成運算和控制功能。AT89C51的CPU能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部 RAM : AT89C51芯片中共有256個RAM單元，但其中后128 單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是前128單元，用于存放可讀

10、寫的 數(shù)據(jù)。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前 128單元，簡稱內(nèi)部RAM內(nèi)部程序存儲器（內(nèi)部 ROM： AT89C51共有8KB掩膜ROM用于存放程序、原始數(shù) 據(jù)或表格，因此稱之為程序存儲器，簡稱內(nèi)部 ROM以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能,定時器/計數(shù)器：AT89C5供有2個16位的定時器/計數(shù)器，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進(jìn)行控制。TOT1P0 P1 P2 P3INTOINT1x圖3-2 AT89C51單片機結(jié)構(gòu)框圖并行I/O 口： AT89C51共有四個8位的I/O 口（ P0、P1、P2、P3）,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并 行輸入輸出。串行口： AT89C51單片機有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其

11、它設(shè)備之間的串 行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移 位器使用。中斷控制系統(tǒng)：AT89C51單片機的中斷功能較強，以滿足控制應(yīng)用的需要。AT89C51共有5個中斷源，即外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個。全部中斷分為高 級和低級共二個優(yōu)先級別。時鐘電路：AT89C51芯片的內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為6MH列12MHZ從上述內(nèi)容可以看出，AT89C51雖然是一個單片機芯片，但作為計算機應(yīng)該具有的基 本部件它都包括，因此實際上它已是一個簡單的微型計算機系統(tǒng)了。3.1.2

12、AT89C51的信號引腳AT89C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，其引腳排列請參見圖3-3。引腳 功能見表3-1。23_4567891011121314151617181920PP PPP P8051RST/V PD RXD P3.0 TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0 P 3.4T1P 3.5 WR P 3.6RD P 3.7XTAL2XTAL1 VSSVCCP 0.0P 0.1P 0.2P 0.3P 0.4P 0.5P 0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG P SEN7654321022222222PPPPPPPP393837363534333

13、23130292827262524232221圖3-3 MCS -51引腳ALE在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控 制把P0 口輸出的低8位地址鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔 離。此外由于ALE是以晶振六分之一引腳名稱引腳功能P 0.0 P0.7P0 口 8位雙向端口線P1.0 P1.7P1 口 8位雙向端口線P 2.0 P2.7P2 口 8位雙向端口線P 3.0 P3.7P3 口 8位雙向端口線ALE地址所存控制信號P SEN外部程序存儲器讀選通信號EA訪問程序存儲控制信號RST復(fù)位信號XTAL1和 XTAL2夕卜部晶體引線端Vcc+5V電源Vss地線表3-1 AT89C51引腳功能的固定

14、頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。PSEN :外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部 ROM寸PSEN有效（低電平），以實現(xiàn)外部romi元的讀操作。EA :訪問程序存儲控制信號。當(dāng)EA信號為低電平時，對 ROM勺讀操作限定在外部程序存儲器；而當(dāng)EA信號為高電平時，則對ROM勺讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并 可延至外部程序存儲器。RST復(fù)位信號。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù) 2個機器周期以上高電平即為有效，用以完 成單片機的復(fù)位初始化操作。XTAL1和XTAL2外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石 英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。VS

15、S地線。VCC +5V 電源。由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的。例如AT89C51系列把芯片引腳數(shù)目限定為40條，但單片機為實現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此數(shù)，因此就 需要給一些信號引腳賦以雙重功能。如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號就是它的第二功能。最常用的是P3口線的第二功能詳見表3-2。表3-2 P3 口各引腳與第二功能表第一功能第二功能第二功能信號名稱P 3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P 3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P 3.2INT0外部中斷0申請P 3.3INT1外部中斷1申請P 3.4T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入P 3.5T1定時器/計數(shù)器

16、1的外部輸入P 3.6wR外部RAM寫選通P 3.7RD外部RAM賣選通3.1.3單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，由單片機、時鐘電路、復(fù)位電路等組成如圖3-4所示。主要負(fù)責(zé)各個模塊的初始化工作，讀取并處理時間、按鍵響應(yīng)、顯示等。 單片機的工作就是執(zhí)行用戶程序、指揮各部分硬件完成既定任務(wù)。單片機能夠工作的最小電路還包括時鐘和復(fù)位電路。時鐘電路位單片機工作提供基本始終，復(fù)位電路用于將單片機內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù) 到初始值。單片機是一個負(fù)載的同步時序電路， 為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的 時鐘信號控制下嚴(yán)格的按時序進(jìn)行工作。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信

17、號。時鐘電路是由XTAL1和XTAL2之間跨接的晶體振蕩器和微調(diào)電容構(gòu)成。時鐘電路中晶 體振蕩器的頻率高則系統(tǒng)的時鐘頻率就高， 所以該系統(tǒng)采用12MHz晶振，工作周期為1us。無論是在單片機剛開始接上電源時， 還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。 單片機復(fù)位是使CPUffi系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài)， 并從這個狀態(tài)開始工 作。本系統(tǒng)中采用的是12MHz晶振，時鐘頻率為12MHz每個機器周期為1us，需要加上 持續(xù)2us以上時間的高電平。復(fù)位電路有兩種形式：手動按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，在本系統(tǒng)中采用的是手動按鍵復(fù)位。 如圖3-4所示，R1、C3和KEY1組成系統(tǒng)手動按鍵復(fù)位電路。C

18、1U11BJfTALZAKEY1II*-*0 O- 丄1 - 22IFR13R2ASTPin 卩1.1 卩IFPHPl.iPISP1J5Pl.TPUJWQ 卩 D.UnDlP pgDlPELS傀 MPOJSftDSPO.TDTg般KiOftID陀加11P2J6mi3PE.TISPJDfftXDP aiEDPP3；MMTr旳5P3js/rinsjwjT35Ji3221-SS.-SL271口111316圖3-4單片機最小系統(tǒng)3.2感應(yīng)系統(tǒng)為了使單片機在液位情況不同時進(jìn)行判定， 從而決定工作情況，我們要給單片機 傳遞液位的信息。感應(yīng)系統(tǒng)目的就是將感應(yīng)到的液位的信息傳遞給單片機，所以需要 在容器中放置

19、能夠感應(yīng)出液位情況的感應(yīng)器件，此系統(tǒng)中我們選用浮球液位計。浮球液位計由浮球、插桿等組成。根據(jù)排開液體體積相等原理浮于液面， 當(dāng)容器的液位變化時浮球也隨著上下移動，由于磁性作用，浮球液位計的彈簧受磁性吸合, 把液面位置變化成電信號，通過磁耦合作用，使傳感器內(nèi)電阻成線性變化，由智能轉(zhuǎn) 換器將電阻變化轉(zhuǎn)換成420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，傳供給控制系統(tǒng)可實現(xiàn)液位的自動檢 測、控制和記錄。該儀器適用于石油、化工、電力、輕工及醫(yī)藥等行業(yè)污水處理及各 類常壓和承壓容器內(nèi)介質(zhì)液位的測量，尤其對于地下貯槽、貯罐的液位測量最為理想。通過浮球液位計所傳出的電流信號， 傳遞給單片機。如圖3-5所示，P1.0、P 1.1、P

20、1.2、P 1.3為液位檢測信號傳遞的接口。 P1.0端口接a位，P1.1端口 b位，P1.2端口接c位，P1.3端口接d位。oo一Qcri-C D c E rL rL Fn _r-_ pp H H p p p n2.i paidp叱4ft吃師P2I即V* 卩 JJftiCd h <1卩 JlVTtJUr 121d 1 q咼伽r P J inP32flJTErPI 1眄麗PI iTlimnsTiPItfPl.T圖3-5信號傳遞系統(tǒng)3.3指示系統(tǒng)為了得知控制系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時的情況，我們需要給整個系統(tǒng)添加裝置來明示，表明系統(tǒng)的 進(jìn)程、液體的位置，此系統(tǒng)中，采用連接指示燈來提供我們液位控制的必要的信

21、息。如圖3-6所示，P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4端口為單片機與液位位置和單片機工作指示燈3-3所示。的控制和通信的數(shù)據(jù)端口。在單片機工作期間，除了表明工作進(jìn)行的工作指示D5會一直保持亮的狀態(tài)，其它指示燈會為表明液位的情況相應(yīng)變亮，如表表3-3指示燈情況明示表液位情況亮狀態(tài)指示燈液體到達(dá)a位D1液體到達(dá)b位D1,D2液體到達(dá)c位D1,D2,D3液體到達(dá)d位D1,D2,D3,D4-!RP1 BKP ACKTV?U11915a_ :n 2_>>7rALi>7rALZ卩 nnADD 卩 a.IADI卩UADdp n.4jDi卩 ajseiDfifiSTP'

22、O.TAD?P2I1W5fs.ijipdP21DP SENPg護(hù)M1ALEP2.W12BftP2JSW3P2J&WUP2.7jmiSP1DPQP1.1卩 3.1/rXDPlipmaHUTP1JPSJflNTlP1.4-P 3.<JTTfjSKTiPISPU&VUfl-P1.TPl.TXRD"37¥31予aga2.g -SL27gia訶12131*1&1Sr- n圖3-6指示系統(tǒng)3.4液位控制系統(tǒng)在液位進(jìn)入容器時， 為預(yù)定液位的控制端口， 到達(dá)a位、b位和c位，為了可以控制液體在容器內(nèi)液位的高度，選擇P2.0、P2.1、P2.2在P2.0端口、P

23、2.1端口、P2.2端口接入三個開關(guān)分別限定液體 如圖3-7所示。開關(guān)閉合時單片機會進(jìn)行判定，然后根據(jù)程序進(jìn)行液位控制，使進(jìn)入容器的液體停止在相應(yīng)位置。如果在單片機起動后沒有開關(guān)閉合, 么液體直到d位才會停止。那JIJfi_iin 1 iia 1 ir 1&rLLLtrmJLlP D.lJftCl pn 腫pP 1333Tw燈HU*2蒞PD-iJAC* PCI 辭PEuewKce POJjttJTT-a_斥STTaoxpsTP2-MPJS J huuw21b愴"密®7?r 丄.um0-7 -IJA m33aOMSPST29r# 占r iLJ 口 211計S31垃P

24、2.*JM2口 a _flh H12&c 位r<P3?aAHSP*T二P 3 .TA IS1BinP lirVFXDP3-inyo PSaiHTTTIQ-3_3r 1 jjP1.1AHO_LLJPIN13*D 1 1p zinirFprF3.4<ralr 17P1.iLB 4 mU1& IQ1&IP1J& FL?pj.rflTT_a_LL圖3-7液位控制系統(tǒng)-!3.5電機與報警系統(tǒng)單片機在接受和判斷傳輸進(jìn)來的信息后根據(jù)程序來控制電機的運轉(zhuǎn)和警報的鳴響。P3.0端口連接電機控制電路，在端口圖3-7，P3.0、P3.1為電機和報警器的控制端口,發(fā)出高電平

25、時，會啟動光耦合器，使電路中得電磁繼電器閉合，導(dǎo)通電機電路，使電機轉(zhuǎn)動將液體送入容器。其工作狀態(tài)如表3-4 0U2R3DIIHiCDIU1ISPD !< PU.lAnblPD 20(02PD 抄 D3 FD 加 D*P DjaSDSPDJSftDfi Pn TJftPT37AS3*m32ALEEftM IJWAP22*ia 松* 11 P2.W12gi22aLZT:ZBR5DELFn*ft 產(chǎn) FMPijrrxQ p jiSiinSgs.pgimn.iJiaPJjftTiFSJSXftjp-p.rjffTT1011主ZZiT16TTLS1rd/rtTBacsirrZ QIn PH圖3-7

26、電機與報警系統(tǒng)圖表3-4電動機和報警器工作狀態(tài)表液位情況液位控制開關(guān)情況電動機及報警狀態(tài)未檢測到液體無開關(guān)閉合D6亮，電動機轉(zhuǎn)，警報不響液體到達(dá)a位a位開關(guān)閉合D6滅，電動機停，警報響無開關(guān)閉合D6亮，電動機轉(zhuǎn)，警報不響液體到達(dá)b位b位開關(guān)閉合D6滅，電動機停，警報響無開關(guān)閉合D6亮，電動機轉(zhuǎn)，警報不響液體到達(dá)c位c位開關(guān)閉合D6滅，電動機停，警報響無開關(guān)閉合D6亮，電動機轉(zhuǎn)，警報響液體到達(dá)d位無開關(guān)閉合D6滅，電動機停，警報響第4章軟件設(shè)計4-1 0系統(tǒng)軟件設(shè)計的程序編寫內(nèi)容，可以監(jiān)控液位的不同位置，在液位處于不同狀態(tài)傳遞 著不同信號而由程序控制指示燈、 電機及報警器的狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)制了三個按

27、鍵，是控制液 位位置的。整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計均采用C語言開發(fā)，采用查詢的方式進(jìn)行液位和按鍵狀態(tài) 進(jìn)行掃描，確保系統(tǒng)的實時性。系統(tǒng)框圖如圖控制系統(tǒng)指示系統(tǒng)電機與警報系統(tǒng)圖4-1控制系統(tǒng)框圖4.1延時子程序電路中我們用的12MHZ的晶體振蕩器，所以一個機器周期為1us，為了使電路中的報 警器發(fā)出正常的鳴叫聲，需要一個延時子程序。內(nèi)容如下：void delay (un sig ned int z)un sig ned int x,y;for(y=110;y>0;y-);for(x=z;x>0;x-);在調(diào)用時插入語句“ delay(z) ”即可啟動延時，而其中的延時其中Z為自定義函數(shù),時間

28、為Z X 110uso4.2感應(yīng)系統(tǒng)程序由硬件系統(tǒng)可知，單片機的 P1端口接入的是液位的感應(yīng)端，由于感應(yīng)端的關(guān)系，在 感應(yīng)高位的端口時低端的感應(yīng)器一定感應(yīng)到了液位， 所以端口會由于液位上漲依次接收到 電信號，相對應(yīng)得函數(shù)程序，流程及其相應(yīng)程序為：P1=OxfOP1=0xf1P1=0xf3P1=0xf7P1=0xff/液位無感應(yīng)無信號。/a位有感應(yīng)信號。/a/a/位、b位有感應(yīng)信號。位、b位、c位有感應(yīng)信號。四個液位檔均有感應(yīng)信號。圖4-2液位感應(yīng)流程圖液位和單片機工作指示燈的控制和通信的數(shù)據(jù)接入單片機的P0端口。當(dāng)端口處于高電平時指示燈就會變亮，而控制端口的咼低電平就是單片機和其內(nèi)部的程序，

29、當(dāng)感應(yīng)到液 位信號后，作出對應(yīng)指令。P0.4端口的工作指示燈在單片機工作時一直都要保持亮的狀態(tài)，所以我們需要P0.4一直為高電平。P4端口的函數(shù)指令、流程及其相應(yīng)程序如下:工作指示if(P l=0xf0)/液位指感應(yīng)無信號系統(tǒng)啟動燈D5亮P0=0xf0;/只有工作指示燈亮1液位到達(dá)液位指示if(P I=0xf1)/ a位有感應(yīng)信號a位燈D1亮P 0=0xf1;/ a位指示燈亮1液位到達(dá)液位指示if(P I=0xf3)/ a位、b位有感應(yīng)信號b位燈D2亮P0=0xf3;/ a位、b位指示燈亮液位到達(dá)液位指示if(P i=0xf7)/a位、b位、c位有感應(yīng)信號c位燈D3亮P 0=0xf7;/ a位

30、、b位、c位指示燈亮i液位到達(dá)液位指示if (P 1=0xff)/ 1四個液位檔均有感應(yīng)信號d位燈D4亮P 0=0xff;/ 1四個液位指示燈全亮圖4-3指示燈系統(tǒng)流程圖4.4電機和警報系統(tǒng)程序單片機的P3.0、P3.1為電機和報警器的控制端口 ,利用程序語言將這兩個端口定義出來，更為方便簡單的控制，例:sbit P30=PaO;/電機端口，將P3.0接口定義為P30。sbit P 31= Pai;/報警器端口，將P3.1接口定義為P31。相應(yīng)端口為高電平時會導(dǎo)致電機啟動，報警器鳴叫，系統(tǒng)流程圖如下:/電機指示燈D6亮，電機啟動報警器不響電機指示燈D6滅，電機停報警器響圖4-4電機和警報系統(tǒng)流

31、程圖4.5液位預(yù)選系統(tǒng)程序圖4-5液位控制系統(tǒng)流程圖P2.0、P2.1、P2.2為液位預(yù)選控制的數(shù)據(jù)傳送端口，不同的感應(yīng)端口接收到信號后, 通過單片機控制電機和報警器。流程圖如下：a位控制:if(P i=0xf1)/a位有感應(yīng)信號P0=0xf1;/a位指示燈亮if(P 20=0)/ a位預(yù)選開關(guān)按下P30=0;/電機停P31=1;/報警b位控制:if(P I=0xf3)/ a位、b位有感應(yīng)信號P0=0xf3;/ a位、b位指示燈亮if(P 21=0)/ b位預(yù)選開關(guān)按下P30=0;/電機停P31=1;/報警c位控制:if(P I=0xf7)/ a位、b位、c位有感應(yīng)信號P 0=0xf7;/ a

32、位、b位、c位指示燈亮if(P 22=0)/ c位預(yù)選開關(guān)按下P30=0;/電機停P31=1;/報警液位達(dá)到d位時,點機會自動停止，報警器鳴叫，程序如下:if (P 1=0xff)/a位、b位、c位、d位均有感應(yīng)信號P0=Oxff;/ a位、b位、c位、d位水指示燈全亮P30=0;P31=1;/電機停報警4.6系統(tǒng)主流程圖系統(tǒng)的軟件主流程圖如圖4-6所示。圖4-6主程序流程圖系統(tǒng)程序詳見附錄2。第5章系統(tǒng)測試本設(shè)計的核心是采用AT89C51單片機，外部連接電子電路，構(gòu)成了一個多位控制的液 位控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)的仿真采用PROTEU軟件，由于軟件內(nèi)沒有浮球等液位感應(yīng)器，所以連接簡單 電路代替。如圖

33、5-1所示，設(shè)有4個接地開關(guān)SW1-SW4對液位進(jìn)行仿真控制如果沒有開 關(guān)斷開，就相當(dāng)于液體低于a位，電機會自動運行。但要注意，在液位處于高液位時液位 肯定浸沒過低液位，所以在表示高液位開關(guān)斷開時，低于此液位的開關(guān)也要處于斷開狀態(tài)， 對應(yīng)仿真情況如表5-1 0inxRxn g.*jTX6mP?.4dTI pjjsrriP3LI/HD'P2iW5 P7 IjW 仝3 ID SJfttl 312 5AAI5 7*WU 2.TJtt15XWL?RCTP1DPl-1H12PlJP14PISPieP1J卩靜劇 ALEA1g(ixiJ/reecsi圖5-1信號傳遞仿真系統(tǒng)R9ID.U11113-I

34、t14U nD 口亠遺£獸工M送號魯F一 FRP1 PTFf015LHla.表5-1液位情況仿真表液位情況開關(guān)狀態(tài)未檢測到液體開關(guān)全部閉合液體到達(dá)a位SW1斷開，其他開關(guān)全閉合液體到達(dá)b位SW1 SW斷開，其他開關(guān)閉合液體到達(dá)cSW/閉合，其他開關(guān)全斷開-!位液體到達(dá)d位開關(guān)全部斷開5.1仿真測試過程進(jìn)行系統(tǒng)仿真。運行系統(tǒng)，開始傳感器無感應(yīng)（如圖 5-1）, P0.4端口保持高電平，D5會保持亮的狀態(tài)說明系統(tǒng)正在運行（如圖5-2所示），此時程序會使P3.0端口為高電平，P3.1端口為低電平，而當(dāng)P3.1端口為高低電平，會使報警電路導(dǎo)通，才能使報警器會鳴叫。RP1D1VIU1xEXLl

35、POJFA 口PDJfAfr 1an rijr* rBn f T.1rD_lrAB jn 丿 iPDABGPD.IfMIT«T.1P 21f<B rZZfAID.1PSEKt EPZJfAl 1P2 &A1 + 7 rjfliCnLcEA9IB25.air.51 a 云5*37 36 亜3*SWPST圖5-4模擬液位到達(dá)a位，SW慚開圖5-2系統(tǒng)運行工作指示燈D5亮5-3所示。當(dāng)P3.0端口為高電平，D6會變亮，會啟動光耦合器，電流同過電路三極管后會被放大到足夠大，以啟動電磁繼電器使開關(guān)吸合，使電機電路導(dǎo)通，如圖SIR iffEdEQ g ta u taIdLlM-D產(chǎn)

36、仁1FUr-1.1Pl-5 rijsPl.TP3.1iT：4 1“ 111 FajmnrP3.irni rismPZTTiTW10R3in卓D7moi-ih-uUJrLE端口為低電平，則電機會轉(zhuǎn)動，報警器不當(dāng)開關(guān)SW1斷開時，P1.0端口為高電平（如圖5-4），如果開關(guān)SW5F閉合狀態(tài)下， 會使P2.0端口為低電平，此時程序會使 P3.0端口為低電平，P3.1端口為高電平，則電 機會停止，報警器會鳴叫，如圖5-5 ;開關(guān)SW5f斷開閉合狀態(tài)下，會使 P2.0端口為高 電平，此時程序會使P3.0端口為高電平，P3.1 會鳴叫。U1191忒iR/'1 Re'1卍lEftIEIEO*

37、SW1EW2<r-HSW3VP6W4O® 0"b>rrALi卩moDP0.W1P 0202KTrtLi卩14 iPflJ&ADS陽敘$BsrrPDiJHDTPt 匸 kJALEI 1P 2.*JW12叮測"P2.7A15PinPMfltXDP1.1卩 3.1/11(0pia卩知MTDP1J卩 jjvinTi站4(I1£pisriP1J5FJqwpPl.iw.tjrF15HT留0融233C2L-SOS5r3S32_ss.23 "ST ZU352r2S1Q11131*ZjZ16-!XTAUXTAIZftBTFoa-A FD-li

38、-A FDJfA 卩口 AR PO-UA 陽環(huán)PEIGR PEL?；APHJIWSFZ-VABP3SA ID PH砂 11 P工皿1是PPMAltPZLTfAISP3IVRXPP3-liT>tninnaPIJMITTH-*nn町hP3ja(WrF3.7MFsuXssJ*Z1IgJ57-aei5r inE叩 S > aftwSF"A2忙OrTKHPLE叫D4Mia2£D3ID'2D5F 1 1 -1111iIk圖5-5 a位控制開關(guān)閉合當(dāng)開關(guān)SW2斷開時（SW1已處于斷開），P1.1端口為高電平（P1.0端口已處于高電 平）指示燈D1, D2會變亮，判斷此

39、時開關(guān)SW6犬況，如果此時開關(guān)SW6處于閉合狀態(tài)下, 電機則會停止，報警器會鳴叫；否則電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。同理，在開關(guān)SW3斷開時，指示燈D1, D2, D3會變亮，判斷開關(guān)SW7勺狀況。而在開關(guān)SW4斷開時，液位指示燈會全亮，電機會自動停止且報警器鳴叫。5.2仿真結(jié)果系統(tǒng)通過仿真調(diào)試后，可以穩(wěn)定運行，進(jìn)行液位控置，且可以在系統(tǒng)進(jìn)行時更改預(yù)設(shè) 液位。但要注意在運用電磁繼電器時， 要使電路有足夠的電壓啟動它；連接報警器時， 要 考慮單片機內(nèi)部時鐘始終頻率。本設(shè)計以功能齊全適用于大眾為指導(dǎo)思想，選取AT89C5仲片機為控制核心。通過外 圍元件構(gòu)成了一個具有容器內(nèi)液位不同位置控制的液位控制系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有指

40、示燈顯示液位，鍵位預(yù)選液位，到目的液位的報警功能，軟件程序采用均 采用C語言編寫，便于移植與升級。整個系統(tǒng)是根據(jù)單片機對液位感應(yīng)信號和液位控制端口的循環(huán)判斷后，做出對電機的端口信號控制，控制液體的導(dǎo)入與否進(jìn)而控制了容器內(nèi)部的液位。系統(tǒng)經(jīng)連接、調(diào)試后，可以穩(wěn)定運行，同時可以對液體進(jìn)入容器位置進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。 系統(tǒng)具有線路簡單、清晰、體積小、價格低等優(yōu)點，但無法實時監(jiān)控液位情況，添加或更 換不同的液位傳感器可以改進(jìn)這一情況，之后可以根據(jù)容器參數(shù)計算出液體體積 。本設(shè)計系統(tǒng)主要的控制對象是電機， 在不同的情況下來選擇電機的啟動和停止， 沒有 對液體流入容器的整個系統(tǒng)進(jìn)行多方面的控制，此系統(tǒng)可以在影響液

41、位的其他方面的因素 進(jìn)行提升和改進(jìn)，形成多方向控制液位系統(tǒng)。在本次論文設(shè)計過程中，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機會，在學(xué)習(xí)中，老師從選 題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)修改，都給予了細(xì)致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見與建議， 老 師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng) 新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。 她淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的 啟迪。這篇論文是在老師的精心指導(dǎo)和大力支持下才完成的感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識的積淀，我沒有這么大的動力和信心完成 這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正， 使我及時完善論文的 不足之處。謹(jǐn)以此致謝最后，我要向百忙之中抽時間對本文進(jìn)行審閱的各位老師表示衷心的感 謝。-!101234678911參考文獻(xiàn)介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo).北京：高等教育出版社，2003詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）.北京:高等