農(nóng)村家用自來水自動控制系統(tǒng)設(shè)計

1、（此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改?。W科代碼：080601貴州師范大學（本科）畢業(yè)論文題目：農(nóng)村家用自來水自動控制系統(tǒng)設(shè)計學院：機電工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化年級：2006級姓名：舒力力指導(dǎo)教師：鄭宇（講師）完成時間：2010年5月4日題目：農(nóng)村家用自來水自動控制系統(tǒng)設(shè)計舒力力摘要：隨著中國農(nóng)村經(jīng)濟的巨大發(fā)展，帶來了農(nóng)民生活水平的巨大提高，現(xiàn)在的農(nóng)村家庭普遍都在使用簡單的水塔式自來水供水方式，這樣的供水系統(tǒng)極大的方便了農(nóng)民的家常用水，本著節(jié)約成本的理念，我們希望尋求一種普遍適用于普通農(nóng)村家庭的低成本高性能容易操作的手動與自動控制的這樣一個家用自來水控制系統(tǒng)。而電子技術(shù)的不斷

2、發(fā)展，以單片機為基礎(chǔ)的控制電路有著體積小，價格低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，處理功能強，易于控制等優(yōu)點，這使得單片機的應(yīng)用更為廣泛。而液位控制是現(xiàn)代工業(yè)中常見的參數(shù)，有著直接觀察、容易測量，過程時間常數(shù)小的優(yōu)點，本系統(tǒng)采用AT89C51單片機為主控制器，通過傳感器來檢測水位的高度，能控制電路來自動調(diào)節(jié)液位的高度，并可由LED顯示實際水位與檢測的水位高度，并具有一定的水位報警功能。關(guān)鍵詞：農(nóng)村節(jié)約成本單片機水位檢測自動調(diào)節(jié)Abstract:hasbroughthouseholdsofChinasruraleconomystandards.Nowtheruraltapwatersupply.ThisWith

3、thetremendousdevelopmenttremendousincreasetheirlivinggenerallyuseasimpletower-stylesystemhasbroughtagreathome-styleconveniencetofarmers.Withcost-savingidea,andwehopetofindagenerallyapplicabletoordinaryhigh-performance,low-costruralfamilieseasymanualandautomaticcontrolofsuchahouseholdtapwatercontrols

4、ystem.Thecontinuousdevelopmentofelectronictechnologytomicrocontroller-basedcontrolcircuithavemanyadvantagesofsmallsize,lowcost,simplestructure,processing,easycontrol.Thismakesitmorewidelyusedmicrocontroller.Thelevelcontrolisthecommonparametersofmodernindustry,withadvantageofdirectobservation,easytom

5、easure,processtimeconstantsmall.ThissystemusesAT89C51microcontrollerasthemaincontroller.Itcanthroughthesensortodetectwaterlevel,anditcanautomaticallyadjusttheheightofliquidlevelthoughtthecontrolcircuit.TheactualwaterlevelcandisplayfromtheLCD.Andhavesomelevelalarm.Keywords:Villagelow-costSingle-chipt

6、estingintelligentwaterlevelcontrol.目錄第1章前言41.1 農(nóng)村家用自來水的現(xiàn)狀41.2 本設(shè)計的和意義和主要內(nèi)容第2章總體方案擬定52.1 系統(tǒng)功能要求52.2 系統(tǒng)的工作原理5第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計63.1 液位檢測部分63.1.1 傳感器73.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器73.2 數(shù)字控制部分93.2.1 核心芯片80C51單片機93.2.2 液位數(shù)碼顯示器113.3 控制驅(qū)動部分143.3.1 繼電器與電動機153.3.2 手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)163.3.3 自動報警電路16第4章系統(tǒng)軟件的設(shè)計174.1 軟件設(shè)計流程圖184.2 水位檢測的主程序18總論22

7、致謝22參考文獻23第1章前言單片機有著價格低廉，集成度高，處理功能強，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，這使得單片機的應(yīng)用更為廣泛，因此就有可能比較普遍地應(yīng)用微機來控制各類電路，使各種新穎的、高性能的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電路的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，使電路的性能更符合要求，還可以制造出各種便于控制的新型電路，使電子控制出現(xiàn)新局面。在此我們尋求用單片機設(shè)計的農(nóng)村家用自來水自動控制系統(tǒng)。1.1 農(nóng)村家用自來水的現(xiàn)狀隨著中國農(nóng)村經(jīng)濟的巨大發(fā)展，帶來了農(nóng)民生活水平的巨大提高，現(xiàn)在的農(nóng)村家庭普遍都在使用簡單的水塔式自來水供水方式，這樣的供水系統(tǒng)極大的方便了農(nóng)民的家常用水，由于其只安裝于個人家

8、庭中使用，為了節(jié)約成本所以目前這樣的系統(tǒng)普遍只是手動操作抽水用的電動機開關(guān)，水用完打開開關(guān)，水滿了則關(guān)閉開關(guān)，要人不間斷的監(jiān)測，這樣一來這樣的自來水用起來又不方便了，會出現(xiàn)斷水現(xiàn)象或水溢出等現(xiàn)象，極大的造成人力和電力及其他資源的浪費。這種手動家用自來水系統(tǒng)的主要組成部件和結(jié)構(gòu)有抽水用的水泵電動機、控制開關(guān)、水管、放在樓面頂層的不銹鋼蓄水桶，結(jié)構(gòu)簡易、成本低、維護簡單簡易。通過控制水泵電動機的開關(guān)來對水桶加水，水用完打開開關(guān)，水滿了則關(guān)閉開關(guān)，需要人不斷的對它進行檢測，造成了人力的極大浪費，效率低。1.2 本設(shè)計的意義和主要內(nèi)容農(nóng)村家用自來水的使用是隨著農(nóng)民朋友的生活水平的提高才興起的，可以說目

9、前農(nóng)村這種自來水自控方面還是空白的。但市場上的液位控制系統(tǒng)由于其相對農(nóng)民目前的狀況是很難適用的，我們尋求的是一種適用普通農(nóng)村家庭個體使用的一種控制系統(tǒng)，要求此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要簡單、維護起來要簡便、操作起來容易、適用性強、節(jié)省勞動力，最重要的是成本低廉性能好。所以農(nóng)村家用自來水自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)的關(guān)鍵是要盡量的節(jié)約成本，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以單片機為基礎(chǔ)的控制電路有著體積小，價格低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，處理功能強，易于控制等優(yōu)點，這使得單片機的應(yīng)用更為廣泛，單片機以其控制精度高，性能穩(wěn)定、可靠，設(shè)置操作方便，造價低等特點，應(yīng)用到液位系統(tǒng)的控制之中，不但保證了系統(tǒng)的準確性和可靠性，而且增強了人機交互的能

10、力，因此在此我們希望尋求用單片機設(shè)計的一種普遍適用于普通農(nóng)村家庭的低成本高性能容易操作的手動與自動控制的這樣一個家用自來水控制系統(tǒng)。從價格、性能、穩(wěn)定性等方面與電腦控制、PLC控制和其它類型的單片機控制比較，MCS-51單片機具有體積小，低功耗、價格低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，處理功能強，易于控制、可靠性高等優(yōu)點，這使得單片機的應(yīng)用更為廣泛。因此我們在計中系統(tǒng)采用AT89C51單片機為主控制器，通過液位傳感器來檢測水位的高度，傳感器檢測到的電壓信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送單片機處理，通過控制電路來自動調(diào)節(jié)液位的高度，并可由LED顯示實際水位與檢測的水位高度，具有一定的水位報警功能。第2章總體

11、方案擬定我們通過在蓄水桶中安裝液位傳感器，傳感器檢測到水桶中的液位高度，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換把數(shù)據(jù)傳送到單片機，經(jīng)過單片機的處理，把當前的液位值通過LED顯示器顯示出來，并與所設(shè)定的液位值比較來控制是否需要接通與關(guān)閉水泵。同時我們增設(shè)自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，用來實現(xiàn)手動控制。2.1 系統(tǒng)功能要求在設(shè)計中我們采用8051單片機為核心芯片，輔助于相關(guān)硬件電路，通過液位傳感器將檢測到的信號變化轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送給單片機，通過8051單片機的運算控制，從而使此自動系統(tǒng)具有監(jiān)測到水位、顯示水位、電動機運行情況、是否正在加水及能夠簡單顯示出故障情況等功能，同是也具有手動操作功能。

12、2.2 系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)的硬件組成部分包括液位檢測部分、數(shù)字控制部分、控制驅(qū)動部分，而通過軟件的設(shè)定值來實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動控制的實現(xiàn)。系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，通過液位傳感器對水桶水位的檢測，傳感器檢測到的電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)化后的數(shù)字信號送單片機處理，處理后的數(shù)據(jù)送數(shù)碼顯示，并將其與相應(yīng)的液位設(shè)定值對比，當水桶水位低于用戶設(shè)定的值時，系統(tǒng)自動打開水泵給水桶加水；當水位到達設(shè)定值時，系統(tǒng)自動關(guān)閉水泵；如果水桶水位低于用戶設(shè)定的值時或到達設(shè)定值時水泵沒有動作，則發(fā)出故障警報。其工作原理圖如下：第3章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計整個供水結(jié)構(gòu)圖如下：液位感應(yīng)翳3.1 液位檢測部分此部分

13、應(yīng)包括傳感器電路、A/D采集轉(zhuǎn)換接口電路。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。A/D采集轉(zhuǎn)換接口電路是模擬信號源與計算機或其它數(shù)字系統(tǒng)之間聯(lián)系的橋梁，它的任務(wù)是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便數(shù)字系統(tǒng)進行處理、存儲、控制和顯示。3.1.1 液位傳感器設(shè)計傳感器的種類很多，有溫度傳感器，加速度傳感器，光學傳感器，壓力傳感器的，本設(shè)計采用B2119壓阻式壓力傳感器來對液位進行控制，在把檢測的電信號通過ADC080

14、9俞入至U單片機進行分析，再由LED進行顯示和單片機控制，實行對液位的報警。壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件。這種壓力傳感器精度高、工作可靠，容易實現(xiàn)數(shù)字化，比應(yīng)變式壓力傳感器體積小而輸出信號大。它是目前壓力測量中使用最多的一種傳感器。壓阻式壓力傳感器是用集成電路工藝技術(shù)，在硅片上制造出四個等值的薄膜電阻，并組成電橋電路，當不受壓力作用時，電橋處于平衡狀態(tài)，無電壓輸出；當受到壓力作用時，電橋失去平衡，電橋輸出電壓。電橋輸出的電壓與壓力成正比例。其工作原理圖如圖2所示。圖2壓阻式壓力傳感器原理圖3.1.2 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器由于傳感器輸出的是模擬量，而單片機只能處理數(shù)字量

15、，所以必須把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能在單片機中對數(shù)據(jù)進行進一步的處理。A/D是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，把由傳感器傳來的液位控制的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后再通過8051單片機的分析處理進行LED顯示和液位的報警。用導(dǎo)線連接傳感器的輸出至ijADC0809A/D專換器的IN-0。在設(shè)計中使用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADC0809是8通道8位CMOSS次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)有模擬量通道選擇開關(guān)及相應(yīng)的通道鎖存、譯碼電路，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由三態(tài)鎖存器輸出，由于片內(nèi)沒有時鐘需外接時鐘信號。芯片的引腳如圖，各引腳功能如下：IN0IN7:八路模擬信號輸入端。ADD-AADD-BADD-C三位地

16、址碼輸入端。CLOCK外部時鐘輸入端，CLOCK俞入頻率范圍在101280KHz典型值為640KHz此時A/D轉(zhuǎn)換時間為100us。51單片機ALE直接或分頻后可與CLOCKS連。D0-D7:數(shù)字量卒出端。OEA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，當OE為高電平時，允許A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果從D0-D7輸出。ALE:地址鎖存允許信號輸入端。八路模擬通道地址由A、B、C輸入，在ALE信號有效時將該八路地址鎖存。START啟動A/D轉(zhuǎn)換信號輸入端，當START端輸入一個正脈沖時，將進行A/D轉(zhuǎn)換。EOCA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC輸出高電平。Vref(+)、Vref(-):正負基準電壓輸入

17、端?；鶞收妷旱牡湫椭禐?5V。為實現(xiàn)8路模擬通道能有條不紊地工作，首先通過地址譯碼鎖存器選通所要開通的8路模擬通道中的一路開關(guān)，將模擬信號送入A/D轉(zhuǎn)換器中實現(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)放到三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器中等待CPU來取，取后由CPU啟動新一次的地址譯碼，重復(fù)以上完成新一次的A/D轉(zhuǎn)換。ADC08095片提供了高轉(zhuǎn)換速度、高精密度、環(huán)境影響小和低功耗等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。下圖為ADC0809K片的引腳圖。圖3-1ADC0809芯片的引圖圖3-2A/D采集轉(zhuǎn)換接口電路ADC0809勺工作過程如下：首先用指令選擇0809的一個通道，當執(zhí)行MOVDPTRA時，產(chǎn)生一個啟動信號給STAR

18、TS腳送入脈沖，開始對選中通道轉(zhuǎn)換。當轉(zhuǎn)換結(jié)束后發(fā)出結(jié)束信號，置EOC卻為高電平，該信號可作為中斷申請信號；當讀允許信號到，OE斷油高電平，則可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。利用MOVA,DPTR把該通道轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到A累加器中。3.2 數(shù)字控制部分數(shù)字控制部分它要完成顯示控制及水泵電動機工作時無水泵出或水管液位不變化時報警等功能。單片機選用了INTEL公司的8位單片機AT89C51采用最小應(yīng)用系統(tǒng)。利用傳感器檢測，然后轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號送到單片機進行液位高度的判斷，再輸出對應(yīng)的液位高度值并在LED顯示出。3.2.1 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

19、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。CP見它的核心設(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ATME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4KEPR0M因為系統(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM!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LED數(shù)據(jù)顯示，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護，使整個

20、系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。系統(tǒng)的原理是采用液位傳感器測量液體的液位值,通過單片機的轉(zhuǎn)換與分析在LED1顯示及卒出控制；根據(jù)當前的液位值決定是否進行開關(guān)水泵，以及是否到達危險高、低水位，需要關(guān)閉閥門。1P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P078051INT1P20INT0P21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27X1X23923833/-43653563433783213廣2112n2215232414253126271928189RESETRXD101117電TXDRDALE/PWrpsen30Q29圖3-3

21、8051引腳圖上圖是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)EPRO眇寫程序時，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)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10p-30P。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

22、路，外接晶振和電容組成振蕩器。輸入輸出（I/O）弓唧：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口為程序存儲器擴展口的高八位地址總線口，P1口為輸入/輸出口。Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24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

23、數(shù)器PC指向0000HP0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H,其它專用寄存器被清“0。RESE礎(chǔ)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。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工彳寄存器R0-R7）的狀態(tài)。8051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。止匕外，RESET/Vd還是一復(fù)用腳，W掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM勺數(shù)據(jù)不丟失，此設(shè)計采用自動復(fù)位電路。VccVcc22u1K上電自動復(fù)位手動復(fù)位電路圖3-4復(fù)位電路Pin30:ALE/當訪問外部程序器時，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

24、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，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點,當訪問外部程序存儲器，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:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，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賣入并執(zhí)行。在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。3.3.2顯示接口技術(shù)單片機應(yīng)用統(tǒng)中，不僅需要進行測控和計算，同時也要將一些測控信息顯示出來，提供實時的數(shù)據(jù)或圖形結(jié)果，以便于掌握系統(tǒng)的狀態(tài)并進行分析處理。目前在單片機中

25、最常用的有數(shù)碼顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）。在此選用成本低廉、使用簡單的數(shù)碼顯示器。LED顯示器是單片機應(yīng)用中最常用的輸出部件，它是由若干發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光，不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。用LED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、壽命長的特點。LED（發(fā)光二極管）最早出現(xiàn)在19世紀60年代，現(xiàn)在我們可以經(jīng)常在電氣和電子設(shè)備上看到這些二極管作為指示燈來用。LED就是一種半導(dǎo)體元件，其電氣性能與普通二極管相同，不同之處在于當給LED通電流時，它會發(fā)光。由于LED是固態(tài)的，所以它能延長傳感器的使用壽命。因而使用

26、LED的光電傳感器能被做得更小，且比白熾燈傳感器更可靠。不像白熾燈那樣，LED抗震動抗沖擊，并且沒有燈絲。另外，LED所發(fā)出的光能只相當于同尺寸白熾燈所產(chǎn)生光能的一部分。1 .數(shù)碼管顯示原理數(shù)碼管是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0-9、字符A-F,H,L,P,R,U;Y,“一”及小數(shù)點”.”。數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。數(shù)碼管又分為共陰極（如圖4-13a）和共陽極（如圖4-13b）兩種結(jié)構(gòu)。以共陰極管為例來論述其原理：共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它

27、管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。cdcdp）其利鍛b）其陽極c）irwiew圖3-5數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對照圖3-5（a）,字型碼各位定義為：數(shù)據(jù)線DOta字段對應(yīng)，D1與b字段對應(yīng)，依此類推。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為O表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段亮。2 .顯示接口設(shè)

28、計對于多位LEDR碼管并用的情況，一般有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示驅(qū)動方式。靜態(tài)顯示接口簡單，只需較小的驅(qū)動電流就可以獲得較高的顯示亮度，但是當LED數(shù)量比較多時，需要很多的1/0線，對硬件資源的要求比較苛刻，所以在此選用動態(tài)顯示的方式。動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的1/0口控制；各位的位選線由另外的1/0口線控制。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可

29、使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省1/0口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單。4位7段LED動態(tài)顯示器電路如下圖：為了實現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段碼（字形代碼）的輸入之外，還要對顯示器加上位的控制，這就是通常所說的段控和位控。因此，多位LED顯示器接口電路需要有兩個輸出口,其中一個用于輸入8條段控線（字形代碼），另一個用于輸入位控線（位碼），位控線的數(shù)目與LED顯示器的位數(shù)相同。系統(tǒng)中采用專用鍵盤/顯示器接口芯片8279實現(xiàn)顯示器接口，Inte

30、l8279是一種通用可編程鍵盤/顯示器接口芯片，它能完成鍵盤輸入和顯示兩種功能。以下即是8279實現(xiàn)顯示器功能的接口電路：3.3控制驅(qū)動電路部分控制電路部分主要有電動機、繼電器組成，利用繼電器的功能來完成電路部分的控制驅(qū)動，而繼電器由單片機的輸出接口輸出的信號來控制，當其輸出符合繼電器的要求時繼電器閉合水泵電動機運轉(zhuǎn)給蓄水桶加水，當沒信號輸入時電動機斷電，控制驅(qū)動電路原理圖如下：QS1QS2手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕開關(guān)KSKM繼電器控制驅(qū)動電路原理圖3.3.1 繼電器、電動機設(shè)計控制驅(qū)動電路主要電動機、繼電器及相應(yīng)的元件構(gòu)成，它根據(jù)電路的實際需要來控制電機的啟動、停止，從而能自動地控制液位的高度

31、。直流繼電器接口圖繼電器的動作由單片機8051的P2.2端控制。P2.2端輸出高電平時，繼電器J吸合；P2.2端輸出低電平時，繼電器釋放。3.3.2 手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用是：當手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)打在自動擋是，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)時，整個供水系統(tǒng)由單片機自動控制；當手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)打在手動擋時，系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，按下電動機運轉(zhuǎn)按鈕時，水泵工作，按鈕指示燈亮，開始抽水，再按下電動機運轉(zhuǎn)按鈕時，指示燈熄滅，水泵停止工作其整個控制面板如下圖：3.3.3 自動報警電路如果水桶水位低于用戶設(shè)定的值時或到達設(shè)定值時水泵沒有動作，則發(fā)出故障警報。其具體故障報警功能根據(jù)雙色二極管的顯示可分為

32、：首先介紹一下雙色二極管的功能和用法。如下圖所示，1個雙色二極管有3個引腳，引腳1、2均為信號“+”端，引腳3為GNW（信號“一”端）。引腳電平（TTL電平）與LED顯示顏色下表所示（雙色二極管功能表）：引腳1接P2.2引腳2接電動機感應(yīng)輸出二極管狀態(tài)00熄火01綠色10紅色11混合色雙色二極管外觀圖綠色一一如是系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，則繼電器發(fā)生故障；如果系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，表明水泵正在加水。紅色一一如是系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，則繼電器或電動機發(fā)生故障；如果系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，表明水泵沒有工作?；旌仙灰蝗缡窍到y(tǒng)處于自動狀態(tài)，則表明系統(tǒng)正常；如果系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，表明水泵正在加水。第4章系統(tǒng)軟件的設(shè)計系統(tǒng)的

33、運算與控制必須靠軟件支持，系統(tǒng)硬件組態(tài)完后，根據(jù)I/O地址分配和功能要求便可以進行軟件編程。軟件編程是系統(tǒng)完成控制的一個重要部分。系統(tǒng)軟件程序主要完成初始化工作，輸入輸出控制，子程序主要完成數(shù)據(jù)采集處理的功能包括采集的液位數(shù)據(jù)與給定的液位值的比較，是否需要報警，以及處理完成顯示部分。在該系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計中，第一部分主要是對流程圖的介紹，其中包括了對水位的檢測，對補水泵的控制開和關(guān)，以及補水泵是否正常工作的報警；第二部分是系統(tǒng)工作程序的編程內(nèi)容，程序段主要實現(xiàn)啟動ADC0809專換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號，水位檢測，控制水泵電動機的運行等功能。4.1 軟件設(shè)計流程圖本軟件流程圖設(shè)計簡易合

34、理，方便易于操控，水位運行穩(wěn)定、控制品質(zhì)良好、控制效果明顯改善，同時大大提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了水體液位方面作業(yè)的穩(wěn)定運行。下圖即為軟件設(shè)計流程圖：YNNN4.2 水位檢測的主程序這是編制匯編語言程序最為重要的一步?？梢詤⒄樟鞒虉D按照一般的匯編步驟進行，主要實現(xiàn)啟動ADC0809專換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號的，水位檢測，控制水泵電動機的運行等功能，程序如下:Z8279EQU8701H;8279狀態(tài)/命令口地址D8279EQU8700H;8279數(shù)據(jù)口地址右邊輸入八位字符顯示外部譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖掃描速率消除顯示RAM設(shè)定的將要寫入的顯示RAMfe址LEDMODEQU10H；

35、LEDFEQEQU36HLEDCLSEQU0D1HLEDWR0EQU80HD0809EQU8000H;通道0地址LEDDBufEQU40H;顯示數(shù)據(jù)緩沖SetTempEQU50H;設(shè)定液位緩沖CurTempEQU51H;測得液位緩沖TOHEATBITP2.2;水泵控制端ORG0000HJMPSTARTORG0100HSTART:MOVLEDDBuf,#12HMOVSP,#80HLCALLINIT8279MOVSetTemp,#50;設(shè)定液位50LMLOOP:MOVDPTR,#D0809MOVA,#0MOVXDPTR,ALCALLDELAYMOVB,#800;ADHEX*800/256MULAB

36、MOVA,BMOVCurTemp,AMOVB,#100;DIVABMOVLEDDBUF+2,AMOVA,BMOVB,#10DIVABMOVLEDDBUF+1,AMOVA,BMOVLEDDBUF,ALCALLDISPLAYLCALLCONTROLACALLDELAYLJMPMLOOPCONTROL:MOVA,CurTempMOVB,SetTempDECBDECBSUBBA,BJNCGOONHEAT:SETBTOHEATSJMPTORETGOON:MOVA,CurTempMOVB,SetTempINCBINCBSUBBA,BJCTORETCLRTOHEAT;TORET:RETINIT8279:;8

37、279PUSHDPH;拆開顯小加水停止加水初始化子程序保存現(xiàn)場延時置8279工作方式置鍵盤掃描速率清除LED顯示PUSHDPLPUSHACCLCALLDELAY;MOVDPTR,#Z8279MOVA,#LEDMODMOVXDPTR,AMOVA,#LEDFEQMOVXDPTR,AMOVA,#LEDCLSMOVXDPTR,A延時恢復(fù)現(xiàn)場LCALLDELAYPOPACCPOPDPLPOPDPHRET；顯示字符子程序輸入：R4,位置R5,值DISLED:PUSHDPH;保存現(xiàn)場PUSHDPLPUSHACCMOVA,#LEDWR0;置顯示起始地址ADDA,R4;加位置偏移量MOVDPTR,#Z8279MOVXDPTR,A;設(shè)定顯示位置MOVDPTR,#LEDSEG;置顯示常數(shù)表起始位置MOVA,R5MOVDPTR,#D8279MOVXDPTR,A;顯示數(shù)據(jù)POPACC;恢復(fù)現(xiàn)場POPDPLPOPDPHRETDISPLAY:MOVR0,#LEDDBUFMOVA,R0MOVR5,AMOVR4,#4LCALLDISLEDINCR0INCR4MOVA,R0MOVR5,ALCALLDISLEDMOVR5,#11H顯示L延時子程序保存現(xiàn)場MOVR4,#1LCALLDISLEDRETDELAY:;PUSH0;PUSH1MOV0,#0HDELAY1:MOV1,#0HDJNZ1,$DJNZ0,DELAY1