基于单片机的水箱液位监测控制系统设计(编辑修改稿)

基于单片机的水箱液位监测控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

入时候，需要写“ 1”，那么它里面的那个上拉电阻器就会把端口拉到高并会在某一个脚的外面的信号变低后输出 错误 !未找到引用源。 ，如果它在用作输出的时候它吸取电流可以带动 4个门电路。 P2口 具有八位两个方向的 IN/OUT 接口，它里面有一个上拉电阻器，在用作输入时候，需要写“ 1”，那么它里面的那个上拉电阻器就会把端口拉到高并会在某一个脚的外 面的信号变低后输出 错误 !未找到引用源。 ，如果它在用作输出的时候它吸取电流可以带动 4个门电路。 P3口 具有八位两个方向的 IN/OUT 接口，它里面有一个上拉电阻器，在用作输入时候，需要写“ 1”，那么它里面的那个上拉电阻器就会把端口拉到高并会在某一个脚的外面的信号变低后输出 错误 !未找到引用源。 ，如果它在用作输出的时候它吸取电流可以带动 4个门电路。 RST 它是一个复位端口。 ALE /PROG 外部程序或数据被访问的时候 ALE会输出一个脉冲存住地址的低八位 bit并跳过一个信号，就算在不访问外部 储存器的情况下 ALE这个端口也能输出一个以 1/6频率的脉冲。 /PSEN 它在输出两个脉冲时有效，其是对外部的程序读取指令时的一个信号，当是外部数据被访问的时候，信号不会被产生出来。 EA/VPP 当要被访问时必须要经过它的允许，例如在一般情况下会把 EA 与地相接，因为在EA端保持低电位时 CPU就可以访问的地址为 0000H— FFFFH。 XTAT1 晶振输入端。 XTAT2 晶振输出端。 在 AT89C51 单片机中， P3 口除了作为一个可编程的输入输出接口外还有另外一个非常重要的作用，其 P3 口另外一个 作用如表 32 所示。 表 32 P3 口第二功能 串行输入口 定时／计数器 0 串行输出口 定时／计数器 1 中断 0 写数据选通 中断 1 读数据写通 9 前置放大器电路 在本次设计中采用的是 LM358 运算放大器，它在传感器放大、工业控制等场合中是我们常常用到的双运放放大器，在双电源或单电源时都能够对它正常的适用。 其引脚功能图如 32 所示。 它具有 2 个输出、 4 个输入、 1 个电源、 1 个接地 8 个引脚。 图 32 LM358引脚功能图 LM358 它的参数由表 33 所示。 表 32 LM358 参数 基极直流 45nA 输入电压 失调电流 50nA 共模抑制比 80d 失调电压 电源 抑制比 100dB 在本次系统的设计中由 LM358 所构成的前置运算放大电路是把电容式变送器所采集到的液位信息（ 420mA）经过 260Ω的电阻转变为 05V 的电压。 其电路图如图 33 所示。 LM358 里的输出端与模数转换的 ANALOPG IN 相连接。 图 33 前置放大器电路 10 A/D 转换器电路 A/D 转换器 又叫模数转换器，在这里它是实现把电压值变为单片机能识别的二进制信号。 随着技术的发展，大量功能各异的模数转换器也相应的被研发出来，根据它的工作特性可将其为直接型和间接型。 在本次系统中采用的是 10 位串行输出、逐次比较型的模数转换器 TLC1549。 它具有两个数字输入端，一个片选（ /CS）、 1 个 I/O CLOCK 端口、 1 个 DATA OUT 输出口，其最大误差仅为。 在工作时具有 6 个工作模式，其中四个快速模式和两个慢速模式，其中模式一是最常用的工作模式，它是 10 个时钟周期转换并且片选为高。 其具体的引脚功能图如图 34 所示。 图 34 TLC1549 TLC1549 在工作当中有四种工作模式，在本次设计中， TLC1549 采用模式一，模式一为快速工作模式，在这个工作方式当中片选变为高电平，在连续一段时间里每次传输的总是十个时钟脉冲。 DATA OUT 会随着片选的开始和结束脱离或恢复到高阻态，在 DATA OUT 恢复到高阻态时是在固定的时间内。 其中，在片选上升沿禁止 I/O CLOCK 端需要一个启动时间和两个内部系统时钟周期 [4]。 其时序图如图 35 所示。 图 35 TLC1549 模式一时序图 11 在这个模块电路设计如图 36，其中 TLC1549 中片选（ /CS）端连接到 口上，在数据输出时片选（ /CS）为高电位，当片选 (/CS)从高电位变为低电位时，器件回到初始的状态，但是在输出寄存器中仍然保存得有上次的结果。 I/O CLOCK端口连接单片机 端口上，在软件编程时会使系统产生一个时钟信号。 数据输出段（ DATA OUT）连接在 口上，经过前置运算放大器处理后的 05V 电压与 ANALOG IN 端相连接。 图 36 A/D转换电路图 上图中运用 LM3365 与 TLC1549 相连接。 其 LM336 功能引脚图如图 37 所示， LM3365 内部是一个恒压源电路，它与 TLC1549A/D 转换器的 REF+引脚和 REF引脚并连，它为 TLC1549 提供一个 5V 的基准电压，基准电压其功能是为 A/D 转换提供了一个绝对电压，和输入的值相比较以确定适当的数字信号输送。 图 37 LM3365 晶 振 其设计的电路如 38 图所示，与单片机的晶振输入端和输出端相连接，它是由两个电容和一个振荡器构成，其工作原理是在把交变电压施加到晶片上时，晶 12 片会因为机械变形而震动，而晶片的震动也会产生交变的电压，在这种变化在物理中我们称作 是压电效应。 单片机工作时必须要有它所提供的脉冲信号，这个信号决定系统工作的速度，在本次设计的系统中设计了一个符合 AT89C51 单片机标准的晶振频率 12MHz。 图 38 晶振 看门狗电路 在使用单片机工作过程中，往往受到一些条件的干扰而发生程序读取错误出现死循环等死机的情况，这种情况出现时会导致系统无法正常工作或者更加严重的后果。 那么，在系统运行时就需要一个“看门狗”来使系统出现不正常工作时进行重置。 “看门狗”工作原理是系统正常工作的时候会向它输送一个脉冲，当单片机死机时，则不会向它输送脉冲， 那么“看门狗”就会发送一个信号，让工作恢复正常。 在本次设计中的“看门狗”是以 IMP813 芯片为核心， IMP813 芯片在电路中起着计数器重定的工作。 假如在 1600ms 内 “看门狗”定时器没有被触发，那么 IMP813 引脚 WDO 将会输出一个低电位。 其具体设计的复位电路可以分为： （ 1）上电复位，上电复位的信号是由触发器产生，在产生时，它会对这个脉冲计时，当计时到达 秒后就会由复位发生器输送一个信号，这个信号就会让复位信号无效，若当电压小于 ，那么产生的这个脉冲则会使复位信号发生作用。 （ 2）手动复位 ， IMP813 的 /MR 引脚与地相连，这个引脚在与地相接不超过错误 !未找到引用源。 时会就会有一个复位过程。 （ 3）自动复位，自动复位是 IMP813 芯片的 WDI 的端口在 1600ms 内没有 13 被触发，则 WDO 引脚就会从高电位变为低电位，时间持续到 140ms 以上时，系统就会收到一个由 IMP813 芯片产生的复位脉冲。 在电路中 WDO 端口与 /MR 端口相连接， IMP813 中 RST 端口与单片机中的复位端口相连接， WDI 端口与单片机的 错误 !未找到引用源。 端口相连接，系统在正常工作时端口 错误 !未找到引用源。 会不断的 输出脉冲（软件中实现），如果发生单片机死机时，那么引脚 就会没有脉冲输出，使 IMP813 的 WD 在 产生低电平产生复位信号 [5]。 具体复位电路由图 39 所示。 图 39 IMP819电路设计 键盘电路 如图 310 所示，在本系统中采用三个独立键盘实现功能的切换和上下限加减的设置。 其 SW SW SW3 分别于单片机 、 、 相连接。 14 图 310 键盘 键盘有两种类型，一种是编码的按键，另一种是非编码的按键，其中非编码按键是通过指令编程来实现它的具体功能。 在单片 机的使用中，我们都是使用的是非编码的键盘，键盘与单片机之间是为线与的关系，在软件编程过程中需注意按键的消抖，以保证按键能正常的操作。 显示电路 在单片机的显示电路中常常用到 LED（数码管显示）和 LCD（液晶显示），然而由于 LED 显示寿命长、结构简单、耗能小等特点而被广泛的运用在各个行业之中。 如图 311 所示， LED 数码管为 8 段码数码管，其 8 段为 a、 b、 c、 d、 e、 f、g、 DP，在 8 段的数码管当中它具有 10 个端口，每个对其显示段都与其端口相对应，除了控制显示段的 8 个端口外还有两个公共端（ KK 或 AA）。 在我们用到的 LED 显示中，接线方式无非是共阳极就是共阴极，共阳极是把正极连接在一起，用负极来控制其亮灭，其共阴极接法与共阳极接法相反。 图 311 LED 数码管 在本设计中采用共阴极接线方式，并实现动态显示， 这种显示效果和电视的显示原理相同，其是利用在短时间内快速的更换播放内容来以此实现，让人们的视觉产生所以数码管都在变化错觉，它是用把 LED 的 8个数码段都一起连接，但是每个 LED 公共端口 COM 都是由 I/O 线单独控制，在轮流控制各个 LED 的 COM端口，让 LED轮流的点亮。 同时在设计显示电路时需要对电阻的 计算，其计算方法。