20-单片机原理及接口技术课程设计(水库水位监测装置设计)wyc

20-单片机原理及接口技术课程设计(水库水位监测装置设计)wyc内容摘要：

脚，且并联两个 30pF 匹配电容使晶振起振。 晶振频率为 12MHz。 CPU 最小系统图 形成完整的 CPU 最小系统图 如图 本科生课程设计（论文） 7 E A / V P31X119X218R E S E T9I N T 012I N T 113T014T115P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 0 .039P 0 .138P 0 .237P 0 .336P 0 .435P 0 .534P 0 .633P 0 .732P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728RD17WR16P S E N29A L E / P30T X D11R X D10V C C40V S S20A T 8 9 S 5 2R4 7 0R1kSSWC4 0 u fV C CR E TC13 0 p fC23 0 p fY1 2 M H zXTAL1XTAL2 图 最小系统图 单片机最小系统 ,或者称为最小应用系统 ,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。 对单片机来说 ,单片机 +晶振电路 +复位电路 ,便组成了一个最小系统。 本科生课程设计（论文） 8 第 3章 水位监测装置 输入输出接口电路 设计 液位 传感器的选择 根据本次任务要求选择压力式水位传感器。 1）原理：根据压力与水深成正比关系的静水压力原理，运用压敏元件作传感器的水位 汁。 当传感器固定在水下某一测点时，该测点以上水柱压力高度加上该点高程，即可间接地测出水位。 压力式水位计是一种通过压力传感器及其有关的引压信号传输数据处理等装置来测定水位的仪器可有数字显示编码输出及自动记录的功能它可分为引压式和直接式两种记录特征可分为模拟过程线数字显示分时段记时打印磁带记录固态存贮微机处理等形式。 2）优点：测量精度高，价格相对低廉，安装简便，不需要建造水位井。 3）缺点：对泥沙含量大的水流，测量精度会受到影响，工作不稳定，压阻式有时飘、温飘，要定时率定。 水位监测装置 检测接口电路设计 A/D 转换器选择 在实际应用中，因串行 A/D 转换芯片具有占用单片机的引脚资源少，可以简化单片机系统，降低成本的优点，所以串行工作方式的 A/D 转换器在单片机系统中有着广泛的应用。 信号采集单元选用串行多路模数转换器 TLC0838 来实现。 TLC0838 为美国德州仪器公司推出的八通道 8 位逐次逼近模数转换器。 它具有与单片机接口连接简单，占用线路板体积较小，性价比较高的优点。 其采用取样 — 数据 — 比较器的结构，使用逐次逼近流程转换输入信号。 要转换的模拟通道的输入电压连到一个输入端与地比较 (单端输入 )或与另一个输入比较 (差分输入 )。 通过同单片机相连的串行数据电路传送控制命令，用软件进行通道选择和输入端配置。 输入配置在多路器寻址时序中进行。 串行输出可配置为标准移位寄存器或微处理器接口。 以 SPI 总线与单片机接口。 输入和输出均与 TTL 和 CMOS 兼容， 本科生课程设计（论文） 9 D G N D10V C C20NC19C H 67C H 23C O M9CS18C H 78SE13A G N D11R E F12D014C H 01S A R S15C H 34C H 56C L K16DI17C H 12C H 45T L C 0 8 3 8+5C2总失调整误差 177。 1LSB。 TLC0838 以 SIP 总线与单片机接口。 片选信号 CS 接 引脚，因为数据输入端 D1 和输出端 D0 在同一时间有一个为高阻，所以连在一起，接 ，串行数据时钟信号输入端 CLK接。 状态转换输出引脚 SARS连接 ，数据输出方式选择引脚 SE 连接。 A/D 转换器如图 图 TLC0838 工作过程如下：输入配置在多路器寻址时序中进行。 置 CS 为低，使所有逻辑电路使能，转换器初始化。 CS 在整个转换过程中必须置为低。 接着CLK 从单片机 口接收时钟，在每个时钟的上升沿 ； 由单片机 口输出的多路器地址通过 Dl 端移入多路器地址移位寄存器。 在每个时钟的 上升跳变时，Dl端的数据就移入多路器地址移位寄存器。 第一位为逻辑高，表示起始位。 紧接的 5 位是配置位，用来选择通道。 多路器地址选择模拟输入通道，也决定输入是单端输入还是差分输入。 在连续的每个时钟的上升跳变，起始位和配置位移入移位寄存器。 当起始位移入多路器寄存器之后，输入通道选通，转换器开始工作。 SARS 状态输出变高表示转换过程正在进行。 引脚 D1 在转换过程中与多路器的移位寄存器之间是关断的。 为使选定的通道稳定，在通道配置位输送完后，要隔一个时钟周期转换的数据才在时钟的下降沿从引脚 D0 输出数据至单片 机。 转换过程为采样比较器把从电阻梯形网络输出的逐次信号和输入模拟信号进 本科生课程设计（论文） 10 行比较。 比较器的输出指出模拟输入是大于还是小于电阻梯形网络的输出。 在转换过程中，转换数据同时从 D0 端输出，以最高位 (MSB)开头。 经过 8 个时钟后，转换完成， SARS 变为低。 TLC0838 的输出数据可从高位开始，也可从低位开始。 在 SE 为高时，数据先从最高到最低位输出，并将最低位保持在数据线上 ； 在 SE 为低时，数据从低位开始重新输出一遍。 在全 8 位分辨率下允许任意小的模拟电压编码间隔。 变换结果范围为 0FF。 为满足低温下系统正常工作的 要求，选用工业级 TLC0838 芯片，工作温度为 0℃ 5℃。 模拟量检测接口电路图 传感器、 CPU、 AD 转换器等电路连接图 如图 本科生课程设计（论文） 11 D G N D10V C C20NC19C H 67C H 23C O M9CS18C H 78SE13A G N D11R E F12D014C H 01S A R S15C H 34C H 56C L K16DI17C H 12C H 45T L C 0 8 3 8+5C21kR?R E S 2R?R E S 24 7 kD I O D E D I O D EC10 . 4 7 u fC?C A PA R ?O P A M P+5+54 7 kE A / V P31X119X218R E S E T9I N T 012I N T 113T014T115P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 0 .039P 0 .138P 0 .237P 0 .336P 0 .435P 0 .534P 0 .633P 0 .732P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728RD17WR16P S E N29A L E / P30T X D11R X D10V C C40V S S20A T 8 9 S 5 2 图 本科生课程设计（论文） 12 串行通信 电路设计 RS485 工业标准有许多优点，它可以在一个联机中连接多达 23 个接收及发送装置，连接长度更长达 1200m，短距离通信速度可以达到 10Mbit/s，同时 RS485收发芯片的价格较低，仅要 5V 电源供电，这可以大大简化系统中电源电路的设计。 根据规定，标准 RS485 接口的输入阻抗为 ≥12kΩ，相应的标准驱动节点数为32。 数据在 RS458 总线上传输，为了保证传输质量和传输距离，通常需要进行总线电平转换。 AT89C52 的输出高低电平是 5V和 0V，为了满足 RS485 的电平要求，需要外接接口芯片，进行电平之间的转换。 本系统把单片机的 TXD、 RXD 信号通过 MAX3O28 芯片把 TTL 电平转化为R458 电平。 使单片机的 TXD 与上位机的 RXD，及单片机的 RXD 与上位机的TXD 间接相连。 同时使两机共地，从而建立两机之间的通信。 MAX3082 具有故障保 护功能，工作电压 +5V，波特率为 ，静态电流为 375μA，具有收 /发器使能、低功耗关闭模式及速率限制功能。 8 引脚，。