基于单片机的恒压供水系统的设计与实现

基于单片机的恒压供水系统的设计与实现内容摘要：

如图 ， NE555 定时电路 V0 口输出连续的脉冲信号至 RST，达到定时复位的效果。 电路使用电阻电容产生 RC 定时电路，用于设定脉冲的周 期和脉冲的宽度。 调节 RW或者电容 C，可以得到不同的时间常数。 脉冲宽度计算公式： TW =(R1+RW+R2)C 振荡周期计算公式： T=(R1+ RW+2*R2)C 从而通过控制振荡周期和脉冲宽度就可以控制定时时间。 内部结构图 图 NE555内部结 构 XXX 大学 毕业设计 11 图 NE555定时电路及工作波形 LED 数值显示 D/A 数值采集 D/A 数值反馈 LED 数值显示模块 数码管由 7 个发光二极管组成 ， 行成一个日字形 ， 它门可以共阴极 ， 也可以共阳极。 通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字 ， 这就是它的工作原理。 基本的半导体数码管是由 7 个条状的发光二极管（ LED）按图 1 所示排列而成的，可实现数字 0～ 9及少量字符的显示。 另外为了显示小数点，增加了 1 个点状的发光二极管，因此数码管就由 8 个 LED 组成，我们分 别把这些发光二极管命名为a,b,c,d,e,f,g,dp，排列顺序如下图。 图 共阴数码管引脚图 XXX 大学 毕业设计 12 数据采集 A/D 转换电路 a. AD0809 的逻辑结构 ADC0809 是 8位逐次逼近型 A/D转换器。 它由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成 ，如图。 多路开关可选通 8个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才 可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 图 AD0809内部结构 b. AD0809 的工作原理 IN0－ IN7： 8 条模拟量输入通道 ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是 0－ 5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路 [6]。 c. AD0809 转换电路 电路见图 ，主要由 AD 转换器 AD0809，频率发生器 SUN7474，单片机 AT89S51及显示用数码管组成。 AD0809 的 启动方式为脉冲启动方式，启动信号 START 启动后开始转换， EOC 信号在 START 的下降沿 10us 后才变为无效的低电平。 这要求查询程序待 EOC无效后再开始查询，转换完成后， EOC 输出高电平，再由 OE 变为高电平来输出转换数据。 我们在设计程序时可以利用 EOC 信号来通知单片机（查询法或中断法）读入已转换的数据，也可以在启动 AD0809 后经适当的延时再读入已转换的数据。 AT89S51 的输出XXX 大学 毕业设计 13 频为晶振频的 1/6（ 2MHZ）， AT89S1 与 SUN7474 连接经与 7474 的 ST脚提供 AD0809 的工作时钟。 AD0809 的工作频范围为 10KHZ1280KHZ,当频率范围为 500KHZ 时，其转换速度为 128us。 AD0809 的数据输出公式为： Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中 Vin 为输入模拟电压，Vout 为输出数据。 图 A/D转换电路 4 变频恒压调速供水系统软件设计 编程软件 C051 编译器介绍 现在比较流行的 51 系列编程软件 a. American Automation：编译器通过 asm 和 endasm 预处理选择支持汇编语言。 XXX 大学 毕业设计 14 b. IAR: 瑞典的 IAR 是支持分体切换的编译器。 c. Bso/Tasking：是 Intel， LSI， Motorola， Philips， Simens 和 Texas Instruments嵌入式系统的配套软件工具 d. Dunfield Shareware：非专业的软件包，不支持 floats， longs 或结构等 e. KEIL： KEIL 在代码生成方面处于领先地位，可以产生最少的代码。 它支持浮点或长整数、重入和递推。 使用单片机模式， KEIL 是最好的选择 f. Intermetrics：使用起来比较困难，要由可执行的宏语句控制编译、汇编和链接，且选项很多。 编译器的算法技术支持（ float 和 long）很重要。 生成代码的大小比编译速度重要，这里 KEIL 具有性能领先、紧凑的代码和使用方便等优点，所以本系统用 KEIL 编译器 [7]。 KEIL 编译器 KEIL 开发工具套件可用于编译 C 源程序、汇编源程序、链接和定位目标文件及库，创建 HEX 文件以及调试目标程序。 a. uVision2 for Windows： 是一个集成开发环境。 它将项目管理、源代码编辑和程序调试等组合在一个强大功能的环 境中。 b. CX51 国际标准优化 C 交叉编译器：从 C 源代码产生可重定位的目标模块。 c. AX51 宏汇编器：从 8051 汇编源代码产生可重定位的目标模块。 d. BL51 链接器 /定位器：组合有 CX51 和 AX51 产生的可重定位的目标模块，生成绝对目标模块。 e. LIB51 库管理器：从目标模块生成链接器可以使用的库文件。 f. OH51 目标文件至 HEX 格式的转换器：从绝对目标模块生成 Intel HEX 文件。 g. RTX51 实时操作系统：简化了复杂的实时应用软件项目的设计 [8]。 单片机资料 单片微 型计算机简称为单片机，有称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。 单片机是 70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是 CPU、 RAM、 ROM、 I/O 接口和中断系统于同一硅片的器件。 80年代以来，单片机发展迅速，各类新产品不断涌现，出现了许多高性能新型机种，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。 ALE/PROG 地址锁存控制信号：在系统扩展时， ALE 用于控制把 P0 口的输出低 8 位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。 ALE 与 74LS373 锁存器的 G 相连接，当 CPU对外部进行存取 时，用以锁住地址的低位地址，即 P0 口输出。 ALE 有可能是高电平也有可能是低电平，当 ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储XXX 大学 毕业设计 15 器时， ALE 信号负跳变（即由正变负）将 P0 口上低 8位地址信号送入锁存器。 当 ALE是低电平时， P0 口上的内容和锁存器输出一致。 在没有访问外部存储器期间， ALE 以 1/6 振荡周期频率输出（即 6 分频），当访问外部存储器以 1/12 振荡周期输出（ 12分频）。 当系统没有进行扩展时 ALE 会以 1/6 振荡周期的固定频率输出，因此可以做为外部时钟，或者外部定时脉冲使用。 PORG 为编程脉冲的输入 端：在 8051 单片机内部有一个 4KB 或 8KB 的程序存储器（ ROM）， ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的，通过编程脉冲输入才能写进去的，这个脉冲的输入端口就是 PROG。 EA/VPP 访问和序存储器控制信号 a. 接高电平时： CPU 读取内部程序存储器（ ROM）。 扩展外部 ROM：当读取内部程序存储器超过 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）时自动读取外部 ROM。 b. 接低电平时： CPU 读取外部程序存储器（ ROM）。 在前面的学习中我们已知道，8031 单片机内部是没有 ROM 的，那么 在应用 8031 单片机时，这个脚是一直接低电平的。 c. 8051 写内部 EPROM 时，利用此脚输入 21V 的烧写电压。 RST 复位信号：当输入的信号连续 2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器 PC=0000H，即复位后将从程序存储器的0000H 单元读取第一条指令码。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引脚。 当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。 VCC：电源 +5V 输入 VSS： GND 接地。 AVR 和 pic 都是跟 8051 结构不同的 8 位单片机，因为结构不同，所以汇编指令也有所不同，而且区别于使用 CISC 指令集的 8051， 他们都是 RISC 指令集的，只有几十条指令，大部分指令都是单指令周期的指令，所以在同样晶振频率下，较 8051 速度要快。 ARM 实际上就是 32 位的单片机，它的内部资源（寄存器和外设功能）较 8051 和 PIC、AVR都要多得多，跟计算机的 CPU 芯片很接近了 [9]。 XXX 大学 毕业设计 16 软件的程序设计图 a. 主程序框图 图 主程序流程图。