液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第1章緒論 -1 - 第2章設(shè)計(jì)方案 -2 - 2.1方案舉例 -2 - 2.2方案比較 -3 - 2.3方案確定 -3 - 第3章硬件設(shè)計(jì) -4 - 3.1控制系統(tǒng) -4 - 3.1.1 AT89C51單片機(jī) -4 - 3.1.2 AT89C51的信號(hào)引腳 -6 - 3.1.3單片機(jī)最小系統(tǒng) -7 - 3.2感應(yīng)系統(tǒng) -8 - 3.3指示系統(tǒng) -9 - 3.4液位控制系統(tǒng) -10- 3.5電機(jī)與報(bào)警系統(tǒng) -11 - 第4章軟件設(shè)計(jì) -13 - 4.1延時(shí)子程序 -13 - 4.2感應(yīng)系統(tǒng)程序 -13 - 4.3指示系統(tǒng)程序 -14 - 4.4電機(jī)和警報(bào)系統(tǒng)程序 -14 - 4.5液位預(yù)選系統(tǒng)

2、程序 -15 - 4.6系統(tǒng)主流程圖 -17 - 第5章系統(tǒng)測(cè)試 -18 - 5.1仿真測(cè)試過(guò)程 -19 - 5.2仿真結(jié)果 -21 - 總結(jié) -22 - 致謝 -23 - 參考文獻(xiàn) -22 - 附錄1系統(tǒng)仿真電路 -25 - 附錄2源程序 -26 - 第1章緒論 21世紀(jì)，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì) 的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)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(lái)越快。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展， 它作為自動(dòng)控制中的一個(gè)核心器件在 小型自動(dòng)控制系統(tǒng)及信號(hào)采集方面已被廣泛應(yīng)用，技

3、術(shù)也相對(duì)成熟，向著CMO化、低功 耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)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(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由 模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能， 現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。 這種 軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)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(dòng)化程度低、調(diào)節(jié)精度差的缺點(diǎn)，已經(jīng)不符合當(dāng) 今高效、低耗、低勞動(dòng)強(qiáng)度的要求，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的污染。對(duì)于小型測(cè)控系統(tǒng)，一般可 采用以單片機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)。 下面將介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的液位

4、控制系統(tǒng)，可用于容器內(nèi)液體存儲(chǔ)，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(jī)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(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，還節(jié)約能源、利于環(huán)保。 第2章設(shè)計(jì)方案 2.1方案舉例 方案一：液體流入容量控制方式。對(duì)輸入容器的液體的管道進(jìn)行監(jiān)控， 根據(jù)流入體積 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(duì)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(duì)液體的傳輸情況。 在液體向容器內(nèi)部輸入時(shí)，通過(guò)對(duì)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(shí)，控制輸送液體的管道，使液流停止，最終達(dá)到目標(biāo)液位

5、。 方案二：簡(jiǎn)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(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)液位控制的功能。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心控制 器件，它除具有靈活強(qiáng)大的控制功能，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)液位的傳遞信號(hào)、控制液位到達(dá)的高 低實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 圖2-3基于單片機(jī)實(shí)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(hào)傳遞給單片機(jī)控制器。 控制指令：將控制信息傳遞給單片機(jī)，使液位到達(dá)預(yù)定位置。 顯示系統(tǒng)：經(jīng)過(guò)單片機(jī)辨別后，

6、顯示當(dāng)前系統(tǒng)工作和液位位置指示燈。 電機(jī)與報(bào)警控制系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)經(jīng)過(guò)信息處理后，決定是否啟動(dòng)電機(jī)和報(bào)警 2.2方案比較 方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。但是自動(dòng)化程度低，精度不高，控制響應(yīng)時(shí)間慢，且只 能單獨(dú)控制。 方案二結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。但精度不高，無(wú)法顯示，浪費(fèi)資源，自動(dòng)化程度低。 方案三不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，而且準(zhǔn)確度高，自動(dòng)化高，節(jié)省人力資源，更重要 的是利用單片機(jī)控制后，由于其擁有多個(gè)引腳，在為添加功能時(shí)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(shí)只要更改程序內(nèi)容就可以達(dá)到 相對(duì)應(yīng)目的，省時(shí)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(diǎn)以

7、及題目的基本要求和發(fā)揮要求，在本設(shè)計(jì)中，我采用了 第三種方案，即采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)液位控制的功能為我此次設(shè)計(jì)的方案。主控制器 AT89C51單片機(jī)與MCS5係列單片機(jī)產(chǎn)品兼容，內(nèi)部自帶有 4KB的Flash存儲(chǔ)器及256KB RAM單元，不需另外擴(kuò)展EEPRO及靜態(tài)RAM可以在線(xiàn)下載程序，易于日后的升級(jí)。 第3章硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總體思想是以單片機(jī)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(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作。硬件設(shè)計(jì)總體框圖如圖3-1所示。 圖3-1硬件設(shè)計(jì)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(hào)傳遞給單片機(jī)控制器。 指示

8、系統(tǒng)：經(jīng)過(guò)單片機(jī)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(jī)，使液位到達(dá)預(yù)定位置。 電機(jī)與報(bào)警控制電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)經(jīng)過(guò)信息處理后，決定是否啟動(dòng)電機(jī)和報(bào)警 3.1控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)控制主要為單片機(jī)控制。單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指集成在一個(gè)芯 片上的微型計(jì)算機(jī)，它的各種功能部件，包括 CPU存儲(chǔ)器、基本輸入/輸出接口電路、 定時(shí)/計(jì)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(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。 3.1.1 AT89C51 單片機(jī) 單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)芯片。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、價(jià)格 低等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要分支，

9、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(gè)領(lǐng)域。 ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C5仲片機(jī)采用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)工藝制 造，還帶有非易失性Flash程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能、低功耗的 8位CMO微處理芯 片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。其主要特點(diǎn)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(diǎn)有：256字節(jié)內(nèi)部RAM電源控制模式；時(shí)鐘可停止和恢復(fù)；空閑/掉電 模式；6個(gè)中斷源；4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；4個(gè)8位I/O 口；全雙工增強(qiáng)型TUAR 3個(gè)16位定 時(shí)/計(jì)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：02

10、4MHZ AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)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(jī)的核心，完成運(yùn)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(chǔ)器（內(nèi)部 RAM : AT89C51芯片中共有256個(gè)RAM單元，但其中后128 單元被專(zhuān)用寄存器占用，能作為寄存器供用戶(hù)使用的只是前 128單元，用于存放可讀寫(xiě)的 數(shù)據(jù)。因此通常所說(shuō)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指前 128單元，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)部RAM 內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(chēng)之為程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)部 ROM 以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或

11、計(jì)數(shù)功能, 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：AT89C5供有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 T0 T1 P0 P1 P2 P3 INTO INT1 x 圖3-2 AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 并行I/O 口： AT89C51共有四個(gè)8位的I/O 口（ PO、P1、P2、P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并 行輸入輸出。 串行口： AT89C51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串 行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，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(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿(mǎn)足控制應(yīng)用的需要。AT89C51 共有5

12、個(gè)中斷源，即外中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)。全部中斷分為高 級(jí)和低級(jí)共二個(gè)優(yōu)先級(jí)別。 時(shí)鐘電路：AT89C51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電 路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)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(gè)單片機(jī)芯片，但作為計(jì)算機(jī)應(yīng)該具有的基 本部件它都包括，因此實(shí)際上它已是一個(gè)簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)了。 3.1.2 AT89C51的信號(hào)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(qǐng)參見(jiàn)圖3-3。引腳 功能見(jiàn)表3-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

13、15 16 17 18 19 20 1 P1.0 VCC P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.48051 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RST/VPD P0.7 RXD P3.0 EA/VPP TXD P3.1 ALE/PROG INT0 P3.2 PSEN INT1 P3.3 P2.7 T0 P3.4 P2.6 T1 P3.5 P2.5 WR P3.6 P2.4 RD P3.7 P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 VSS P2.0 圖3-3 MCS -51引腳 39 38 37 36 35 34 33 3

14、2_ 31 30 _29_ 28_ 27 26 25 24 23 22 21 40 ALE在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控 制把P0 口輸出的低8位地址鎖存器鎖 存起來(lái)，以實(shí)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 的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作 引腳名稱(chēng) 引腳功能 P0.0P0.7 P0 口 8位雙向端口線(xiàn) P1.0P1.7 P1 口 8位雙向端口線(xiàn) P2.0P2.7 P2 口 8位雙向端口線(xiàn) P3.0P3.7 P3 口 8位雙向端口線(xiàn) ALE 地址所存控制信號(hào) PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA 訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)控制信號(hào) RST 復(fù)位信號(hào) XTAL1和 XTAL2 夕卜部晶體

15、引線(xiàn)端 Vcc +5V電源 Vss 地線(xiàn) 表3-1 AT89C51引腳功能 為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 PSEN :外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部 ROM寸PSEN有效（低電平），以實(shí) 現(xiàn)外部ROM單元的讀操作 EA :訪(fǎng)問(wèn)程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)EA信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM勺讀操作限定在外部程 序存儲(chǔ)器；而當(dāng)EA信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì)ROM勺讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可 延至外部程序存儲(chǔ)器。 RST復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期以上高電平即為有效，用以完 成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。 XTAL1和XTAL2外接晶體引線(xiàn)端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線(xiàn)端用于外接石 英晶體

16、和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 VSS地線(xiàn)。 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(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號(hào)數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)此數(shù)，因此就 需要給一些信號(hào)引腳賦以雙重功能。如果把前述的信號(hào)定義為引腳第一功能的話(huà)，則根據(jù) 需要再定義的信號(hào)就是它的第二功能。最常用的是P3 口線(xiàn)的第二功能詳見(jiàn)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(hào)名稱(chēng) P3.0 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 P3.1 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 P3.2 INTO 外部中斷0申請(qǐng) P3

17、.3 INT1 外部中斷1申請(qǐng) P3.4 T0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部 輸入 P3.5 T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部 輸入 P3.6 WR 外部RAM寫(xiě)選通 P3.7 RD 外部RAM賣(mài)選通 3.1.3單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，由單片機(jī)、時(shí)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(gè)模塊的初始化工作，讀取并處理時(shí)間、按鍵響應(yīng)、顯示等。 單片機(jī)的工作就是執(zhí)行用戶(hù)程序、指揮各部分硬件完成既定任務(wù)。單片機(jī)能夠工作的 最小電路還包括時(shí)鐘和復(fù)位電路。 時(shí)鐘電路位單片機(jī)工作提供基本始終，復(fù)位電路用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù) 到初始值。 單片機(jī)是一個(gè)負(fù)載的同步時(shí)

18、序電路， 為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的 時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信 號(hào)。時(shí)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(shí)鐘電路中晶 體振蕩器的頻率咼則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率就咼， 所以該系統(tǒng)米用12MHz晶振，工作周期為1us 無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí)， 還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。 單片機(jī)復(fù) 位是使CPUffi系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)， 并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工 作。本系統(tǒng)中采用的是12MHz晶振，時(shí)鐘頻率為12MHz每個(gè)機(jī)器周期為1us,需要加上 持續(xù)2us以上時(shí)間的高電平。 復(fù)位

19、電路有兩種形式：手動(dòng)按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，在本系統(tǒng)中采用的是手動(dòng)按鍵復(fù)位。 如圖3-4所示，R1、C3和KEY1組成系統(tǒng)手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。 1 01 C o X1 I L KEY1 .cn. O O 03 A 22IF fJCTALI PD.mDii KTAL2 Pd 陽(yáng) Dd PO-LDt PEUSMDS POJGftDS RST PDJMDT 陀卯伯 PSEM P23R11 ALE EA F26WU Bin F2.T15 mniHYh I m inrvn P12 P32/1MTH PM 加iiT廠 Pl.i PIS P35PT1 PIJ5 悶師廠 P LT P3.T/RD U1 7 圖3-4

20、單片機(jī)最小系統(tǒng) 11 5 35 23 3.2感應(yīng)系統(tǒng) 為了使單片機(jī)在液位情況不同時(shí)進(jìn)行判定， 從而決定工作情況，我們要給單片機(jī) 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(jī)，所以需要 在容器中放置能夠感應(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(jì)。 浮球液位計(jì)由浮球、插桿等組成。根據(jù)排開(kāi)液體體積相等原理浮于液面，當(dāng)容器 的液位變化時(shí)浮球也隨著上下移動(dòng)，由于磁性作用，浮球液位計(jì)的彈簧受磁性吸合， 把液面位置變化成電信號(hào)，通過(guò)磁耦合作用，使傳感器內(nèi)電阻成線(xiàn)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(hào)，傳供給控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)檢 測(cè)、控制和記錄。該儀器

21、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(lèi)常壓和承壓容器內(nèi)介質(zhì)液位的測(cè)量，尤其對(duì)于地下貯槽、貯罐的液位測(cè)量最為理想。 通過(guò)浮球液位計(jì)所傳出的電流信號(hào)， 傳遞給單片機(jī)。如圖3-5所示，P1.0、P1.1、 P1.2、P1.3為液位檢測(cè)信號(hào)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。 浮球鍛位僅恿鶻 ui XlALk 亂- PCJQO-O PC 帕E 1 PDRDZ PWEH P0SAy-); for(x=z;x0;x-); 其中Z為自定義函數(shù)，在調(diào)用時(shí)插入語(yǔ)句“ delay(z) ”即可啟動(dòng)延時(shí)，而其中的延時(shí) 時(shí)間為Z x 110

22、us。 4.2感應(yīng)系統(tǒng)程序 由硬件系統(tǒng)可知，單片機(jī)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(shí)低端的感應(yīng)器一定感應(yīng)到了液位， 所以端口會(huì)由于液位上漲依次接收到 電信號(hào)，相對(duì)應(yīng)得函數(shù)程序，流程及其相應(yīng)程序?yàn)椋?4.3 /液位無(wú)感應(yīng)無(wú)信號(hào)。 a 位有感應(yīng)信號(hào)。 Ila位、b位有感應(yīng)信號(hào)。 /a 位、b位、c位有感應(yīng)信號(hào)。 II四個(gè)液位檔均有感應(yīng)信號(hào)。 圖4-2液位感應(yīng)流程圖 液位和單片機(jī)工作指示燈的控制和通信的數(shù)據(jù)接入單片機(jī)的 P0端口。當(dāng)端口處于高 電平時(shí)指示燈就會(huì)變亮，而控制端口的高低電平就是單片機(jī)和其內(nèi)部的程序， 當(dāng)感應(yīng)到液 位信號(hào)后，作出對(duì)應(yīng)指令。 P0.4端口

23、的工作指示燈在單片機(jī)工作時(shí)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（P1=0 xf0） II 液位指感應(yīng)無(wú)信號(hào) 系統(tǒng)啟動(dòng) 燈D5亮 P0=0 xf0; II 只有工作指示燈亮 液位到達(dá) . 液位指示 if（P1=0 xf1） II a 位有感應(yīng)信號(hào) a位 燈D1亮 P0=0 xf1; II a 位扌曰示燈亮 ! 液位到達(dá) 液位指示 if（P1=0 xf3） II a 位、b位有感應(yīng)信號(hào) b位 燈D2亮 P0=0 xf3; II a 位、b位指示燈亮 液位到達(dá) 液位指示 if（P1=0 xf7） IIa 位、b位、c

24、位有感應(yīng)信號(hào) c位 燈D3亮 P0=0 xf7; II a 位、b位、c位指示燈亮 液位到達(dá) 液位指示 if （P仁=0 xff） II 四個(gè)液位檔均有感應(yīng)信號(hào) d位 燈D4亮 P0=0 xff; II 四個(gè)液位指示燈全亮 圖4-3指示燈系統(tǒng)流程圖 4.4電機(jī)和警報(bào)系統(tǒng)程序 單片機(jī)的P3.0、P3.1為電機(jī)和報(bào)警器的控制端口 ,利用程序語(yǔ)言將這兩個(gè)端口定義出 來(lái)，更為方便簡(jiǎn)單的控制，例： sbit P30=P3A0;/ 電機(jī)端口，將 P3.0 接口定義為 P30。 sbit P31=P3A1;/報(bào)警器端口，將P3.1接口定義為P31。 相應(yīng)端口為高電平時(shí)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)啟動(dòng)，報(bào)警器鳴叫，系統(tǒng)流程圖如

25、下: 電機(jī)指示 燈D6亮 啟動(dòng)電機(jī) 電機(jī)轉(zhuǎn) 報(bào)警器不 響 電機(jī)指示 燈D6滅 關(guān)閉電機(jī) 亠報(bào)警器響 P30=1;II電機(jī)指示燈D6亮，電機(jī)啟動(dòng) P31=0;II報(bào)警器不響 P30=0;II電機(jī)指示燈D6滅，電機(jī)停 P31=1;II報(bào)警器響 圖4-4電機(jī)和警報(bào)系統(tǒng)流程圖 4.5液位預(yù)選系統(tǒng)程序 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(hào)后, 通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)和報(bào)警器。流程圖如下： 圖4-5液位控制系統(tǒng)流程圖 a位控制： if(P1=0 xf1) /a 位有感應(yīng)信號(hào) P0=0 xf1; /a 位扌曰示燈亮 if(P20=0) / a 位預(yù)選開(kāi)關(guān)按下 P30

26、=0; / 電機(jī)停 P31=1; / 報(bào)警 b位控制： if(P1=0 xf3) / a 位、b位有感應(yīng)信號(hào) P0=0 xf3; / a 位、b位指示燈亮 if(P21=0) / b 位預(yù)選開(kāi)關(guān)按下 P30=0; / 電機(jī)停 P31=1; / 報(bào)警 c位控制： if(P1=0 xf7) / a 位、b位、c位有感應(yīng)信號(hào) P0=0 xf7; / a 位、b位、c位指示燈亮 if(P22=0) / c 位預(yù)選開(kāi)關(guān)按下 P30=0; / 電機(jī)停 P31=1; / 報(bào)警 if (P1=0 xff) /a 位、b位、c位、d位均有感應(yīng)信號(hào) PO=Oxff; /a 位、b位、c位、d位水指示燈全亮 P30

27、=0; P31=1; / / 電機(jī)停 報(bào)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(jiàn)附錄2 第5章系統(tǒng)測(cè)試 本設(shè)計(jì)的核心是采用AT89C51單片機(jī)，外部連接電子電路，構(gòu)成了一個(gè)多位控制的液 位控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)的仿真采用PROTEUS件，由于軟件內(nèi)沒(méi)有浮球等液位感應(yīng)器，所以連接簡(jiǎn)單 電路代替。如圖5-1所示，設(shè)有4個(gè)接地開(kāi)關(guān)SW1-SW4對(duì)液位進(jìn)行仿真控制如果沒(méi)有開(kāi) 關(guān)斷開(kāi)，就相當(dāng)于液體低于a位，電機(jī)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行。但要注意，在液位處于高液位時(shí)液位 肯定浸沒(méi)過(guò)低液位，所以在表示高液位開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，低于此液位的開(kāi)關(guān)也要處于斷開(kāi)狀態(tài)， 對(duì)應(yīng)仿真情況如表

28、5-1 o A SW4 SW1 GW2 of GW Sxu F?7 13k RH 叭使la PLJ 陽(yáng) UU pn wdi PH jSED 土 XTRL2 p 口測(cè)口 1 HCT PD 環(huán) X P21M5 P2MJEI PSEN P2.3ft1l ALE IP3.W12 IP2.TJft15 P1D Pl.1 HDXRXD K.iuTMib P3.4/TB F M P13 P14 PIjS P3J5TTI Plfl P3UAJR F1J P3J/HD U1 圖5-1信號(hào)傳遞仿真系統(tǒng) 表5-1液位情況仿真表 液位情況 開(kāi)關(guān)狀態(tài) 未檢測(cè)到液 體 開(kāi)關(guān)全部閉合 液體到達(dá)a 位 SW1斷開(kāi)，其他開(kāi)關(guān)全

29、閉合 液體到達(dá)b 位 SW1 SW斷開(kāi)，其他開(kāi)關(guān) 閉合 液體到達(dá)c SW/閉合，其他開(kāi)關(guān)全斷開(kāi) 位 液體到達(dá)d 位 開(kāi)關(guān)全部斷開(kāi) 5.1仿真測(cè)試過(guò)程 進(jìn)行系統(tǒng)仿真。 運(yùn)行系統(tǒng)，開(kāi)始傳感器無(wú)感應(yīng)（如圖 5-1） , P0.4端口保持高電平，D5會(huì)保持亮的 狀態(tài)說(shuō)明系統(tǒng)正在運(yùn)行（如圖5-2所示），此時(shí)程序會(huì)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(huì)使報(bào)警電路導(dǎo)通，才能使報(bào)警器會(huì)鳴叫。 RP1 圖5-2系統(tǒng)運(yùn)行工作指示燈D5亮 當(dāng)P3.0端口為高電平，D6會(huì)變亮，會(huì)啟動(dòng)光耦合器，電流同過(guò)電路三極管后會(huì)被放 大到足夠大，以啟動(dòng)電磁繼電器使開(kāi)關(guān)吸合，使電機(jī)電路導(dǎo)通，如圖 5-3所示。 F1J3 P1H1 Fl-2： F1Ji Pl.t P1J F1J6 PI j IP3.1iT P3jmnr ra-imi pj-sn 門(mén)刪aw pi? R3 id Ik 圖5-3電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1斷開(kāi)時(shí)，P1.0端口為高電平（如圖5-4），如果開(kāi)關(guān)SW5F閉合狀態(tài)下, 會(huì)使P2.0端口為低電平，此時(shí)程序會(huì)使 P3.0端口為低電平，P3.1端口為高電平，則電 機(jī)會(huì)停止，報(bào)警器會(huì)鳴叫，如圖5-5 ;開(kāi)關(guān)SW5f斷開(kāi)閉合狀態(tài)下，會(huì)使 P2.0端口為高 電平，此時(shí)程序會(huì)使