畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)-智能注油系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、石家莊學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢 業(yè) 論 文 題 目：智能注油系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué) 院：物理與電氣信息工程學(xué)院專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)：2010級(jí)3班姓 名：學(xué) 號(hào)：201指導(dǎo)教師：2014年5月23日智能注油系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【摘要】為滿足在生產(chǎn)線上對(duì)PVC手套自動(dòng)注油，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種自動(dòng)注油系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，分布設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊的功能，主要分為：控制模塊，PVC手套感應(yīng)模塊，油位感應(yīng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，報(bào)警模塊及定時(shí)控制模塊。控制模塊采用STC89C51單片機(jī)為控制中樞，采集和輸出信號(hào)；PVC手套檢測(cè)模塊，采用紅外線對(duì)射管（HD-DS25CM-3MM）對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)，然后

2、傳送信號(hào)給單片機(jī)；油位感應(yīng)模塊，采用液位傳感器，對(duì)液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)液位低于警戒線時(shí)，發(fā)出信號(hào)傳送給單片機(jī)；驅(qū)動(dòng)模塊采用繼電器對(duì)電磁鐵通電；報(bào)警模塊，當(dāng)油位低于警戒線時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，單片機(jī)停止工作。定時(shí)模塊：采用DS1302時(shí)鐘芯片，可以控制注油器工作、停息周期，并由LCD1602液晶屏顯示。軟件方面采用Keil uVision進(jìn)行C語言編程、調(diào)試，用protues軟件進(jìn)行模擬仿真.【關(guān)鍵詞】STC89C51單片機(jī) 液位傳感器 紅外線對(duì)射管 自動(dòng)注油7Intelligent oiling system design and implementation【Abstract】In order t

3、o meet the production line for PVC gloves automatic oiler , designed and developed an automatic oiling system . In system design , using a modular design approach , the distribution function of each module is designed mainly divided into: control module , PVC gloves sensor module, oil level sensor m

4、odule, driver module, alarm module and timing control module. The control module uses STC89C51 microcontroller for the control center, acquisition and output signals ; PVC gloves detection module , using infrared beam tube (HD-DS25CM-3MM) for object detection, and then send a signal to the microcont

5、roller ; oil level sensor module , using liquid sensors, real-time monitoring of the level , when the level is below the warning line , a signal is sent to the microcontroller ; driver module using the relay to the solenoid is energized ; alarm module , when the oil level is below the warning line ,

6、 the buzzer alarm, SCM to stop working. Timing module : using DS1302 clock chip , you can control the oiler work , stop the cycle by LCD1602 LCD display . Software using Keil uVision be C language programming, debugging, conducted by protues simulation software .【Key words】STC89C51 SCM level sensor

7、infrared beam pipe automatic oiler目 錄1 引言11.1 設(shè)計(jì)的背景和意義11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.3 課題的主要任務(wù)和目標(biāo)12 智能注油系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案22.1 注油器的結(jié)構(gòu)和工作原理22.2 設(shè)計(jì)方案概述22.3 控制器的選擇42.4 手套檢測(cè)模塊的選擇52.5 定時(shí)、顯示模塊的選擇52.5.1定時(shí)模塊52.5.2顯示模塊52.6驅(qū)動(dòng)模塊62.7液位檢測(cè)模塊62.8總體方案確定63 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)73.1 控制模塊電路設(shè)計(jì)73.1.1 單片機(jī)晶振的選擇73.1.2單片機(jī)復(fù)位電路73.2定時(shí)模塊電路設(shè)計(jì)73.3 顯示模塊電路設(shè)計(jì)83.4 驅(qū)動(dòng)模塊電

8、路設(shè)計(jì)103.5 手套檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)113.6 液位檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)114 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)124.1 主程序的設(shè)計(jì)134.2 時(shí)鐘程序的設(shè)計(jì)134.3 顯示程序的設(shè)計(jì)144.4 手套檢測(cè)程序設(shè)計(jì)144.5 液位檢測(cè)程序設(shè)計(jì)15結(jié)論16參考文獻(xiàn)16附錄1硬件原理圖：19附錄2部分源程序：221石家莊學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 引言1.1 設(shè)計(jì)的背景及意義伴隨著科學(xué)技術(shù)日益的更新及發(fā)展，無論是在化工、冶金、汽車等重工業(yè)，還是印刷、紡織等輕工業(yè)，都離不開機(jī)械設(shè)備。為了延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的壽命，就需要定期做好維護(hù)工作，其中很重要的一點(diǎn)就是涂抹潤(rùn)滑油。然而有些注油空間狹窄而又需要頻繁注油，或者屬于危險(xiǎn)區(qū)域，

9、不宜人工操作，這就促使了對(duì)智能注油系統(tǒng)的研究與發(fā)明。智能注油系統(tǒng)的發(fā)明與應(yīng)用，不僅減少了投資成本，提高了工作效率，而且避免了危險(xiǎn)區(qū)域的人為作業(yè)，減少了人身傷害，對(duì)輕、重工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推進(jìn)作用。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，注油器的種類已有很多種，如高壓注油器，林肯注油器，自動(dòng)注油器，腳踏注油器，電動(dòng)注油器等等，種類不同，所涉及的領(lǐng)域、功能也不盡相同。在國(guó)外，美國(guó)為注油系統(tǒng)發(fā)展最先進(jìn)的國(guó)家，其中Pulsarlube智能潤(rùn)滑系統(tǒng)作為多點(diǎn)數(shù)碼加脂器，當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到壓力達(dá)到28bar時(shí)，注油器進(jìn)行工作。所要注射的油脂被預(yù)先設(shè)置好數(shù)量和時(shí)間頻率，然后被高壓驅(qū)動(dòng)傳輸。代替人工，安全可

10、靠，循環(huán)使用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的技術(shù)與國(guó)外還是有些差距，來自臺(tái)灣的易力潤(rùn)所設(shè)計(jì)的操作技術(shù)與解決辦法是最先進(jìn)、也是最簡(jiǎn)易可靠的。整個(gè)系統(tǒng)完全獨(dú)立，其潤(rùn)滑周期可以自由設(shè)定，被精確的控制在每個(gè)月份，完全自動(dòng)給設(shè)備上油，是國(guó)內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)學(xué)習(xí)、追求的榜樣。1.3 課題的主要任務(wù)和目標(biāo)課題要求設(shè)計(jì)一套PVC手套生產(chǎn)線，對(duì)手套進(jìn)行自動(dòng)注油的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整條手套生產(chǎn)線自動(dòng)潤(rùn)滑的目的。課題中，選取89C51單片機(jī)作為中樞控制器，選取紅外線對(duì)射管（HD-DS25CM-3MM）對(duì)PVC手套進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)輸出信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器對(duì)電磁鐵通電；選取油位傳感器對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到液位在警戒

11、線以下時(shí)，輸出信號(hào)給單片機(jī)，控制蜂鳴器報(bào)警，并停止注油；選取DS1302時(shí)鐘芯片、1602液晶模塊分別用作定時(shí)功能和顯示功能，這樣可以控制注油系統(tǒng)的工作和休息周期，防止機(jī)器過度工作，以避免產(chǎn)生不必要的損耗。2 智能注油系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 注油器的結(jié)構(gòu)和工作原理注油器由若干個(gè)注油泵、油箱及傳動(dòng)部分組成。1注油泵注油器的主體為注油泵。注油泵通過螺絲母與箱體成為一體，利用杠桿原理推動(dòng)注油泵工作。當(dāng)注油泵開始工作時(shí)，凸輪偏心距變小，柱塞往下移動(dòng)，這樣柱塞套內(nèi)就形成真空狀態(tài)。此時(shí)由于產(chǎn)生了氣壓差，潤(rùn)滑油就會(huì)被吸入吸油管，在經(jīng)過泵體進(jìn)入滴管中，這時(shí)視油罩內(nèi)也是真空狀態(tài)，利用此真空狀態(tài)，油從滴油管中吸出，然

12、后又從視油罩重新進(jìn)入泵體。當(dāng)偏心距變大時(shí)，柱塞向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)潤(rùn)滑油通過注油閥，將油滴滴在各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。根據(jù)柱塞直徑和柱塞行程的不同有：中壓(16MPa)、高壓(32MPa)、超高壓(40、63、100MPa)三大類注油泵。注油泵與相應(yīng)的油箱及傳動(dòng)部份可組合成中壓、高壓、超高壓三大類注油器。2油箱油箱作為存儲(chǔ)潤(rùn)滑油的主要部件，是每臺(tái)注油器必不可少的。油箱內(nèi)的凸輪帶動(dòng)注油泵工作，凸輪軸的規(guī)格參數(shù)不盡相同，主要由凸輪的數(shù)目決定。3傳動(dòng)部份傳動(dòng)部份主要分為兩大類：I、由主機(jī)帶動(dòng)；II、單獨(dú)傳動(dòng)。I、由主機(jī)帶動(dòng)的注油器有三種標(biāo)準(zhǔn)型式：(1)ZL型：聯(lián)軸器型，由主機(jī)通過超越離合聯(lián)軸器傳動(dòng)工作(2)ZB型：擺

13、桿型，由主機(jī)帶動(dòng)擺桿傳動(dòng)工作(3)ZJ型：鍵聯(lián)接型，凸輪軸頭部帶有平鍵，由主機(jī)直接傳動(dòng)工作II、單獨(dú)傳動(dòng)的注油器有ZD型：由電動(dòng)機(jī)通過下方減速器的二級(jí)傳動(dòng)帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。若雙聯(lián)注油器，則兩油箱凸輪軸之間有聯(lián)軸節(jié)，帶動(dòng)兩凸輪軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使兩油箱上方的注油泵每?jī)赏竭\(yùn)行，而油箱側(cè)面的搖手只備在需要手動(dòng)時(shí)使用。2.2設(shè)計(jì)方案概述課題要求設(shè)計(jì)一套PVC手套生產(chǎn)線上對(duì)手模進(jìn)行自動(dòng)注油的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整條手套生產(chǎn)線自動(dòng)潤(rùn)滑的目的。利用光電傳感器，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間，對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線上的PVC手模是否到達(dá)位置進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，到達(dá)位置后，給一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)繼電器對(duì)電磁鐵通電，電磁鐵推動(dòng)油閥進(jìn)行注油。當(dāng)油箱油位達(dá)到最低限

14、度時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警同時(shí)切斷注油電路。對(duì)油位能夠進(jìn)行指示。如圖2-1為總體方案結(jié)構(gòu)框圖： 圖2-1 設(shè)計(jì)方案流程圖圖2-2為智能注油系統(tǒng)的流程圖：圖2-2 智能注油系統(tǒng)的流程圖 2.3 控制器的選擇方案一：采用傳統(tǒng)的STC89C51RC單片機(jī)作為控制中樞。這種單片機(jī)具有較強(qiáng)的算術(shù)運(yùn)算能力，而且程序編寫靈活，自由度大。STC系列單片機(jī)為國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新研發(fā)，成本低，更加經(jīng)濟(jì)，再加上功耗低、體積小等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。方案二：STC10F04單片機(jī)，帶有非易失性Flash程序存儲(chǔ)器。它是一種高性能的微處理芯片，運(yùn)算處理速度要比C51更快，但是功耗較C51要高一些，成本也要比51單片機(jī)更高。

15、STC89C51主要性能：1.增強(qiáng)型的89C51單片機(jī)，六個(gè)和十二個(gè)機(jī)器周期可以自行選擇，傳統(tǒng)C51單片機(jī)被其完全兼容。2.工作電壓：3.4V-5.5V（5V 單片機(jī))/2.0V-3.8V（3V 單片機(jī)）3.工作頻率范圍：0-35 MHz4.工作溫度范圍：0-75/-40 - +855.EEPROM 功能6.硬件看門狗(WDT)；7.有2個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8.用戶應(yīng)用程序空間12K/10K/8K/6K/4K/2K字節(jié)10.時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器。11.STC89C516AD具有ADC功能。2.4手套檢測(cè)模塊的選擇方案一：采用工業(yè)級(jí)的光電傳感器。 這種傳感器普遍

16、用于自動(dòng)流水線，自動(dòng)開關(guān)門（如電梯）等工業(yè)場(chǎng)所。這種傳感器使用方便，輸出量為開關(guān)量，無需外加其它硬件電路，而且型號(hào)較多，適用于很多場(chǎng)所。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。方案二：采用微型紅外對(duì)射管紅外線的特點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)，能量比較集中。當(dāng)對(duì)射管之間沒有物體遮擋時(shí)，發(fā)射管發(fā)射紅外到接收管上，接收管此時(shí)信號(hào)發(fā)出。當(dāng)有物體遮擋時(shí)，接收管無動(dòng)作。綜上所述，選取方案二，使用紅外線對(duì)射管。2.5定時(shí)、顯示模塊的選擇2.5.1定時(shí)模塊方案一：采用專用時(shí)鐘芯片。現(xiàn)在市面上的時(shí)鐘芯片有很多，各個(gè)時(shí)鐘芯片的應(yīng)用也比較成，如DS1302、DS1307等。它們的優(yōu)勢(shì)是可以獨(dú)立使用，直接與單片機(jī)的外圍相連接，并且有自己的時(shí)鐘晶振，具有較

17、高的精確度。當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行程序，意外發(fā)生死機(jī)或斷電的狀況時(shí)，對(duì)時(shí)鐘電路的影響較小。缺點(diǎn)是在一定程度上占用了單片機(jī)的IO口，也消耗了單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。 方案二：采用單片機(jī)內(nèi)置時(shí)鐘振蕩及定時(shí)器構(gòu)件時(shí)鐘平臺(tái)。這種案直接利用了單片機(jī)的內(nèi)置定時(shí)器，時(shí)鐘功能通過對(duì)定時(shí)器的控制來實(shí)現(xiàn)。這種方案無需外圍硬件電路，定時(shí)功能得到充分的利用，但是主要缺點(diǎn)是當(dāng)單片機(jī)斷電或者死機(jī)時(shí)，需要人工重新設(shè)定才能恢復(fù)正常使用，較為繁瑣。 綜上所訴，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的IO口足夠，且系統(tǒng)對(duì)于時(shí)間的精度要求較高，故選用方案一。2.5.2顯示模塊方案一：采用LCD1602顯示。LCD1602是字符型液晶，對(duì)于字母和數(shù)字的顯示較為方便，適合較為

18、簡(jiǎn)單的系統(tǒng)顯示。LCD1602液晶顯示器有點(diǎn)頗多，可以簡(jiǎn)單明了的顯示系統(tǒng)時(shí)間，成本低，體積小，功耗低。其越來越多的被應(yīng)用到低功耗的系統(tǒng)當(dāng)中。方案二：采用12864液晶顯示。LCD12864液晶顯示信息量大，這類液晶的優(yōu)點(diǎn)是能夠顯示漢字，不僅僅限于字母數(shù)字的顯示。但對(duì)于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)顯示，其成本較高，利用率相對(duì)較低。相當(dāng)來說程序和電路都復(fù)雜些。而且12864是串口通信，而1602為并口傳輸，相對(duì)12864更快一些。方案三：采用數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示內(nèi)容單一，只能顯示數(shù)字或者字母，亮度顯示較高，成本低。但是會(huì)占用單片機(jī)很多的IO口，還需要外接驅(qū)動(dòng)電路，如CD4511等。綜上所訴，因本設(shè)計(jì)對(duì)時(shí)鐘顯示較高

19、，且不需要漢子顯示，故采用方案一。2.6驅(qū)動(dòng)模塊選取UNL2003驅(qū)動(dòng)5V繼電器對(duì)電磁鐵通電，由繼電器控制注油器工作。UNL2003為高電平驅(qū)動(dòng)，需要加上拉電阻2K，一個(gè)UNL2003芯片可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)繼電器，即同時(shí)控制多路注油器。2.7液位檢測(cè)模塊方案一：浮球液位開關(guān)浮球液位開關(guān)作為一種檢測(cè)液位的器件，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅不需要外接電源，更不需要外設(shè)硬件電路，而且還具有使用壽命長(zhǎng)、體積小、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。浮球液位開關(guān)對(duì)于液體的性質(zhì)、溫度、壓力都沒有苛刻要求，只要材質(zhì)選取正確即可。在水處理工業(yè)，食品加工業(yè)造船工業(yè)等都得到了廣泛的應(yīng)用。方案二：紅外式液位開關(guān)紅外式液位開關(guān)相比浮球開關(guān)體積更小，所用

20、空間也更小，不僅安裝流程簡(jiǎn)單，而且可以放置成各種方向，上、下、斜上、斜下均可；紅外液位開關(guān)精度在±0.5mm之內(nèi)，而現(xiàn)有浮球開關(guān)精度為±3.0mm，相比之下，紅外液位開關(guān)更加精確可靠。而機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，紅外開關(guān)為一個(gè)固定整體，無開關(guān)摩擦，避免了浮球開關(guān)造成的卡死現(xiàn)象。綜上所述，雖然紅外式液位開關(guān)相比浮子式液位開關(guān)優(yōu)點(diǎn)很多，但是由于本課題所測(cè)液位為油位，對(duì)紅外式液位開關(guān)影響比較大，故還是選用浮子式液位開關(guān)。2.8 總體方案確定根據(jù)對(duì)智能注油系統(tǒng)各個(gè)傳感器方案的選擇，采用STC89C51單片機(jī)為中樞控制器，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外傳感器、液位傳感器檢測(cè)信號(hào)的接收、運(yùn)算處理，并通過編程實(shí)現(xiàn)定

21、時(shí)、顯示、報(bào)警功能。紅外傳感器、液位傳感器傳輸信號(hào)給單片機(jī)：當(dāng)單片機(jī)接收到紅外傳感器信號(hào)時(shí)，控制繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)油泵注油；當(dāng)單片機(jī)接收到液位傳感器信號(hào)時(shí)，繼電器關(guān)閉，停止注油，并且控制蜂鳴器報(bào)警。另外采用時(shí)鐘芯片DS1302通過單片機(jī)編程，設(shè)定所需工作周期，并由LCD1602液晶顯示器顯示出工作時(shí)間，在非工作周期內(nèi)，注油器停止注油。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 控制模塊電路設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)晶振的選擇晶振的選擇：當(dāng)選取6MHz的晶振時(shí)，其工作的機(jī)器周期是2us。當(dāng)選取12MHz的晶振時(shí)，其工作的機(jī)器周期是1us, 執(zhí)行速度為6MHz時(shí)的兩倍。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性能選擇了12MHz的晶振。3.

22、1.2單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路分為自動(dòng)復(fù)位和人工復(fù)位，為了安全可靠，選取了手動(dòng)復(fù)位與人工復(fù)位相結(jié)合的方案，其電路圖如圖3-1-1所示： 圖3-1-1 單片機(jī)復(fù)位電路圖3.2定時(shí)模塊電路設(shè)計(jì)定時(shí)模塊采用DS1302作為時(shí)鐘電路，DS1302的性能特性：1、工作原理DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種時(shí)鐘芯片，它可以精確到每年、每月、每日，甚至是每分每秒，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，

23、與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。2、結(jié)構(gòu)在DS1302的八個(gè)引腳中,其中VCC2為主電源引腳，VCC1為后備電源引腳。后備電源設(shè)計(jì)的目的是當(dāng)主電源意外關(guān)閉時(shí)，可以維持時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行。供電方式的自動(dòng)選擇如下：當(dāng)VCC2電壓大于VCC1時(shí)，由VCC2供電；當(dāng)VCC1電壓大于VCC2時(shí)，由VCC1供電。X1和X2為振蕩電路引腳，需要外接晶振32K赫茲左右。RST引腳為復(fù)位引腳，此引腳實(shí)現(xiàn)兩種功能，一是允許將數(shù)據(jù)輸入寄存器，二是終止數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)RST引腳為高電平時(shí)，芯片被復(fù)位，數(shù)據(jù)初始化。當(dāng)RST引腳為低電平時(shí)，I/O引腳轉(zhuǎn)化為高阻態(tài)，

24、數(shù)據(jù)傳送終止。SCLK引腳為時(shí)鐘輸入端。DS1302的引腳電路圖如圖3-2-1所示：圖3-2-1 DS1302的引腳電路圖時(shí)鐘電路軟件仿真電路圖如圖3-2-2所示：圖3-2-2 時(shí)鐘電路軟件仿真電路圖3.3顯示模塊電路設(shè)計(jì)顯示模塊使用LCD1602液晶顯示器，能夠同時(shí)顯示32個(gè)字符（即16列2行）。1、LCD1602簡(jiǎn)介：1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示

25、圖形。2、管腳功能：1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：GND為電源地。第2腳：VCC接5V電源正極。第3腳：VL對(duì)比度調(diào)整引腳。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平、低電平分別代表選擇數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)引腳，高電平1時(shí)代表讀，低電平0時(shí)代表寫。第6腳：EN端為使能端,高電平1時(shí)讀取信息，跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)執(zhí)行指令。第714腳：D0D7各引腳分別為8位雙向數(shù)據(jù)端。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。LCD1602引腳圖如圖3-3-1所示：圖3-3-1 LCD1602引腳圖特性：1、3.3V或5V工作電壓，對(duì)比度可調(diào)2、內(nèi)含復(fù)位電路3、提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍

26、、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能4、有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM5、內(nèi)建有192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM6、8個(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM顯示電路軟件仿真電路圖如圖3-3-2所示：圖3-3-2 顯示電路軟件仿真電路圖3.4驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)選取UNL2003驅(qū)動(dòng)5V繼電器，由繼電器控制指示燈的亮滅。UNL2003為高電平驅(qū)動(dòng)，需要加上拉電阻2K，一個(gè)UNL2003芯片可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)繼電器，即同時(shí)控制多路注油器。驅(qū)動(dòng)電路軟件仿真電路圖如圖3-4所示：圖3-4 驅(qū)動(dòng)電路軟件仿真電路圖3.5手套檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì) 手套檢測(cè)模塊采用紅外線對(duì)射管（HD-DS25CM-3M

27、M）,技術(shù)參數(shù)如下：1.感應(yīng)距離：25cm2.感應(yīng)方式：對(duì)射型（非透明物）3.工作電壓：DC 3.0 VDC - 5.5V DC4.工作電流：10MA5.輸出方式：0V或5VNPN/PNP常開6.輸出電流：100mA(可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器)7.發(fā)射角度：直線（紅外光）8.接收角度：<10度9.響應(yīng)時(shí)間：2ms10.工作溫度：-25度 60度11.工作環(huán)境：室內(nèi)(不防水)12.外形尺寸：長(zhǎng)2cm寬1cm高0.9cm13.線長(zhǎng)：15cm紅外線對(duì)射管接線圖如圖3-3-1所示： 圖3-3-1 紅外線對(duì)射管接線圖3.6液位檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)選取浮球開關(guān)作為液位檢測(cè)模塊，浮球開關(guān)的組成部分有磁簧開關(guān)和浮

28、球，部分磁性材料內(nèi)置于浮球中，封閉的塑料管內(nèi)設(shè)有磁簧開關(guān)。將浮球套在塑料管外，并用卡子限制住浮球的浮動(dòng)范圍，浮球開關(guān)固定在所需測(cè)量液位的容器內(nèi)，當(dāng)液位低于一定位置時(shí)，浮球會(huì)隨著液位的下降而下降，當(dāng)浮球下降到一定位置時(shí)，就會(huì)觸動(dòng)塑料管內(nèi)的磁簧開關(guān)，從而產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作（一般當(dāng)浮球浮于上端時(shí)，開關(guān)關(guān)斷，當(dāng)降低到下端，開關(guān)閉合）。技術(shù)參數(shù)：1、 觸點(diǎn)容量：70W2、 開關(guān)電壓：DC 0110V3、 開關(guān)電流：0.5A4、 絕緣電阻：>105、 觸點(diǎn)電抗：100m 6、 工作溫度：-10607、 工作壓力：0.6MPA8、 開關(guān)材料：PP浮球液位開關(guān)實(shí)物圖如圖3-4-1、結(jié)構(gòu)圖如圖3-4-

29、2所示：圖3-4-1 浮球液位開關(guān)實(shí)物 圖3-4-2 浮球液位開關(guān)實(shí)物4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在進(jìn)行智能注油系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了大量的硬件設(shè)計(jì)，傳感器的選擇外，還有好多工作，就是要根據(jù)每個(gè)硬件電路編寫與之相對(duì)應(yīng)的軟件程序。將各個(gè)部分通過程序的編寫組合到一起。因此系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中也占有頗為重要的部分。在單片機(jī)運(yùn)行過程中大體可分為兩個(gè)類型：過程控制和數(shù)據(jù)處理。其中數(shù)據(jù)的處理包括數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。對(duì)于本系統(tǒng)工作過程中，各傳感器及定時(shí)電路均開始工作，每當(dāng)有手套經(jīng)過時(shí)，紅外傳感器會(huì)發(fā)出信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制繼

30、電器驅(qū)動(dòng)注油器注油。定時(shí)電路可以任意設(shè)定注油器工作周期、休息周期。另外當(dāng)浮球液位開關(guān)檢測(cè)到油位過低時(shí)，發(fā)出信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)控制繼電器停止工作，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，提醒工作人員，添加油料。智能注油系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)包括主程序、時(shí)鐘定時(shí)程序、顯示程序、手套檢測(cè)程序和液位檢測(cè)程序等，還需要對(duì)程序不斷的調(diào)試修改，及軟件仿真。4.1 主程序的設(shè)計(jì)智能注油系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)首先是各種初始化，然后使單片機(jī)采用查詢方式，查詢P2.4引腳是否接收到了紅外傳輸信號(hào)。接收到信號(hào)說明單片機(jī)已經(jīng)檢測(cè)到PVC手套，此時(shí)注油器就開始注油一次。當(dāng)單片機(jī)查詢到P3.2引腳有中斷信號(hào)時(shí)，說明油位已經(jīng)過低，此時(shí)單片機(jī)控制注油器停止工作，同

31、時(shí)蜂鳴器報(bào)警，提醒工作人員添加油料。單片機(jī)引腳P1.0、P1.1、P1.2分別接時(shí)鐘芯片引腳SCLK、I/O、RES以完成時(shí)鐘電路；單片機(jī)引腳P0.0P0.7接LCD1602的D0D7引腳以完成顯示電路。主程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1 主程序流程圖4.2 時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)單片機(jī)引腳P1.0、P1.1、P1.2分別接時(shí)鐘芯片引腳SCLK、I/O、RES以完成時(shí)鐘電路。時(shí)鐘芯片與單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，首先單片機(jī)向時(shí)鐘芯片發(fā)送命令指令，此時(shí)最高位D7必須為高電平1，假如最高位為低電平，則禁止單片機(jī)寫入，即為寫保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)D6位為低電平時(shí)，采用時(shí)鐘數(shù)據(jù)，當(dāng)D6位為高電平時(shí)采用RAM數(shù)據(jù)；D5D1為輸入或

32、者輸出的特定寄存器。4.3 顯示程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用LCD1602為顯示器 ，單片機(jī)引腳P0.0P0.7接LCD1602的D0D7引腳以完成顯示電路。顯示電路程序見附錄。4.4 手套檢測(cè)程序設(shè)計(jì)手套檢測(cè)所用傳感器為紅外線對(duì)射管（HD-DS25CM-3MM），發(fā)射管有兩條引線，分別接正負(fù)極，接收管三條引線，分別為正負(fù)極兩條，及信號(hào)線一條。手套檢測(cè)程序流程圖如圖4-4所示：如圖4-4 手套檢測(cè)程序流程圖手套檢測(cè)程序如下： if(WZ=0)if(state11=1)le=1; delay1ms(500); le=0; while(WZ=0); displaymainpart(); display_Tim

33、e();4.5液位檢測(cè)程序設(shè)計(jì) 液位檢測(cè)傳感器選用為浮球液位開關(guān)，其輸出為開關(guān)量，而不是信號(hào)量，故在輸出端與單片機(jī)引腳之間，串聯(lián)一5K電阻，以防止電路過大，燒壞單片機(jī)。液位檢測(cè)流程圖如圖4-5所示：圖4-5 液位檢測(cè)流程圖液位檢測(cè)程序如下：while(W) nw=1; delay1ms(5); displaymainpart(); delay1ms(50); LB=1;結(jié)論設(shè)計(jì)實(shí)物經(jīng)過調(diào)試，工作正常。系統(tǒng)通電后，首先設(shè)計(jì)出工作和停息時(shí)間。在工作時(shí)間內(nèi)，當(dāng)紅外對(duì)射管檢測(cè)到手套經(jīng)過時(shí)，繼電器工作，指示燈發(fā)亮一次；當(dāng)在停息時(shí)間內(nèi)，不管有無手套經(jīng)過，繼電器均停止工作，指示燈一直熄滅。當(dāng)油位過低時(shí)，蜂鳴

34、器報(bào)警，繼電器停止工作，指示燈熄滅?？傮w來說達(dá)到了所需要求。但由于時(shí)間問題，和個(gè)人能力有限，智能注油系統(tǒng)還有很多方面有待提高，具體有一下幾點(diǎn)：（1） 沒有具體介紹紅外對(duì)射管所涉及的原理，這在系統(tǒng)應(yīng)用中也比較重要，有利于更加深刻的了解注油系統(tǒng)的工作原理。（2） 對(duì)于時(shí)鐘部分的定時(shí)功能，只能單純的設(shè)定工作時(shí)間周期，和停息周期，周而復(fù)始，而不能規(guī)定具體工作日期。（3） 硬件布線可進(jìn)一步優(yōu)化，使得硬件系統(tǒng)外觀更加簡(jiǎn)約；程序方便可進(jìn)一步簡(jiǎn)化，提高單片機(jī)運(yùn)行速度。在制作只能注油系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到很多因素，諸多細(xì)節(jié)。在每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能出現(xiàn)意料之外的事情，有時(shí)候一個(gè)引腳的意外短路，就需要花上半天的時(shí)間來檢測(cè)每

35、一個(gè)焊點(diǎn)，每一根導(dǎo)線。幾句程序的錯(cuò)誤，就可能要花幾天的時(shí)間去調(diào)試。通過對(duì)注油系統(tǒng)硬件和軟件方面的制作，不僅積累了很多經(jīng)驗(yàn)，鞏固了專業(yè)課知識(shí)，做到了知行合一，而且鍛煉了自己的動(dòng)手能力，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文還有很多不足之處，懇請(qǐng)專家和老師的批評(píng)和指正。參考文獻(xiàn)1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.2 余永權(quán)，汪明慧.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2003.3 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路M.北京：電子工業(yè)出版社，2001.4 仉大志. 談ALPHA電子注油器及其管理.世界海運(yùn)2013年第4期5 宮宇龍，周瑞濤，呂松. 基于HYDS

36、IM的電控氣缸注油器設(shè)計(jì)與仿真.起重運(yùn)輸機(jī)械 2012年第9期6 陳智君，吳丹雯. 電控注油器控制系統(tǒng)研發(fā).中國(guó)航海2012年第2期 7 童詩白，華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京：高等教育出版社，2001.8 戴佳等.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.北京:電子工業(yè)出版社,2003. 9 楊澤榮.基于MCS-51單片機(jī)的液晶1602顯示設(shè)計(jì).科學(xué)與財(cái)富 2013年 第12期10 王凱，馬明濤.基于單片機(jī)的主動(dòng)對(duì)射式紅外報(bào)警系統(tǒng).商情 2011年 第15期11 胡學(xué)海主編. 單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社，2008. 12 張洪潤(rùn)，藍(lán)清華單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程M北京：清華大學(xué)出版社，1

37、997.13 范久臣實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用J沈陽教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.14 周正華.51單片機(jī)POV趣味制作詳解M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.15侯伯亨,劉凱,顧新.VHDL硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.附錄1硬件仿真圖及實(shí)物圖附錄2部分源程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>unsigned char code digit="0123456789" /數(shù)字代碼unsigned char modeTH,TL,TN,TD,length,temp

38、switch1,tempswitch2,state11=1,amode,alarmmode1, nw=0,alarmmode2,minutes,hours,minutess,hourss,flagall;unsigned charminuteb=0,hourb=0,secondb=0,minutea=0,seconda=0,seconds,secondss,houra=0,minute1,second1,hour1,led=0,temp;sbit le=P26;sbit W=P32;sbit SCLK=P11;/DS1302時(shí)鐘輸入sbit DATE=P10;/DS1302數(shù)據(jù)輸入sbit R

39、EST=P12;/DS1302復(fù)位端口sbit SET=P14;/DS1302設(shè)置模式選擇位sbit ADD=P15;/增加sbit RED=P16;/減小sbit CANL=P17;sbit WZ=P24;sbit LB=P23;void delay1ms(int i)/1毫秒延時(shí) int j,k; while(i-) for(j=76;j>1;j-); for(k=29;k>1;k-); void delaynus(unsigned char n) /延時(shí)若干微秒 unsigned char i; for(i=0;i<n;i+); /*DS1302模塊*/ void Wr

40、ite1302(unsigned char date)/向1302寫數(shù)據(jù) unsigned char i;SCLK=0;delaynus(2);for(i=0;i<8;i+)DATE=date&0x01;SCLK=1;delaynus(2);SCLK=0;delaynus(2);date>>=1; void WriteSet1302(unsigned char cmd,unsigned char date) /根據(jù)相應(yīng)的命令輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù) REST=0;SCLK=0;REST=1;Write1302(cmd);delaynus(5);Write1302(date);S

41、CLK=1;REST=0; unsigned char Read1302(void)/讀取1302數(shù)據(jù) unsigned char i,date;delaynus(2);for(i=0;i<8;i+)date>>=1;if(DATE=1)date|=0x80;SCLK=1;delaynus(2);SCLK=0;delaynus(2);return date; unsigned char ReadSet1302(unsigned char cmd)/根據(jù)命令讀取1302相應(yīng)的值unsigned char date;REST=0;SCLK=0;REST=1;Write1302(c

42、md);delaynus(2);date=Read1302();SCLK=1;REST=0;return date;void IntDS1302(void) /DS1302初始化 unsigned char flag; flag= ReadSet1302(0x81);if(flag&0x80) /判斷時(shí)鐘芯片是否關(guān)閉 WriteSet1302(0x8E,0x00); /根據(jù)寫狀態(tài)寄存器命令字，寫入不保護(hù)指令 WriteSet1302(0x80,(0/10)<<4|(0%10); /根據(jù)寫秒寄存器命令字，寫入秒的初始值WriteSet1302(0x82,(0/10)<&

43、lt;4|(0%10); /根據(jù)寫分寄存器命令字，寫入分的初始值WriteSet1302(0x84,(0/10)<<4|(0%10); /根據(jù)寫小時(shí)寄存器命令字，寫入小時(shí)的初始值WriteSet1302(0x8a,(0/10)<<4|(0%10); WriteSet1302(0x90,0xa5); /打開充電功能 選擇2K電阻充電方式WriteSet1302(0x8E,0x80); /根據(jù)寫狀態(tài)寄存器命令字，寫入保護(hù)指令 /*液晶顯示模塊*/sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit E=P22;sbit BF=P07; /*液晶忙檢測(cè)*/bit Busy

44、Test(void)bit result;RS=0;RW=1;E=1;_nop_();_nop_();_nop_();result=BF;_nop_();_nop_();_nop_();E=0;return result;/*寫指令*/void Write_com(unsigned char command)while(BusyTest()!=0);RS=0;RW=0;E=0;_nop_();_nop_();_nop_();P0=command;_nop_();_nop_();_nop_();E=1;_nop_();_nop_();_nop_();E=0;/*寫地址*/void Write_A

45、ddress(unsigned char address)Write_com(address|0x80);delay1ms(1); /*寫數(shù)據(jù)*/void Write_Date(unsigned char date)RS=1;RW=0;E=0;_nop_();_nop_();_nop_();P0=date;_nop_();_nop_();_nop_();E=1;_nop_();_nop_();_nop_();E=0;delay1ms(1);/*初始化*/void Lcd_Int(void)Write_com(0x38);delay1ms(1);Write_com(0x38);delay1ms(

46、1);Write_com(0x06);delay1ms(1);Write_com(0x0c);delay1ms(1);Write_com(0x01);void displaymainpart(void)/顯示液晶主要部分（不變化部分）Write_Address(0x02);delay1ms(1);Write_Date(':');delay1ms(1);Write_Address(0x42);Write_Date(':');Write_Address(0x45);Write_Date(':');Write_Address(0x05);Write_D

47、ate(':');Write_Address(0x09);Write_Date('s');Write_Date('t');Write_Date('a');Write_Date('t');Write_Date('e');Write_Date(':');if(nw=0)Write_Address(0x49);Write_Date('n');Write_Date('o');Write_Date('r');Write_Date('m&#

48、39;);Write_Date('a');Write_Date('l'); elseWrite_Address(0x49);Write_Date('w');Write_Date('r');Write_Date('o');Write_Date('n');Write_Date('g');Write_Date('!');void display_second(unsigned char second) /在液晶上顯示秒unsigned char i,j;i=second/1

49、0;j=second%10;Write_Address(0x46);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);delay1ms(1);void display_minute(unsigned char minute) /在液晶上顯示分unsigned char i,j;i=minute/10;j=minute%10;Write_Address(0x43);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);delay1ms(1);void display_hour(unsigned char hour) /在液晶上顯示時(shí)unsigned

50、 char i,j;i=hour/10;j=hour%10;Write_Address(0x40);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);delay1ms(1);void display_second1(unsigned char second1) /在液晶上顯示 秒unsigned char i,j;i=second1/10;j=second1%10;Write_Address(0x06);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);delay1ms(1);void display_minute1(unsigned cha

51、r minute1) /在液晶上顯示 分unsigned char i,j;i=minute1/10;j=minute1%10;Write_Address(0x03);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);delay1ms(1);void display_hour1(unsigned char hour1) /在液晶上顯示 時(shí)unsigned char i,j;i=hour1/10;j=hour1%10;Write_Address(0x00);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);delay1ms(1); void display_houra(unsigned char x)/小時(shí)部分顯示unsigned char i,j;i=x/10;j=x%10;Write_Address(0x00);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);void display_minutea(unsigned char x)/分鐘部分顯示unsigned char i,j;i=x/10;j=x%10;Write_Address(0x03);Write_Date(digiti);Write_Date(digitj);void