《基于單片機(jī)的水位檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【論文】》

基于單片機(jī)的水位檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u21566一、緒論 1230651、研究背景 120852、研究意義 2148043、本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 216701二、系統(tǒng)的總體方案概括 396801、使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)水位控制的優(yōu)點(diǎn) 3223042、系統(tǒng)的總體研究方案 3306623、設(shè)計(jì)系統(tǒng)簡(jiǎn)述 417153三、控制器簡(jiǎn)介 6145831、單片機(jī)簡(jiǎn)介 6293312、集成芯片 9194433、集成電路 1020940四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12201191、最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 1234932、液位檢測(cè)部分電路控制 12166693、負(fù)反饋系統(tǒng)電路 1325088五、結(jié)語(yǔ) 1526086參考文獻(xiàn) 16一、緒論在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的過(guò)程中，水在人們生活實(shí)踐中具有極其重要的作用，隨著人們對(duì)水的需求量越來(lái)越大，水資源也相對(duì)越來(lái)越少，目前國(guó)內(nèi)水資源個(gè)需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出國(guó)外對(duì)水的需求使用量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前大約有Ho%以上的大中城市，甚至許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)都面臨缺水或嚴(yán)重缺水，國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)發(fā)展也受到了限制，所以，我們大家都要節(jié)約用水。目前我國(guó)的水供給方式多種多樣，但水塔供水系統(tǒng)是最基本的供水方式。該供水方式應(yīng)用廣、耗能大、水資源集約化使用程度小高，且水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，這與我國(guó)提倡建立環(huán)境友好型與資源集約型社會(huì)相悖。因此，基于自動(dòng)控制原理的水位控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)水塔供水的水位變化，小斷自動(dòng)調(diào)節(jié)供水量，既滿足了用戶的日常用水需求，又能提高用水質(zhì)量。水位控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)很多，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、安裝簡(jiǎn)便，可以遠(yuǎn)距離監(jiān)控水位，既方便工作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控，又能節(jié)約資源。水位控制系統(tǒng)是一種實(shí)用性很強(qiáng)的自動(dòng)控制設(shè)備，它使用STC12C5八單片機(jī)作為控制器，非常方便地實(shí)現(xiàn)了水位自動(dòng)控制川。以往是由工作人員于低水箱進(jìn)行操作，無(wú)法對(duì)水位進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)控制。水位控制系統(tǒng)可以對(duì)水位進(jìn)行本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，工作人員可以足小出戶地實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)處的供水情況，小僅大大降低了工作人員工作強(qiáng)度，也最大限度地避免了意外發(fā)生，可以使資源浪費(fèi)得到控制，也加大了工業(yè)的產(chǎn)量。1、研究背景中國(guó)在世界上的水資源總量世界排名第六，但人均量是世界人均的四分之一，地理分布很不平衡，長(zhǎng)江以北的廣大地區(qū)特別是北方最大型和中型城市缺水的狀態(tài)，水資源短缺已經(jīng)成為一個(gè)重要的因素限制了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。水資源的合理利用已成為一個(gè)亟待解決的重要問(wèn)題。為了達(dá)到水資源的合理利用，我們可以充分應(yīng)用新的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)水位智能控制。在日常生產(chǎn)生活中，人們經(jīng)常要對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)。水塔水位檢測(cè)系統(tǒng)是我國(guó)住宅小區(qū)普遍應(yīng)用的檢測(cè)系統(tǒng)。而住宅小區(qū)用戶用水的多少是經(jīng)常變動(dòng)的，因此水位過(guò)高或水位過(guò)低的情況時(shí)有發(fā)生。而水位高低的不平衡集中反映在用水高峰期和低谷期，即用水多而供水少，給水塔水位低；用水少而供水多，則給水塔水位高。為保證住宅小區(qū)用戶用水量的供應(yīng)，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)水塔水位智能檢測(cè)。2、研究意義近幾十年來(lái)，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能水位檢測(cè)己滲透到各種科學(xué)領(lǐng)域，成為促進(jìn)當(dāng)今生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要因素。不論當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)如何飛速發(fā)展，水在人們正常生活和生產(chǎn)中依然起著不可替代的重要作用。一旦斷水，輕則給人們生活帶來(lái)極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。水塔檢測(cè)的主要問(wèn)題是塔內(nèi)水位應(yīng)始終保持在一定范圍，避免“空塔”、“溢塔”現(xiàn)象發(fā)生。首先通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)測(cè)量水位變化，從而控制電動(dòng)機(jī)的啟停，保證水位正常。因此，設(shè)計(jì)一套成本低，安裝方便，靈敏性好，節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想控制裝置具有十分重要的意義。3、本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容本次設(shè)計(jì)中水泵先向水塔供水，再由水塔向用戶供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統(tǒng)所需要壓力。水塔注滿后水泵停止，水塔水位低于某一位置時(shí)再啟動(dòng)水泵。水泵處于斷續(xù)工作狀態(tài)中。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚(yáng)程的條件下，水泵處于高效區(qū)。這種方式顯然節(jié)能省電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數(shù)、水泵的開(kāi)、停時(shí)間比、開(kāi)、停頻率等有關(guān)。供水壓力比較穩(wěn)定。二、系統(tǒng)的總體方案概括1、使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)水位控制的優(yōu)點(diǎn)使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)水位控制具有較高的實(shí)用價(jià)值和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。采用單片機(jī)內(nèi)部程序控制的模擬水位傳感器測(cè)量水位，可有效保證水位的自動(dòng)控制，能更好地對(duì)水位進(jìn)行自動(dòng)化控制,避免了工作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)操控,方便了人員對(duì)水位系統(tǒng)的控制,控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；單片機(jī)不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，應(yīng)用前景廣，同時(shí)有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過(guò)微機(jī)實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文就是采用AT89S52單片機(jī)為核心芯片的一種水位控制系統(tǒng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。本系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比大大降低了使用成本,提高了控制運(yùn)行速度。根據(jù)仿真模擬運(yùn)行的結(jié)果表明,該系統(tǒng)能很好的運(yùn)行,將水位控制在給定的范圍內(nèi),對(duì)過(guò)高和過(guò)低進(jìn)行安全報(bào)警,穩(wěn)定性能好,容易操作和控制,保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。2、系統(tǒng)的總體研究方案本設(shè)計(jì)是采用AT89S52單片機(jī)為核心芯片,及其相關(guān)硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的水位控制系統(tǒng),在用水位傳感器測(cè)水位的同時(shí),CPU循環(huán)檢測(cè)傳感器輸出狀態(tài),并用四位數(shù)碼管2481BS顯示示水位高度,檢測(cè)水位數(shù)據(jù)。并且在設(shè)計(jì)中主要有水位檢測(cè)、上下限位控制、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示部分和反饋系統(tǒng)等幾部分組成來(lái)實(shí)現(xiàn)水位控制。我們采用單片機(jī)內(nèi)部程序控制的模擬水位傳感器測(cè)來(lái)探測(cè)模擬三個(gè)水位，即低水位，正常水位，高水位。當(dāng)水位低于用戶設(shè)定的值時(shí)送給單片機(jī)一個(gè)高電平，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)泵上水，紅燈亮；當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水泵或打開(kāi)排水泵。其中在本設(shè)計(jì)中所需要設(shè)定的技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)任務(wù)有：利用單片機(jī)AT89S52實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬水箱進(jìn)行水位的控制；把單片機(jī)內(nèi)部程序控制的模擬水位傳感器模擬的水位值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送給單片機(jī)，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換以實(shí)現(xiàn)對(duì)水位顯示系統(tǒng)的控制和加水放水的控制；數(shù)模轉(zhuǎn)換及數(shù)碼管顯示系統(tǒng)電路，采用數(shù)碼管2481BS顯示模擬水位值來(lái)表示不同的水位情況；4、水泵加水電路由繼電器進(jìn)行控制；5、分析工作原理，繪出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖及流程圖。3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)簡(jiǎn)述本系統(tǒng)由電源電路、模擬水位探測(cè)傳感電路、穩(wěn)壓電路、單片機(jī)系統(tǒng)、蜂鳴器報(bào)警電路、繼電器控制水泵加水電路、以及水箱模型組成。其主原理圖如下：圖1水位系統(tǒng)組成的原理圖當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，傳感器的低水位探測(cè)線沒(méi)被+12V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過(guò)處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，另一個(gè)穩(wěn)壓電路輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1.1口單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P1.2口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)紅燈亮，P1.5出來(lái)一個(gè)信號(hào)使繼電器得電，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時(shí)，水泵加水，在P1.3引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使綠燈亮；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，傳感器的兩根探測(cè)線均被導(dǎo)通，均被+12V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P1.4引腳出來(lái)一個(gè)低電平，使黃燈亮，在P1.5端出來(lái)一個(gè)低電平不能使繼電器得電，這樣繼電器不能閉合，水泵不能加水；當(dāng)三個(gè)燈同時(shí)閃爍表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障。本設(shè)計(jì)研究的水箱控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，是使用的最普遍的、結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種過(guò)程控制系統(tǒng)。水箱給水設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：圖2水箱給水設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖其中M1為給水泵機(jī)組，本設(shè)計(jì)中我用了繼電器控制小電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制水位。LG、LDD分別為單片機(jī)程序模擬水箱內(nèi)部水位上限、水位下限，當(dāng)水位高（大于90%）時(shí)，LG閉合，當(dāng)水位低（低于75%）時(shí)，LD閉合，當(dāng)水位低（小于50%）時(shí)，LDD閉合。水箱的控制器由AT89S52系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)水位過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，有AT89S52單片機(jī)的27腳，也就是P26口輸出低電平通過(guò)三極管8550打開(kāi)蜂鳴器報(bào)警。蜂鳴器輸出通過(guò)繼電器，控制水泵機(jī)組的起停和報(bào)警，其電路圖如下：圖3水箱控制器蜂鳴器報(bào)警電路小結(jié)：在這個(gè)方案中我使用了單片機(jī)處理，單片機(jī)技術(shù)是信息時(shí)代用于精密測(cè)量的新技術(shù)。此系統(tǒng)使用過(guò)程中采用的12V穩(wěn)壓電路能夠準(zhǔn)確地把輸入的電平送給單片機(jī)而不會(huì)產(chǎn)生誤判,AT89S52單片機(jī)有四端口，40個(gè)引腳能夠非常方便地設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。通過(guò)微機(jī)實(shí)現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定系統(tǒng)。本文采用AT89S52單片機(jī)為核心芯片的一種水位控制系統(tǒng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。

三、控制器簡(jiǎn)介1、單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89S52為ATMEL生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，功能強(qiáng)大之AT89S52單片機(jī)可為提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制之應(yīng)用場(chǎng)合。AT89S52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89S52可按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，亦可在線編程。其將通用之微處理器及Flash存儲(chǔ)器結(jié)合，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的FLASH存儲(chǔ)器可有效降低開(kāi)發(fā)成本。AT89C52及AT89S52之別，在于C及S，C表示需用并行編程器下載（接線多且復(fù)雜），S表示可支持ISP下載，可在89S52系統(tǒng)板上面預(yù)留ISP下載接口，AT89S52引腳如圖4所示：圖4AT89S52引腳圖在本系統(tǒng)中AT89S52單片機(jī)所運(yùn)用到的引腳具體控制如下：1)其中P0口——8位漏極開(kāi)路之雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口亦被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0不具有內(nèi)部上拉電阻。在FLASH編程時(shí)，P0口亦用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需外部上拉電阻。P0.0:AT89S52單片機(jī)控制電機(jī)加水提示端口信號(hào)。P0.1:AT89S52單片機(jī)控制電機(jī)抽水提示端口信號(hào)。P0.2:AT89S52單片機(jī)控制電機(jī)停止提示端口信號(hào)。2)P1口和P3口為輸入輸出水位檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)。P1.0～P1.7:P1口8位準(zhǔn)雙向I/O口，占1～8腳；P3.0～P3.7:P3口8位準(zhǔn)雙向I/O口，占10～17腳；當(dāng)水位處于低水位的時(shí)候，單片機(jī)模擬控制的水位控制端口被+12V的電源導(dǎo)通進(jìn)入穩(wěn)壓電路經(jīng)過(guò)處理在穩(wěn)壓電路的輸出端有一個(gè)高電平，送入單片機(jī)的P1.0口，另一個(gè)穩(wěn)壓電路輸出的高電平進(jìn)入單片機(jī)的P1.1口單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P1.2口輸出一低電平，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)加水信號(hào)，P1.5出來(lái)一個(gè)信號(hào)使繼電器得電導(dǎo)通，這樣繼電器閉合，使水泵加水；當(dāng)水位處于正常范圍內(nèi)時(shí)，水泵加水，在P1.3引腳出來(lái)一個(gè)低電平驅(qū)動(dòng)單片機(jī)穩(wěn)定水位信號(hào)；當(dāng)水位在高水位區(qū)時(shí)，單片機(jī)模擬傳感器的兩個(gè)端口均被導(dǎo)通，均被+12V的電源導(dǎo)通，送入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)分析，在P1.4引腳出來(lái)一個(gè)低電平，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)放水信號(hào)，在P1.5端出來(lái)一個(gè)低電平不能使繼電器得電導(dǎo)通，這樣繼電器不能閉合，水泵不能加水。P1口——有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可作輸入口用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可作輸入口用。作輸入用時(shí)，被外部拉低的引腳因內(nèi)部電阻，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0及P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2之外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）及時(shí)器/計(jì)數(shù)器2之觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程及校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P1.0：T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出。在本設(shè)計(jì)中用于M1正轉(zhuǎn)啟動(dòng)KM1控制輸出信號(hào)。P1.1：T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）。在本設(shè)計(jì)中用于M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)KM1控制輸出信號(hào)。P1.2：加水過(guò)程中的M1開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入信號(hào)。（開(kāi)0，關(guān)1）P1.3：放水過(guò)程中的M1開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入信號(hào)。（開(kāi)0，關(guān)1）3)P3口——有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可用作輸入口。作輸入用時(shí)，被外部拉低的引腳因內(nèi)部電阻之原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）用，在FLASH編程及校驗(yàn)時(shí)，P3口亦接收些控制信號(hào)。此外，P3口亦接收些用于FLASH閃存編程及程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。P3.0：RXD(串行輸入口)，在本設(shè)計(jì)中用于水位低時(shí)的輸入信號(hào)。（低0高1）P3.5：T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)，在本設(shè)計(jì)中用于水位低時(shí)的輸入信號(hào)。（低0高1）P3.2：INTO(外中斷0)，在本設(shè)計(jì)中用于水位高時(shí)的輸入信號(hào)。（高1，低0）P3.1：TXD(串行輸出口)，在本設(shè)計(jì)中用于手動(dòng)穩(wěn)定水位時(shí)的輸入信號(hào)。P3.3：INT1(外中斷1)，在本設(shè)計(jì)中用于加水過(guò)程中的手動(dòng)停止輸入信號(hào)。P3.4:TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)，在本設(shè)計(jì)中用于放水過(guò)程中手動(dòng)停止輸入信號(hào)。4）RST——復(fù)位輸入。振蕩器工作時(shí)，RST引腳有兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。：AT89S52的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S52便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開(kāi)始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。5）電源及其它的引腳的作用：VCC(40腳)：AT89S52電源正端輸入，電源端+12V。GND(20腳)：接地端。VSS：電源地端。XTALl、XTAL2(19～18腳)：時(shí)鐘電路引腳。當(dāng)使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，這兩個(gè)引腳端外接石英晶體和微調(diào)電容。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于外接外部時(shí)鐘源。XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。6）其中的AT89S52主要功能如下：1.擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash2.晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）3.內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）為8KB4.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）為256字節(jié)5.32個(gè)可編程I/O口線6.8個(gè)中斷向量源7.三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8.三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器9.全雙工UART串行通道路的輸入10.XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。2、集成芯片ACDC0809位8路A/D轉(zhuǎn)換集成芯片?？蓪?shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us左右。ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝，其引腳排列見(jiàn)圖5。圖5ADC0809引腳排列圖IN0～I(xiàn)N7：模擬量輸入通道信號(hào)單極性，電壓范圍0-5V，若信號(hào)過(guò)小還需進(jìn)行放大。ADDA、ADDB、ADDC:地址線A為低位地址，C為高位地址。ALE：地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清“0”；START下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為ST。D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。OE：輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。CLK：時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供。通常使用頻率為500kHz的時(shí)鐘信號(hào)。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。VCC：＋5V電源。VREF：參考電源。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為＋5V（VREF（＋）＝＋5V，VREF（=0V））。3、集成電路（1）74HC245電路74HC245是一種三態(tài)輸出的8總線收發(fā)驅(qū)動(dòng)器，無(wú)鎖存功能。圖6是74HC245的引腳圖;圖7是74HC245的功能表。它的G端和DIR端是控制端，當(dāng)它的G端為低電平時(shí)，如果DIR為高電平，則74HC245將A端數(shù)據(jù)傳送至B端；如果DIR為低電平，則74HC245將B端數(shù)據(jù)傳送至A端。在其他情況下不傳送數(shù)據(jù)，并輸出高阻態(tài)。圖674HC245的引腳圖和功能表（2）集成電路LM324簡(jiǎn)介L(zhǎng)M324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖8所示。它內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。11腳接負(fù)電源，4腳接正電源。圖7LM324電路符號(hào)與管腳圖四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1、最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖8AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)1.要使單片機(jī)工作起來(lái)，最基本的電路的構(gòu)成為注意：EA/VP(31腳)接+5V。2.電源電路：向單片機(jī)供電。單片機(jī)電源：AT89S52單片機(jī)的工作電壓范圍：4.0V—5.5V，所以通常給單片機(jī)外接5V直流電源。連接方式為VCC(40腳）：接電源+5V端VSS(20腳）：接電源地端。3.RST——復(fù)位輸入。振蕩器工作時(shí)，RST引腳有兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路用來(lái)確定單片機(jī)工作的起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)，確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。手動(dòng)按鍵產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)，確定單片機(jī)的初始狀態(tài)。通常在單片機(jī)工作出現(xiàn)混亂或“死機(jī)”時(shí)，使用手動(dòng)復(fù)位可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)“重啟”。4.時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作速度。時(shí)鐘電路就是振蕩電路，向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。AT89S52單片機(jī)時(shí)鐘頻率范圍：0—33MHz。2、液位檢測(cè)部分電路控制傳感器是把一種物理量（或化學(xué)量、生物量）轉(zhuǎn)換成另一種與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的物理量（通常是電量）的裝置。它是測(cè)量系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中，傳感器得到了廣泛應(yīng)用，各種信息的采集離不了各種傳感器，傳感器的基本功能在于能感受外界的各種“刺激”并作出迅速反映。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中我們采用單片機(jī)程序模擬液位的采集信號(hào)，并通過(guò)單片機(jī)CPU的程序化控制后，需要輸出模擬量去控制被控對(duì)象或用于顯示。模擬量信號(hào)是連續(xù)變化的電壓、電流信號(hào)，與數(shù)字量有本質(zhì)上的區(qū)別，模擬量信號(hào)需要放大、濾波、線性化、信號(hào)變換等一系列的電路處理，把檢測(cè)到的模擬量電壓、電流信息變換成0-5V的電壓信號(hào)，通過(guò)A/V轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量才能輸入單片機(jī)處理。同樣，單片機(jī)輸出的數(shù)字量控制值，也往往要通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換電路變換成模擬量才能去控制被控對(duì)象或用于數(shù)據(jù)的顯示。圖9液位檢測(cè)控制部分單片機(jī)原理圖圖10液位檢測(cè)控制部分電路原理圖3、負(fù)反饋系統(tǒng)電路自動(dòng)控制理論也被稱為負(fù)反饋控制理論。首先檢查系統(tǒng)接線，確定系統(tǒng)的反饋為負(fù)反饋。例如電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，輸入信號(hào)為正，要求電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，反饋信號(hào)也為正，同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，反饋信號(hào)越大。其余系統(tǒng)同此方法。在本設(shè)計(jì)模擬水箱的水位控制部分，采用了一套閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為負(fù)反饋，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。其控制原理圖如下。圖11負(fù)反饋系統(tǒng)控制原理圖這是單回路水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象上用一個(gè)調(diào)節(jié)器來(lái)保持一個(gè)參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個(gè)測(cè)量信號(hào)，其輸出也只控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務(wù)是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個(gè)閉環(huán)反饋單回路液位控制。其中控制閥接受控制器輸出的控制信號(hào)，通過(guò)改變閥的開(kāi)度來(lái)達(dá)到控制流量