毕业设计（论文）水塔水箱水位自动控制器的设计

1、扬州工业职业技术学院2009 2010学年第 二 学期毕业论文课题名称： 水塔水箱水位自动控制器的设计 设计时间： 2010.02.012010.05.21 系 部： 电子信息工程系 班 级： 姓 名： 指导教师： 总目录第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计正文 第 一 部 分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子信息工程系指导老师职称学生姓名班级学号设计题目水塔水箱水位自动控制器的设计设计内容目标和要求一、毕业设计内容和目标：本设计的单片机电阻控温系统设计过程及实现方法。热电偶将炉温变换为模拟电压信号, 经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器, 信号放大后送模/ 数

2、转换器转换为数字量送单片机。同时, 热电偶的冷端温度也由ic 温度传感器变为电压信号, 经放大和转换后送单片机。通过检测锅炉温度的来实现自动控制外部设备的运行,如当传感器检测到水温过高时,转换成电压经过模/数转换送入单片机,通过比较程序输出信号控制光电耦合器的通短来控制继电器的输入电流通短,再通过继电器来控制外部设备如水泵的运行情况。温度过低时关闭输出,而关闭水泵的输入即减少了冷水吸收热量,当温度升高后又打开水泵,这样实现循环控制.而通过数码显示我们可以观看锅炉各个点的温度,来判断运行是否正常。 二、毕业设计论文要求：（1）收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料；（2）完成本毕业设计方案的设计

3、；（3）完成本毕业设计电路原理图设计；（4）完成本毕业设计程序流程图和汇编语言源程序设计；（5）根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。教研室审核系部审核第 二 部 分开题报告扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系10届毕业设计（论文）开题报告书（表1）学生姓名专业机电一体化班级0701机电技术学号题 目水塔水箱水位自动控制器的设计指导教师职称学 位题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】本设计的控制任务要求用单片机实现,数码管显示。单片机是将ram,rom,定时器/计数器以及输入/输出(i/o)接口电路等计算机主要部件集成在一块芯片上

4、,这样所组成的芯片级微型计算机称为单片微型计算机,简称单片微机或单片机。由于单片机的硬件结构与指令系统都是按工业控制要求设计的,常用于工业的检测和控制当中，因而也称为是微控制器或嵌入式控制器。单片机的特点：1.具有优异的性能价格比；2.集成度高，体积小，可靠性高；3.控制功能强；4.低电压,底功耗。【前言】近几十年来，自动控制技术迅猛发展，在工农业生产运输，国防建设和航空，航天事业等领域中获得广泛的应用。随着生产和科学技术的发展，自动控制技术至今已渗透到各种科学领域，成为促进当今生产发展和科学技术进步的重要因素。比如在生活方面的温度调节、湿度调节、自动洗衣机、自动售货机、自动电梯、空气调节器、

5、电冰箱、自动路灯、自动门、保安系统等。在工业方面主要分为两大类：一类是气体、液体、粉体、石油化工制药、轻工食品、建材等行业。需要对温度、压力、物位、流量、成分等参数进行控制。另一类是对已成型材料的进一步加工或者对多种已成型材料的装配，主要控制位移、速度、角度等参数这些都需要应用自动控制学科的知识。【方案的比较与评价】 单片机正是由于它单芯片的结构形式与所采用的半导体工艺，使其在速度、功耗、成本上和多芯片系统相比具有较大的优势。它侧重的是增强对测控对象的控制功能，提高工业环境下的可靠性，构成灵活、方便的应用计算机系统的界面接口。其主要特点归纳起来有五点：（1）性价比高 ；(2)集成度高，可靠性好

6、；（3）功能完善，接口多样；（4）低功耗、低电压；（5）总线多样，易于扩展。【预期的效果及指标】水塔水箱水位控制器主要完成的功能是对水塔水位控制，完成其供水的作用。此控制器主要是在水塔无人值班的情况下工作，所以它必须能自动对水塔水位进行采样对水位输入信号进行分析，于己设置号的水位参数尽心比较，控制电机水泵的开启、停机实现水位的调节。系统中要求配置两台电机以一备（b电动机）一用（a电动机），当工作电机在污水时被启动，在规定的时间内若无法启动时；自动切除工作电机，选用第二台电机工作，并发出声光报警。又会实现发生特殊情况时要强行启动或关闭电机。系统还要求配置低水位，中水位，高水位灯光显示；电动机运行

7、灯光显示来表示水塔的水位状态和电动机的运行情况。【进度安排】2010 年2月1日 - 2010 年 2 月 28日 选题、调研、收集资料、论证、开题2010 年 3月1日 - 2010 年3 月20日 方案、电路、硬件、软件设计2010 年 3月20日 - 2010 年 4 月15日 软硬件调试、写作初稿2010 年 4月15日 - 2010 年5月 21日 修改、定稿、打印【参考文献】1黄仁欣.单片机原理及应用技术.清华大学出版社.20052李广弟.单片机基础.北京航天大学出版社.20013胡文金.单片机应用技术实训教程.重庆大学出版社.20054刘文涛.单片机开发实例.清华大学出版社.20

8、055王义方.微型计算机原理及应用.机械工业出版社.19976王治刚.单片机应用技术与实训.清华大学出版社.20047张毅坤.单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社.19988任为民.电子技术基础课程设计.中央广播电视大学出版社.1997【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明）系（部）主任签章： 年 月 日第 三 部 分毕业设计正文目 录第一章 引言11第二章 单片机水塔水箱水位控制器的原理122.1 单

9、片机概述122.1.1 单片机的发展概况122.1.2 80c51系列单片机132.2 水塔水箱给水设备原理142.3 80c51单片机控制系统原理142.3.1 80c51单片机控制部分结构说明142.3.2 单片机水箱控制系统工作原理15第三章 单片机水塔水箱水位控制器硬件设计163.1 单片机水塔水箱水位控制器系统硬件简介163.1.1 数据采集及处理模块163.1.2 光电隔离简介213.1.3 给水泵电机主控回路介绍223.2 80c51水箱控制系统主控硬件部署方案223.2.1 80c51单片机实现控制功能说明233.2.2 74ls373芯片实现系统功能说明233.2.3 epr

10、om2764芯片实现系统功能说明25第四章 单片机水塔水箱水位控制器程序设计284.1 程序概要设计284.2 控制器程序原理284.2.1 系统主程序原理以及流程框图284.2.2 自动模式子程序原理以及流程框图294.2.3 手动模式子程序原理框图以及流程框图30结束语33致 谢34参考文献35水塔水箱水位自动控制器的设计摘 要 大型水塔水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端，比如水位的控制，时刻监控水箱的环境，夜间的监控等等，操作员

11、稍有疏忽，或者简易的监则器件损坏，将带来无法弥补的损失，更严重的会危机到生产人员的人身安全等。所以，对水箱控制，如果能够使用精密的而且完全会严格按照生产规定运行的自动化系统，可以最大限度的避免事故的几率，同时也能节省资源并能有效提高生产的效率。本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以单片机为核心控制水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。该系统操作方便、性能良好，比较符合电厂生产用水系统控制的需要。【关键词】单片机 水位 控制 报警design based on the watertower tanks instrumentning zhiwei0701 the technolog

12、y of mechanical & electricalabstract：large watertower tanks are a lot of companies essential to the production process of parts, its performance and the quality of work not only on production of the fine has enormous influence, but also the safety of production. in the past, many of the tanks are op

13、erated by the staff to operate, so that artificial means a lot of drawbacks, such as the water level control, water tanks at all times to monitor the environment, and so on the night of monitoring, the operator slightly negligence, or damage to the summary of the monitoring device will bring irrepar

14、able damage will be even more serious crisis in production, such as the personal safety of staff. therefore, control of water tanks, if the use of sophisticated and can totally be run in strict accordance with the provisions of the automated production system that can maximize the chances of avoidin

15、g accidents, but also save resources and can effectively improve the efficiency of production. the purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to the core to control the water level in water tanks, and implementation of the alarm and manual, automatic s

16、witching function. the system is easy to operate, good performance, more in line with the power to control the production of the necessary water system.keywords：single-chip，level，control，alarm第一章 引言水塔水箱水位控制系统是我国广泛应用的供水系统，传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点，而自动控制的原理，一句用水量的变化自动调节协同的运行参数，保持水压恒定以满足用水要求，从而提高了供水系统的质量。而

17、且成本低，安装方便，经过多次的实验证明，灵敏性好，是节约水源，方便家庭和单位控制水塔水位的理想装置。该系统采用单片机实现了水塔水位的自动控制，设计出一种成本低、高实用价值的水塔水位控制器。它能自动完成上水停水的全部循环，保证液面高度处于较理想的范围内，它结构简单，制造成本低，灵敏度高，节约能源显著，适用于各种高层液体储存的理想设备。不论社会经济如何飞速，水在人们正常生活和生产中起着重要的作用。一旦断了水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成严重的生产事故及损失，从而对供水系统提出了更高的要求，满足及时、准确、安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，由

18、此必须进行自动化控制系统的改造。从而实现提供足够的水量、平稳的水压、水塔水位的自动控制有设计成本低、高实用价值的控制器。单片机，一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分，它的诞生使众多自动化控制系统得以实现。单片机以它功能强大，设计简单，制造廉价，支持指令集较多。所以应用到众多系统开发中。因此，基于单片机的水塔水箱水位控制器研究有着重要的意义。第二章 单片机水塔水箱水位控制器的原理2.1 单片机概述单片微型计算机（single chip microcomputer,scm）简称单片机，是把微型计算机的基本功能部件（中央处理器cpu、数据存储器ram、程序存储器rom、定时/计数器以及i/

19、o接口等）集成在一块芯片上的一种微型计算机。随着scm在架构上的不断发展，新一代单片机不断涌现，这些单片机的控制功能被不断扩充，许多外围功能部件被内装化，如a/d、pwm、wdt等，所以已不能用scm来准确表达其内涵了。目前国际上统一称单片机为mcu。在国内，因单片机一词已约定俗成而继续沿用，但其内涵应该对应mcu。由于单片机主要是面向控制的，因此又称其为微控制器。2.1.1 单片机的发展概况单片机的诞生是计算机发展史上一个重要的里程碑，标志着计算机在控制领域形成了一个独立的分支嵌入式系统，从此计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支齐头并进的时代。从其诞生至今的30年，单片机已发

20、展形成上百种系列的近千机种。以领跑的inter公司mcs系列单片机为主线来看，单片机的发展大致经历了以下几个阶段：1976-1979年为单片机的探索阶段。1976年inter公司推出mcs-48系列单片机，将cpu和计算机基本功能部件集成到一个芯片上，scm一词即由此而来。第一代8位通用单片机的诞生，开创了嵌入式系统与通用计算机完全不同的独立发展道路，表明inter在工控领域的创新探索获得成功。1979-1982年为单片机完善阶段。1980年intel公司在mcs-48基础上推出了mcd-51系列高性能8位单片机，开始配备串行通信接口(uart)，并奠定了典型的通用总线型的单片机架构。单片机发

21、展到了一个全新阶段，应用领域更加广泛。1982-1990年为16位单片机更进一步发展阶段。1983年inter公司推出了mcs-96系列单片机，将ad、pwm、wdt等用于测控系统的部件内装在芯片中，体现了单片机的微控制器特征。嵌入式计算机系统走上了单芯片化发展道路。1989年以来为控制器的全面发展阶段，单片机正朝着高性能和多品种的方向发展。一方面，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位、16位、32位通用型单片机。1989年inter公司推出的i80860，采用0.8m核心技术，晶体管数量为255万个，一度是世界上最快的超级单片机（risc处理器）。另一方面，出现了小型廉价的专用型单片机。

22、随着超大规模集成电路(vlsi)工艺技术发展，有可能把所需的外围电路全部装入单片机内，这种芯片称为系统级芯片。专用单片机的发展呈soc化趋势是目前单片机的发展热点之一。2.1.2 80c51系列单片机此后，引领单片机发展的inter公司忙着开发其个人计算机微处理器，将其80c51内核使用权转让给atmel、philips、nec、sst、winbond等著名ic制造商。众多ic制造商竞相研制和开发与80c51单片机兼容的各具增强特色的单片机，如atmel公司的89c51和89s51、philip公司的p89c51、winbond公司的w78e51b以及hyundai公司的gms97c51等。单

23、片机园地里品种异彩纷呈，争奇斗艳。80c51变成有众多ic制造商支持并开发出上百个机种的大家族，先统一称其为新一代的80c51。2.2 水塔水箱给水设备原理水箱给水设备系统由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成，其系统结构如图2-1：图2-1 水塔水箱给水控制器结构图其中m1、m2为给水泵机组，lg、ld、ldd分别为水位高、水位低、水位低低浮球开关，当水位高（大于90开度）时，lg闭合，当水位低（小于75开度）时，ld闭合，当水位低低（小于50开度）时，ldd闭合。2.3 80c51单片机控制系统原理2.3.1 80c51单片机控制部分结构说明本系统采用的单片机引脚具体控制如下：p1口和p

24、3口为输入输出检则信号和控制信号。下面是芯片引脚具体分配：p1.0：水位低低输入信号。（低0，高1）p1.1：水位低输入信号。（低0，高1）p1.2：水位高输入信号。（高1，低0）p1.3：手动与自动转换输入信号。（手动1，自动0）p1.4：m1起动km1控制输出信号。（手动1，自动0）p1.5：m2起动km1控制输出信号。（手动1，自动0）p1.6：m1开关状态输入信号。（开0，关1）p1.7：m2开关状态输入信号。（开0，关1）p3.0：水位低低报警输出信号。p3.1：水位低报警输出信号。p3.2：水位高报警输出信号。p3.4：手动起动m1输入信号，低电频有效动作。p3.5：手动起动m2输

25、入信号，低电频有效动作。p3.6：手动停m1输入信号，低电频有效动作。p3.7：手动停m2输入信号，低电频有效动作。2.3.2 单片机水箱控制系统工作原理 当水箱水位低时，起动m1、m2给水，水位上升到90%，停m1；当水箱水位低低（小于50%）时，同时起动m1、m2； 当水位上升到50%以上70%以下时，停m2，m1继续运行到水位上升到90%以上才停止工作。 经过数据统计，得到以下数据： 水位从50%-70%，两台泵运行需要约10分钟；水位从70%-90%，一台泵运行需要约15分钟。水箱的水位一般保持在70%-90%。报警控制如下：当水位高与90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，lg闭合

26、，系统水位高报警。当水位低于75开度的时候，由传感器经变送器发送信号，ld闭合，系统水位低报警。当水位低与50开度的时候，由传感器经变送器发送信号，ldd闭合，系统水位低低报警。手动/自动模式转换控制如下：全自动模式下，系统自动判断水位的状况，选择不同的工作状态。手动的模式下，两台给水泵的运行控制可由人工自己操作。第三章 单片机水塔水箱水位控制器硬件设计3.1 单片机水塔水箱水位控制器系统硬件简介3.1.1 数据采集及处理模块 单片机是则量系统数据交换中心，此控制器采用的是80c51单片机在全静态工作时振荡器频率为012mhz。 目前，8051单片机在工业检则控制领域中得到了广泛的应用，因此我

27、们可以在许多单片机应用领域中，配接各种外部设备，完成工业自动化的实现。89c51是intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个8位的微型处理器cpu；一个256k的片内数据存储器ram；片内程序存储器rom；四个8位并行的i/o接口p0-p3；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工uart的串行i/o口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12mhz。以上各个部分通过内部总线相连接。下面简单介绍下其各个部分的功能。中央处理器cpu是单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序

28、，并逐条执行指令，它是由8位算术逻辑运算部件(简称alu)、定时控制部件，若干寄存器a、b、b5w、5p以及16位程序计数器(pc)和数据指针寄存器(dm)等主要部件组成。算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。它具有对8位信息进行+、-、x、/ 四则运算和逻辑与、或、异或、取反、清“0”等运算，并具有判跳、转移、数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。控制器部件是由指令寄存器、程序计数器pc、定时与控制电路等组成的。指令寄存器中存放指令代码。枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器、运算器或io接口电路，完成指

29、令功能。程序计数器pc 程序计数器pc用来存放下一条将要执行的指令，共16位可对以k字节的程序存储器直接寻址c指令执行结束后，pc计数器自动增加，指向下一条要执行的指令地址。数据存储器，ram，片内为128b,片外最多可外扩64kb。数据存储器来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。片内的128b的ram，以高速ram的形式集成在单片机内，可以加快单片机运行的速度，而且这种结构的ram还可以降低功耗。程序存储器，rom，用来存储程序，80c51为4kb rom。如果片内只读存储器的容量不够，则需要用扩展片只读存储器，片外最多可以扩展到64kb。中断系统，具有5

30、个中断源，2级中断优先权。定时器/计数器，片内有2个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式。在单片机的应用中，往往需要精确的定时，或对外部事件进行计数，因而需在单片机内部设置定时器/计数器部件。串行口，1个全双工的串行口，具有4中工作方式。可用来进行串行通信，扩展并行i/o口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。特殊功能寄存器，sfr，共有21个，用于cpu对片内各功能部件进行管理、控制、监视。单片机的时序功能：时钟电路：80c51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，xtali和xtal2分别为振荡电路的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产

31、生。采用内部方式时，在c1和c2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器， 振荡频率的选择范围为1212mhz在使用外部时钟时，xtal2用来输入外部时钟信号，而xtali接地。时序：80c51单片机的一个执器周期由6个状态(s1s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为p1和p2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用12mhz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为16us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在n期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在p2期间。对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从s1p28开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器

32、周期的s4读人第二字节。若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。在加结束时完成指令操作。多数mcs51指令周期为12个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期。 对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但movx指令例外，movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。下面是80c51单片机的振荡电路。图如3-1： 图3-1 80c51震荡电路原理图引脚及其功能说明：80c51单片机的40个引脚7中有2

33、个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出i/o引脚。下面按引脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能：电源引脚vcc和vssvcc（40脚）：接+5v电源正端；vss（20脚）：接+5v电源正端；外接晶振引脚xtal1和xtal2：xtal1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于hmos单片机，该引脚接地；对于choms单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。xtal2（18脚）：接外部晶体的另一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于hmos

34、单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。对于chmos芯片，该引脚悬空不接。控制信号或与其它电源复用引脚有：rst/vpd、ale/p、psen和ea/vpp等4种形式（1）rst/vpd（9脚）：rst即为reset，vpd为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。当vcc发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源vpd（+5v）为内部ram供电，以保证ram中的数据不丢失。（2）ale/ p （30脚）：当访问外部存储器时，ale（允许地址锁存信号）以每机器周期

35、两次的信号输出，用于锁存出现在p0口的低（3）psen(29脚):片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期pesn两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间，pesn信号将不出现。（4）ea/vpp（31脚）：ea为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当ea端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器4kb（ms52子系列为8kb）。若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。当ea端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。对于片内含有eprom的单片机，在eprom编程期间，该引脚用于接21v

36、的编程电源vpp。输入/输出（i/o）引脚p0口、p1口、p2口及p3口：(1) p0口（39脚22脚）：p0.0p0.7统称为p0口。当不接外部存储器与不扩展i/o接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部程序存储器或扩展i/o口时，p0口为地址/数据分时复用口。它分时提供8位双向数据总线。对于片内含有eprom的单片机，当eprom编程时，从p0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。(2) p1口（1脚8脚）：p1.0p1.7统称为p1口，可作为准双向i/o接口使用。对于mcs52子系列单片机，p1.0和p1.1还有第2功能：p1.0口用作定时器/计数器2的计数脉冲输入

37、端t2；p1.1用作定时器/计数器2的外部控制端t2ex。对于eprom编程和进行程序校验时，p0口接收输入的低8位地址。(3) p2口（21脚28脚）：p2.0p2.7统称为p2口，一般可作为准双向i/o接口。当接有外部程序存储器或扩展i/o接口且寻址范围超过256个字节时，p2口用于高8位地址总线送出高8位地址。对于eprom编程和进行程序校验时，p2口接收输入的8位地址。(4) p3口（10脚17脚）：p3.0p3.7统称为p3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向i/o接口，也可以将每1位用于第2功能，而且p3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。p3口的第2功能见

38、下表3-1：单片机p3.0管脚含义表1-1单片机p3.0管脚含义表3-1 p3口的第2功能表引脚第2功能p3.0rxd（串行口输入端0）p3.1txd（串行口输出端）p3.2int0（部中断0请求输入端，低电平有效）p3.3int1（中断1请求输入端，低电平有效）p3.4t0（时器/计数器0计数脉冲端）p3.5t1（时器/计数器1数脉冲端）p3.6wr（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）p3.7rd（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）综上所述，mcs51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点：(1) 单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第2功能；(2) 单片机对外呈3总线形式

39、，由p2、p0口组成16位地址总线；由p0口分时复用作为数据总线。80c51结构图如图3-2下： 图3-2 80c51结构图3.1.2 光电隔离简介水箱的控制器由8051系统构成。为避免电机的起停和电源波动时对电路的影响，输入输出均采用光电隔离。光电隔离是半导体管敏感器件和发光二极管组成的一种新器件，它主要功能是实现电信号的传送。输入与输出绝缘隔离，信号单向传输，无反馈影响。抗干扰性强，响应速度快。工作时，把输入信号加到输入端，使发光管发光，光敏器件在磁光辐射下输出光电流，从而实现电光点的两次转换。继电器隔离是用电信号控制继电器的机械触电来实现隔离控制。输出通过继电器，控制水泵机组的起停和报警

40、，其电路图如图3-3：图3-3 系统控制电路原理图3.1.3 给水泵电机主控回路介绍给水泵电机主控回路，图3-4如下：图3-4 水泵电机控制电路原理图3.2 80c51水箱控制系统主控硬件部署方案该系统硬件主要由一个80c51单片机，一个74ls373和一个eprom2764芯片构成。其原理图如下图3-5所示：图3-5 80c51水箱控制系统主控原理图3.2.1 80c51单片机实现控制功能说明80c51为数据采集及处理模块核心，它主要完成系统对水位高低信号是否满足指标的信息采集，对采集到的水位信号通过系统程序进行对信号的判断等处理，根据采集信号的不同，驱动相应信号对应功能的引脚来实现对水箱水

41、位的控制。3.2.2 74ls373芯片实现系统功能说明 74ls373是一种带输出三态门的8d锁存器，其结构如图3-6所示。图3-6 74ls373结构示意图引脚功能介绍：d0d7为8个输入端；q0q7为8个输出端；g为数据锁存控制端；当g为“1”时，锁存器输出端同输入端；当g由“1”变“0”时，数据输入锁存器中。oe为输出允许端；当oe为“0”时，三态门打开；当oe为“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。在该基于80c51单片机水箱控制统中，采用74ls373作为i/o接口驱动使用，具体引脚连接如下：其与80c51连接方法如下：80c51 74ls373p0.0(32)-d0 (3)p0.

42、1(33)-d1 (4)p0.2(34)-d2 (7)p0.3(35)-d3 (8)p0.4(36)-d4 (13)p0.5(37)-d5 (14)p0.6(38)-d6 (17)p0.7(39)-d7 (18)ale (30)-le (11) /oe(1 )、gnd(10)接地 vcc(20)接+5v注：括号内位引脚编号实际连接请参考图3-8所示。其中输入端d0d7接至单片机的p0口，输出端提供的是低8位地址，g端接至单片机的地址锁存允许信号ale。输出允许端oe接地，表示输出三态门一直打开。3.2.3 eprom2764芯片实现系统功能说明 eprom2764芯片是8k*8字节的紫外线擦出

43、、可编程只读存储器，单一+5v供电，工作电流为75ma，维持为35ma,读出时间最大为250ns,封装为28引脚的双列直插式封装。如图3-7所示：图3-7 2764结构图各引脚含义为：a0-a12为13根地址线，可寻址8k字节； d0-d7 为数据输出线； ce为片选线； oe为数据输出通线； pgm为编程脉冲输入端； vpp是编程电影院； vcc 是住电源。正常工作(只读)时，vpp=vcc=+5v，/pgm=+5v。编程时，vpp=+25v（高压）,/pgm端加入宽度为50ms的负脉冲。在本系统中，eprom2764芯片实现的是可编程i/o接口电路的扩展功能,具体引脚连接如下：2764与8

44、0c51引脚连线如下： 80c51 2764p0.0(32)-d0 (11)p0.1(33)-d1 (12)p0.2(34)-d2 (13)p0.3(35)-d3 (15)p0.4(36)-d4 (16)p0.5(37)-d5 (17)p0.6(38)-d6 (18)p0.7(39)-d7 (19)p2.0(21)-a8 (25)p2.1(22)-a9 (24)p2.2(23)-a10(21)p2.3(24)-a11(23)p2.4(25)-a12( 2)/psen(29)-/oe(22)/ce (20)接地vcc、pgm、vpp接+5v74ls373与2764引脚连接如下：74ls373 2

45、764q0(2) -a0 (10)q1(5) -a1 (9)q2(6) -a2 (8)q3(9) -a3 (7)q4(12) -a4 (6)q5(15) -a5 (5)q6(14) -a6 (4)q7(19) -a7 (3)注：括号内位引脚编号实际电路连接图如图3-8所示：图3-8 基于80c51单片机的水箱控制系统电路图第四章 单片机水塔水箱水位控制器程序设计4.1 程序概要设计本系统程序开发，使用的语言给汇编语言。程序实现当水位处于lh(高)、ld(低)或ldd(低低)时，报警信号输出，判断泵水方式(自动或手动)。当水位到达规定容量时，停止泵水。在次程序中，低电平为有效(即0为有效),高电

46、平为无效(即1为无效)。4.2 控制器程序原理4.2.1 系统主程序原理以及流程框图主程序要实现的是，对数据的初始化，并且判断用户是使用自动模式还是手动模式，根据用户的具体需求：若用户选择自动模式，则程序调用自动化子程序；若用户选择手动模式，则程序调用手动子程序。主程序原理框图如下图4-1 开始初始化自动？转自动转手动图4-1 主程序原理框图4.2.2 自动模式子程序原理以及流程框图 自动模式子程序运行的前置条件是，系统开始运行，并且用户选择使用自动化控制模式。 自动模式子程序首先判断水位是否高lg，若水位高于指标，则运行“水位高报警”程序，并返回主程序。若水位不高，则判断水位是否低ld，若水

47、位低，则试运行“水位低报警”程序。然后判断水位是否低低ldd：若水位没有达到ldd的指标，则试判断“m1是否开启”，若没有开启，则开启m1；若“m1开启”则判断“m2是否开启”，若“m2开启”，则程序运行“停止m2”程序；若“m2没有开启”，则试程序运行“延迟1分钟”， 一分钟后程序“返回主程序”。若水位达到水位ldd的指标，则运行“水位低低报警”，然后程序判断“m1是否开启”，若“m1未开启”则运行“m1开启”程序；若“m1开启”则程序判断“m2是否开启”，若“m2未开启”则运行“m2开启”程序，若“m2开启”，则运行“延迟一分钟”，一分钟后程序“返回主程序”。 自动模式子程序原理框图如图4

48、-2：开始水位高？水位低？m2是否开m2是否开水位低低?水位低报警开m1水位低低报警开m2水位高报警返回主程序m1是否开开m1m1是否开延迟1分钟nynyesyesnnono停m2y yn yyno返回主程序 图4-2 自动模式子程序原理框图4.2.3 手动模式子程序原理框图以及流程框图手动模式子程序运行的前置条件是，系统开始运行，并且用户选择使用自手动控制模式。手动模式子程序中判断语句的条件是依据用户的具体操作。 手动模式子程序首先判断“水位是否lg” ，若水位lg达到指标，则程序返回主程序；若水位lg未达到指标，则程序运行“判断有无键合”：若“判断没有键合”则子程序进行循环；若“判断键合”

49、，则程序判断“m1是否键合”。若用户操作“m1键合”，则程序运行“判断m1是否开启”：若“m1开启”则子程序进行循环；若“判断m1未开启”，则程序运行“开启m1”。若用户操作“m1不键合”，则程序判断“m2是否键合”：若用户操作“m2键合”，则程序运行“判断m2是否开启”；若“m2开启”则子程序进行循环；若“判断m2未开启”，则程序运行“开启m2”。若程序判断用户均未进行“m1、m2键合”，则程序要判断“是否停止m1键合”：若用户操作“m1停止键合”，则程序判断“m1是否停止”；若“m1停止”，则子程序循环；若“m1没有停止”，则程序运行“停止m1”。若用户不操作“m1停止键合”，则程序判断“是否停止m2键合”：若用户操作“m2停止键合”，则程序判断“m2是否停止”，若“m2停止”，则子程序循环；若“m2没有停止”，则程序运行“停止m2”。手动模式子程序原理框图如图4-3： 开始水位高？有无键合？m1键合？m2键合？nnnyes开m2ynnn停m1键合？停