单片机水位监测系统

湖南科技工业职业技术学院毕业设计论文设计课题：水位监控系统班级：姓名：学号：专业：机电一体化教研室：指导老师：联系电话：E-mail：1/30(水位监测系统)水位监控系统目录摘 341424.35454.154.264.3671AT98C5172102.3 132.4 ADC0832 A/D 164.ADC0832185.LED20223.1233.2.242627282/30毕业设计论文摘要本文主要设计了一种液位控制器，它以 AT89C51作为控制器，通过 AT89C51单片机和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显示。本系统是基于单片机的液位控制，在设计中主要有水位检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现液位控制。主要用水位传感器检测水位，用六个控制按键来实现按健控制，用三位 7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵或排水泵，来实现对液面的控制 ,从而实现单片机自动控制液面的目的。本设计用单片机控制，易于实现液位的控制,而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点。关键词：AT89C51单片机;模数转换;水位控制;自动控制前言1.1课题背景液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。液体的液位的自动控制 ,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制 ,微机控制有以下明显优势 :1)直观而集中的显示各运行参数 ,能显示液位状态。2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值 ,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员3/30(水位监测系统)在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的 CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机控制液体液位是很好的选择。1.2国内外研究的现状目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中 ,取得了很大的成绩,总结了很多经验,但是各行业仍处于发展期 ,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多 ,着重生产实际的很少。在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚 ,在生产过程中需要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与开发。上海的工程技术研究人员更着重的是生产实际研究,对理论、算法和成果的论文较少;深圳在研制新型的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,深圳的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通讯接口等等。一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上 ,已积累了很多经验,奠定了基础,进入了国际市场。我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和经验上,与其他发达国家相比还存在差距,但是我国的研究人员已经克服很多困难,并在不断的摸索中前进,有望在相关领域赶上甚至超过发达国家的技术水平,这是发展趋势。1.3使用单片机实现水体液位控制的优点使用单片机实现水体液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点。采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器测量水位，可有效保证水位的自动控制，能更好地对水体水位进行自动化控制 ,避免了工作人员在现场进行检测操控 ,方便了人员对液位系统的控制 ,控制方便且系统稳定性能好；单片机不仅有体积小，4/30毕业设计论文安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广，同时有助于发现可能存在的故障，通过微机实现给水系统的自动控制与调节，维持稳定系统，保证安全经济运行。本文就是采用 8051单片机为核心芯片的一种水体水位控制系统，具有较高的实用价值和优越性。本系统与PLC控制系统相比大大降低了使用成本,提高了控制运行速度。根据仿真模拟运行的结果表明,该系统能很好的运行,将液位控制在给定的范围内,对过高和过低进行安全报警,稳定性能好,容易操作和控制,保证了生产的正常进行。1.4系统的总体研究方案本设计是采用8051单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水体液位控制系统,在用液位传感器测液位的同时,CPU循环检测传感器输出状态,并用3位七段LED显示示液位高度,检测液位数据,实施报警安全提示,当水体液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭水泵或打开排水泵。1.4.1系统硬件总体方案系统的原理是采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器对液面进行控制,通过四对传感器分别安装在现场的四个不同的位置，由上至下测量水体的液位值,。并把这四个液位状态通过模数转换器 ADC0809传到单片机中,在通过3位七段LED显示器显示出液位的四种状态及报警安全提示。 用LED显示是因为它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水泵 ,需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。本设计主要运用了液位传感器测液位 ,第三章将着重介绍。1.4.2系统软件总体方案水位检测是通过四对由高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水阀控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出5/30(水位监测系统)故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开始加水；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。本系统所使用的传感器性能稳定 ,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值 ,而且利用计算机与组态软件技术对工业生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对水体液位进行的简易方便的操纵，可以准确得控制水泵进行添加水或放水以适应工作的需要，操作简单，经济效益好。其次，水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业以及其他方面的微机控制必将得到更加广泛的应用。1.4.3设计的研究进程本设计第二章对系统进行硬件分析 ,主要介绍了本设计所使用的核心芯片AT89C51,重要对其端口进行介绍,介绍其功能与用途,还介绍了液位传感器、数模转换ADC0832、执行设备、LED显示和报警装置,介绍了他们的原理、结构和电路连接，另外我着重介绍了本设计所使用的传感器,因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用,尤其对检测精确度起着重要的作用。第三章我介绍了整个系统的软件设计。系统硬件设计广泛的液位控制系统包括对水体的液位，压力等的控制，本系统只侧重于介绍液位的控制。液位控制是利用由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器，把液位的状态转换成模拟信号 ,再通过模数转换器ADC0832把输出状态直接接到单片机的I/O接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接 LED进行显示,实现液位的报警和键盘的显示与控制；下图即是液位控制系统：6/30传感器CPU控制执行装置

毕业设计论文LED显示其他装置图2-1基于单片机的液位控制系统由上图可观察到传感器通过对液面进行测量，输出模拟信号，再通过模数转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过 AT89C51单片机的运算控制，在通过LED进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示之后再通过对阀门的开启实现对水体的液位进行调节控制,阀门的驱动设备是电动机。计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是AT89C51。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是AT89C51单片机。CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。整个系统电控部分以ATMEL公司的AT89C51为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用AT89C51外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而AT89C51却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了7/30(水位监测系统)很大的提高。系统的原理是采用液位式传感器测量液体的液位值 ,通过单片机的转换与分析在LED上显示及输出控制;根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关电动机，否到达危险高、低水位,需要关闭电动机。2.1核心芯片AT89C51单片机单片机是早期SingleChipMicrocomputer的直译，它反映了早期单片机的形态和本质。然后，按照面向对象，突出控制功能，在片内集成了许多外围电路及外设接口，突破了传统意义上的计算机结构，发展成microcontroller的体系结构，目前国外已普遍称之为微控制器MCU（MicrocontrollerUnit）。鉴于它完全作嵌入应用，故又称为嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontroller)。大多数单片机采用哈佛（Harvard）结构体系，即数据存储空间与程序存储空间相互独立的结构体系。它不同于一般通用计算机系统结构，即程序和数据共用一个空间的冯诺伊曼(VonNeumann)结构。AT89C51单片机温度测控仪采用Atmel公司的AT89C51单片机，采用双列直插封装（DIP），有40个引脚。该单片机采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术制造，与美国Intel公司生产的MCS—51系列单片机的指令和引脚设置兼容。其主要特征如下：8位CPU○内置4K字节可重复编程Flash，可重复擦写1000次○完全静态操作：0Hz~24Hz，可输出时钟信号○三级加密程序存储器128B×8的片内数据存储器(RAM)32根可编程I/O线2个16位定时/计数器○中断系统有6个中断源，可编为两个优先级○一个全双工可编程串行通道○可编程串行UART通道○具有两种节能模式：闲置模式和掉电模式（1）单片机的基本组成8/30毕业设计论文它由 CPU、存储器（包括 RAM和 ROM）、 I/O 接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。输入 / 输出引脚 P0、P1、P2、P3的功能：图2-1为AT89C51的引脚图：图2-1AT89C51的引脚图P0 口（P0.0-P0.7）：P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和8位双向数据总线用。在EPROM编程时，由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动 8个LSTTL负载。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口（P1.0-P1.7（1-8脚））:P1 口是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。在EPROM编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL负载。在AT89C51中，P1.0还相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；P1.1还相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部控制端。9/30(水位监测系统)Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P2口（P2.0-P2.7（21-28脚））：P2也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平。在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P２驱动4个 LSTTL 负载。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@RI指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器SFR区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。P3口（P3.0-P3.7（10-17脚））：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对 P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。P3口除了作为一般的 I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 1-1所示：表1-1AT89C51的P3口特殊功能口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（定时/计数器0外部输入）P3.5T1（定时/计数器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口还接收一些用于Flash闪速存储器和程序校验的控制信号。2）MCS-51的寻址方式：10/30毕业设计论文（1）、立即寻址如：MOVA，#40H（2）、直接寻址如：MOVA，3AH（3）、寄存器寻址如：MOVA，Rn（4）、寄存器间接寻址如：MOVA，@Rn5）、基址加变址寻址如：MOVCA，@A+DPTR6）、相对寻址如：SJMP08H（7） 、位寻址 MOV20H ， C（3）指令：MOV： 片内 RAM传送MOVX： 片外 RAM传送MOVC： ROM传送XCH： 交换（和 A 交换）SWAP： A 内半字节交换ADD：不带进位加ADDC：带进位加SUBB：带进位减INC ：加 1DEC：减 1MUL：乘法DIV ：除法DAA：调整4）计数初值的计算定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。若设最大计数值为 M ，各操作模式下的M值为：模式0：M=213=8192模式1：M=216=65536模式2：M=28=256模式3：M=256，定时器T0分成2个独立的8位计数器，所以 TH0 、 TL0 的 M 均为 256 。因为 AT89C51 的两个定时器均为加 1 计数器，当初到最大值（ 00H 或 0000H ）时产生溢出，将 TF 位置 1 ，可发出溢出中断，因此计数器初值 X 的计算式为： X=M- 计数值式中11/30(水位监测系统)的M由操作模式确定，不同的操作模式计数器的长不相同，故M值也不相同。而式中的计数值与定时器的工作方式有关。（a）计数工作方式计数工作方式时，计数脉冲由外部引入，是对外部冲进行计数，因此计数值根据要求确定。其计数初值：X=M-计数值例如：某工序要求对外部脉冲信号计100次，X=M-100(b)定时工作方式定时工作方式时，因为计数脉冲由内部供给，是对机器周期进行计数，故计数脉冲频率为f cont =f osc × 1/12 ( 式1-1)计数周期 T=1/f cont =12/f osc 定时工作方式的计数初值 X 等于：X=M- 计 数值 =M-t/T=M- （ f osc × t ） /12 ( 式1-2)式中： fosc 为振荡器的振荡频率， t 为要求定时的时间。定时器有两种工作方式 ：即定时和计数工作方式。由TMOD的D6位和D2位选择，其中D6位选择T1的工作方式，D2位选择T0的工作方式。=0工作在定时方式，=1工作在计数方式。并有四种操作模式：1、模式0：13位计数器，TLi只用低5位。2、模式1：16位计数器。3、模式2：8位自动重装计数器，THi的值在计数中不变，TLi溢出时，THi中的值自动装入TLi中。4、模式3：T0分成2个独立的8位计数器，T1停止计数。MCS-51有5个中断源，可分为2个中断优先级，即高优先级和低优先级，中断自然优先级：外部中断0；定时器0中断；外部中断1；定时器1中断；串行口中断；定时器2中断（a）同级或高优先级的中断正在进行中；（b）现在的机器周期还不是执行指令的最后一上机器周期，即正在执行的指令还没完成前不响应任何中断；（c）正在执行的是中断返回指令RET1或是访问专用寄存12/30毕业设计论文器IE或IP的指令，换而言之，在RETI或者读写IE或IP之后，不会马上响应中断请求，至少要在执行其它一要指令之扣才会响应。(5)中断响应的条件CPU响应中断的条件有：a）有中断源发出中断请求；b）中断总允许位EA=1，即CPU开中断；c）申请中断的中断源的中断允许位为1，即没有被屏蔽。(6)串行口工作方式及帧格式MCS-51单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式：方式0：这种工作方式比较特殊，与常见的微型计算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式。在这种方式下，数据从RXD端串行输出或输入，同步信号从TXD端输出，波特率固定不变，为振荡率的1/12。该方式是以8位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位。方式2：采用这种方式可接收或发送11位数据，以11位为一帧，比方式1增加了一个数据位，其余相同。第9个数据即D8位具有特别的用途，可以通过软件搂控制它，再加特殊功能寄存器SCON中的SM2位的配合，可使MCS-51单片机串行口适用于多机通信。方式2的波特率固定，只有两种选择，为振荡率的1/64或1/32，可由PCON的最高位选择。方式3：方式3与方式2完全类似，唯一的区别是方式3的小组特率是可变的。而帧格式与方式2-样为11位一帧。所以方式3也适合于多机通信。随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机。掉电模式：在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器SFR的内容在终止掉电模式前被冻结，退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并13/30(水位监测系统)稳定工作。、基本复位电路复位电路的基本功能是： 系统上电时提供复位信号， 直至系统电源稳定后， 撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号， 以防电源开关或电源插头分合过程中引起的抖动而影响复位。图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能，图3为其输入-输出特性。但解决不了电源毛刺（A点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题而且调整RC常数改变延时会令驱动能力变差。左边的电路为高电平复位有效右边为低电平Sm为手动复位开关Ch可避免高频谐波对电路的干扰2.时钟电路单片机本身是一个复杂的同步时序系统，为了保证同步工作方式的实现，单片机必须有时钟信号，以使系统在时钟信号的控制下按时协调工作。而所谓时序，则是指指令执行过程中各信号之间的相互时间关系。14/30毕业设计论文MPX4115压力传感器压力传感器对于系统至关重要，需要综合实际的需求和各类压力传感器的性能参数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的压力传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。本设计要实现的数字气压计显示的是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的压力传感器。经过综合考虑，本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器。 MPX4115可以产生高精度模拟输出电压。数据采集模块由压力传感器 MPX4115构成。其中1脚是输出信号端，输出的是与气压值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的原理如图、气压传感器MPX4115的原理MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过 1.5%，温度补偿是-40℃-125℃。ADC0832ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经15/30(水位监测系统)有很高的普及率。学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。ADC0832特点位分辨率；双通道A/D转换；输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；5V电源供电时输入电压在0~5V之间；工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；一般功耗仅为15mW；8P、14P—DIP（双列直插）、PICC多种封装；·商用级芯片温宽为 0°Cto+70°C，工业级芯片温宽为 -40to+85°C；芯片接口说明：CS_片选使能，低电平芯片使能。CH0模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。CH1模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。GND芯片参考0电位（地）。DI数据信号输入，选择通道控制。DO数据信号输出，转换数据输出。CLK芯片时钟输入。Vcc/REF电源输入及参考电压输入（复用）。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。单片机对 ADC0832 的控制原理正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能，其功能项见16/30毕业设计论文官方资料。如资料所示，当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2位数据为“0”、“1时”，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出DC0832封装以及各端子 (1张)完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第 11个字节的下沉输出DATA0。随后输出 8位数据，到第 19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次 A/D转换的结束。最后将 CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。作为单通道模拟信号输入时 ADC0832 的输入电压是 0~5V且8位分辨率时的电压精度为 19.53mV。如果作为由 IN+与IN-输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行 IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于 IN+的电压则转换后的数据结果始终为 00H。17/30(水位监测系统)ADC0832与单片机的接口电路ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。单片机对 ADC0832的控制原理：正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO和DI并联在一根数据线上使用。（见图 3）当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯18/30毕业设计论文片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能，其功能项见表1。如表1所示，当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。更详细的时序说明请见表2。19/30(水位监测系统)ADC0832芯片接口程序的编写：为了高速有效的实现通信，我们采用汇编语言编写接口程序。由于 ADC0832的数据转换时间仅为 32μS，所以A/D转换的数据采样频率可以很快，从而也保证的某些场合对 A/D转换数据实时性的要求。数据读取程序以子程序调用的形式出现，方便了程序的移植。程序占用资源有累加器 A，工作寄存器 R7,通用寄存器 B和特殊寄存器 CY。通道功能寄存器和转换值共用寄存器 B。在使用转换子程序之前必须确定通道功能寄存器 B的值，其赋值语句为“MOVB,#data（00H~03H）。运行转换子程序后的转换数据值被放入 B中。子程序退出后即可以对 B中数据处理。ADC0832数据读取程序流程：开始使能芯片产生时钟信号通道输入控制字读取2节字数字字节数据效验将值输入到指定的寄储器结束20/30毕业设计论文LED显示模块采用LED动态扫描显示原理如下：1）P23、P22、P21、P20输出高电平，关闭所有数码管；2）显示个位——把要显示的数据送到P10~P17，P23送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P23送高电平；3）显示十位——把要显示的数据送到P10~P17，P22送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P22送高电平；4）显示百位——把要显示的数据送到P10~P17，P21送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P21送高电平；5）显示千位——把要显示的数据送到P10~P17，P20送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P20送高电平。（6）以此顺序循环，把它做成子程序，在主循环中调用。现已DS8为个位来讨论，十、百、千为分别为 DS7、DS6、DS5。1、首先要了解的是此数码管为共阴极数码管，即三极管Q16、Q15、Q14、Q13导通时数码管才能点亮，亦即相应的单片机P23、P22、P21、P20为低电平。2、动态扫描显示原理如下：1）P23、P22、P21、P20输出高电平，关闭所有数码管；2）显示个位——把要显示的数据送到P10~P17，P23送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P23送高电平；3）显示十位——把要显示的数据送到P10~P17，P22送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P22送高电平；4）显示百位——把要显示的数据送到P10~P17，P21送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P21送高电平；5）显示千位——把要显示的数据送到P10~P17，P20送低电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P20送高电平。6）以此顺序循环，把它做成子程序，在主循环中调用继电器简介继电器是具有隔离功能的自动开关元件，在我们设计当中主要来做自动控制作用，我们采用+5V的直流电来控制 220V的交流电，以达到控制水泵的作用， 因为是在这里是以一种弱电来控制强电所以安装和使用的过程当中我们一定要注意用电安全注意事项。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。21/30(水位监测系统)对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”系统总体电路图22/30(三)软件设计流程图开始系统初始化数据采集处理读到的数据送LED显示结束系统总流程图

毕业设计论文开始初始化函数A/D转换器进行 A/D转换将转换后的电压转换为压力返回A/D转换程序流程图23/30(水位监测系统)开始开始将压力数据写入到 LED系统初始化调用压力子程序读取压力值调用显示子程序显示压力值调用扫描按键程序返回显示流程图 主函数流程图压力测试仪系统描述 ;输入 15--115kPA压力信号输出 00h--ffh数字信号（adc0832）在LED上显示实际的压力值，如果超限则报警线性区间标度变换公式： y=(115-15)/(243-13)*X+15kpa主程序********************************************************/#include<reg51.H>#include"intrins.h"#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar//ADC0832的引脚sbitADCS=P2^0;sbitADDI=P3^7;sbitADDO=P3^7;sbitADCLK=P3^6;

//ADC0832chipseclect//ADC0832kin//ADC0832kout//ADC0832clocksignal24/30毕业设计论文unsignedchardispbitcode[8]={0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //位扫描unsignedchardispcode[11]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}; //共阳数码管字段码unsignedchardispbuf[4];uinttemp;uchargetdata;//获取ADC转换回来的值voiddelay_1ms(void) //12mhzdelay1.01ms{unsignedcharx,y;x=3;while(x--){y=40;while(y--);}}voiddisplay(void) //数码管显示函数{chark;for(k=0;k<4;k++){P1=dispbitcode[k];P0=dispcode[dispbuf[k]];if(k==1) //加上数码管的 dp小数点P0&=0x7f;delay_1ms();}}/************读ADC0832函数************///采集并返回unsignedintAdc0832(unsignedcharchannel) //AD转换，返回结果{uchari=0;ucharj;uintdat=0;ucharndat=0;25/30(水位监测系统)if(channel==0)channel=2;if(channel==1)channel=3;ADDI=1;_nop_();_nop_();ADCS=0;//拉低CS端_nop_();_nop_();ADCLK=1;//拉高CLK端_nop_();_nop_();ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿 1_nop_();_nop_();ADCLK=1;//拉高CLK端ADDI=channel&0x1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿 2_nop_();_nop_();ADCLK=1;//拉高CLK端ADDI=(channel>>1)&0x1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿 3ADDI=1;//控制命令结束_nop_();_nop_();dat=0;for(i=0;i<8;i++){dat|=ADDO;//收数据ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;//形成一次时钟脉冲_nop_();_nop_();dat<<=1;if(i==7)dat|=ADDO;}26/30毕业设计论文for(i=0;i<8;i++){j=0;j=j|ADDO;//收数据ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;//形成一次时钟脉冲_nop_();_nop_();j=j<<7;ndat=ndat|j;if(i<7)ndat>>=1;}ADCS=1;//拉低CS端ADCLK=0;//拉低CLK端ADDO=1;//拉高数据端,回到初始状态dat<<=8;dat|=ndat;return(dat);//returnadk}voidmain(void){while(1){unsignedinttemp;floatpress;getdata=Adc0832(0);if(14<getdata<243) //当压力值介于 15kpa到115kpa之间时，遵循线性变换{intvary=getdata; //y=(115-15)/(243-13)*X+15kpapress=((10.0/23.0)*vary)+9.3; //测试时补偿值为 9.3temp=(int)(press*10); //放大10倍，便于后面的计算dispbuf[3]=temp/1000; //取压力值百位dispbuf[2]=(temp%1000)/100; //取压力值十位dispbuf[1]=((temp%1000)%100)/10; //取压力值个位dispbuf[0]=((temp%1000)%100)%10; //取压力值十分位display();}}}程序完!27/30(水位监测系统)致谢此毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文 杨可以老师、刘丹老师、肖跃安老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是向杨老师、刘老师、肖跃安老师寻求帮助，而杨老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。还在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀。而刘老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。肖老师，在软件的选择给我很大的帮助，避免了胡乱寻找资料，节约了大量的时间。此谨向杨老师、刘老师、肖老师诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，本篇毕业论文的写作也得到了许多的同学和网友的的热情帮助。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！参考文献王文琦.工业锅炉的检测与控制技术[M].成都:四川科学技术出版社,1986.王骥程.化工过程控制工程[M].北京:化学工业出版社,1981.王文琦.工业锅炉的检测与控制技术〔M〕.成都:四川科学技术出版社,1986.王骥程.化工过程控制工程〔M〕.北京:化学工业出版社,1981.谢自美.电子线路设计、实验与测试[M].华中科技大学出版社，2003.杨国志,王立峰,杨东光,王辉林等.实用电子制作实例[M].福建科学技术出版社，2000.[7]金伟正.单线数字温度传感器的原理及用[M].电子工业出版社，2000.[8]王永平，陈建华.基于S7—200PLC的高性能电热锅炉控制系统[J].仪表技术与传感器,2002.28/30毕业设计论文潘新民,王艳芳微.型计算机控制技术[M].高等教育出版社，2002.谈振藩.自动控制专业英语[M].哈尔滨工程大学出版社,1999.[11] 杨智,明丽萍.21世纪燃气锅炉在中国的发展前景 [J].自动化学报,2001.袁希光等.传感器技术手册[M].北京国防工业出版社,1986.张洪润,张亚凡.传感技术与应用教程[M].清华大学出版社,2005.李光飞,楼然苗.单片机课程设计实例指导[M].北京航空航天大学出版社，2004.李明,徐向东.用容错技术提高锅炉控制系统的可靠性[J].清华大学学报,1999.[16]吴春旺.锅炉汽包水位调节控制系统设计[A].北京:机械工业出版社,2006.[17]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.周航慈.单片机应用程序设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991.[19]钱新贤，杨猛， VisualC++ 编程疑难详解，北京：人们邮电出版社， 2000。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机