基于單片機的水箱水位自動控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　　題 目：基于單片機的水箱水位自動控制系統(tǒng)</p><p>　　英文題目：The water tank level automatic control system based on microcontroller</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　大型水箱是很多公司生產(chǎn)過程中必不可

2、少的部件，它的性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響，而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。在過去，大量的對水箱操作是由相應(yīng)的人員進行操作的，這樣的人工方式帶來了很大的弊端，比如水位的控制，時刻監(jiān)控水箱的環(huán)境，夜間的監(jiān)控等等，操作員稍有疏忽，或者簡易的監(jiān)則器件損壞，將帶來無法彌補的損失，更嚴重的會危機到生產(chǎn)人員的人身安全等。所以，對水箱控制，如果能夠使用精密的而且完全會嚴格按照生產(chǎn)規(guī)定運行的自動化系統(tǒng)，可以最大限度的避免事故的幾率，同時也能節(jié)

3、省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。</p><p>　　本單片機系統(tǒng)設(shè)計的目的是應(yīng)用單片機控制技術(shù)，以單片機為核心控制水箱的水位，并實現(xiàn)了報警和水位顯示、自動控制等功能。該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比較符合生產(chǎn)生活用水系統(tǒng)控制的需要。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機 ；水箱水位；自動控制； 水位顯示；報警</p><p><b>　　ABSTRACT<

4、/b></p><p>　　Large water 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 a

5、lso the safety of production. In the past, many of the tanks are operated 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 env

6、ironment, and so on the night of monitoring, the operator slightly negligence, or damage </p><p>　　The purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to 8051 as th

7、e core to control the water level in water tanks, and of the alarm and manual, automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with the power to control the production of the n

8、ecessary water system.</p><p>　　KEY WORDS: Single chip microcomputer ；Voluntarily control the Lever level ； Relay；Auto-protecting；Alarm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b&

9、gt;　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACT。</p><p><b>　　第一章 緒 論1</b></p><p>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計3</p><p>　　2.1系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容3</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案3&l

10、t;/b></p><p>　　2.2.1總體思路3</p><p>　　2.1.2設(shè)計方案4</p><p>　　2.2系統(tǒng)方案選取4</p><p>　　2.2.1傳感器選擇方案4</p><p>　　2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換方案4</p><p>　　2.2.3單片機復位方案

11、5</p><p>　　2.2.4單片機起振方案5</p><p>　　2.2.5水位顯示驅(qū)動方案5</p><p>　　2.2.6電機驅(qū)動方案6</p><p>　　2.2.7電機選擇方案6</p><p>　　第三章 硬件設(shè)計7</p><p>　　3.1單元模塊設(shè)計7<

12、/p><p>　　3.1.1 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計7</p><p>　　3.1.2起振電路設(shè)計8</p><p>　　3.1.3數(shù)碼顯示設(shè)計9</p><p>　　3.1.4電機驅(qū)動設(shè)計10</p><p>　　3.1.5電機控制10</p><p>　　3.1.6報警電路11</p&

13、gt;<p>　　3.2系統(tǒng)整機分析12</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計13</p><p>　　4.1 詳細流程圖13</p><p>　　4.1.1主程序13</p><p>　　4.1.2 中斷子程序14</p><p>　　4.1.3 水位高度子程序15</p>&

14、lt;p>　　4.1.4查表子程序15</p><p>　　4.1.5狀態(tài)子程序16</p><p>　　4.1.6 狀態(tài)控制子程序18</p><p><b>　　總結(jié)36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b&

15、gt;　　參考文獻38</b></p><p><b>　　附錄一39</b></p><p><b>　　附錄二41</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b>&l

16、t;/p><p>　　水箱水位控制系統(tǒng)是以液位為被控參數(shù)的控制系統(tǒng)，它在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多地方需要對容器內(nèi)的介質(zhì)進行液位控制，使之高精度地保持在給定的數(shù)值，如在建材行業(yè)中，玻璃窯爐液位的穩(wěn)定對窯爐的使用壽命和產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。液位控制一般指對某一液位進行控制調(diào)節(jié)，使其達到所要求的控制精度。液體的液位的自動控制,是近年來新開發(fā)的一項新技術(shù),它是微型計算機軟件、硬件、自

17、動控制等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,工程作業(yè)采用的是微機控制和原有的儀表控制,微機控制有以下明顯優(yōu)勢:</p><p>　　1直觀而集中的顯示各運行參數(shù)，能顯示液位狀態(tài)。</p><p>　　2在運行中可以隨時方便的修改各種各樣的運行參數(shù)的控制值,并修改系統(tǒng)的控制參數(shù),可以方便的改變液位的上限、下限。</p><p>　　3 具有水體控制過程的自動化處理以及監(jiān)控軟件和良

18、好的人機界面，操作人員在監(jiān)控計算機上能根據(jù)控制效果及時修改運行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生產(chǎn)過程的實時性、安全性</p><p>　　綜合以上的種種優(yōu)點可以預見采用計算機控制系統(tǒng)是行業(yè)的大勢所趨。單片機是在一塊芯片上集成了一片微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。單片機自問世以來,性能不斷提高和完善,體積小、速度快、功耗低的特點使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。一般,工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境差，

19、干擾強。利用單片機控制就能克服這些缺點，因此單片機在控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，使用單片機控制液體液位是很好的選擇。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀</p><p>　　目前我國在單片機測控裝置研究、生產(chǎn)、應(yīng)用中，取得了很大的成績，總結(jié)了很多經(jīng)驗，但是各行業(yè)仍處于發(fā)展期。經(jīng)調(diào)查，許多科研所在這方面開展的工作更看重的是理論和算法，數(shù)年來這方面的研究的論文較多，著重生產(chǎn)實際的很少。

20、在上海，新型的單片機測控裝置與系統(tǒng)研究的生產(chǎn)基礎(chǔ)較雄厚，在生產(chǎn)過程中需要新型的測控裝置與系統(tǒng)，因此在不斷的努力研究與開發(fā)。上海的工程技術(shù)研究人員更著重的是生產(chǎn)實際研究，對理論、算法和成果的論文較少；深圳在研制新型的測控裝置與系統(tǒng)領(lǐng)域也比較有成就，盡管與其他國家比較尚有差距。但是，深圳的高校、研究院所的最大的特點就是實際，與實際生產(chǎn)應(yīng)用項目無關(guān)的問題基本不去考慮，主要考慮選取什么材料，測控什么物理量，優(yōu)點是什，與機器設(shè)備的通訊接口等等。&

21、lt;/p><p>　　一些發(fā)達國家在單片機新型系統(tǒng)研究、制造和應(yīng)用上，已積累了很多經(jīng)驗，奠定了基礎(chǔ)，進入了國際市場。我國在新型測控裝置與系統(tǒng)研究、制造、應(yīng)用和經(jīng)驗上，與其他發(fā)達國家相比還存在差距，但是我國的研究人員已經(jīng)克服很多困難，并在不斷的摸索中前進，有望在相關(guān)領(lǐng)域趕上甚至超過發(fā)達國家的技術(shù)水平，這是發(fā)展趨勢。</p><p>　　1.3 使用單片機實現(xiàn)水箱水位控制的優(yōu)點</p&g

22、t;<p>　　使用單片機實現(xiàn)水箱水位控制具有較高的實用價值和穩(wěn)定性好等特點。采用MPM416W/426W投入式液位傳感器測量水位，可以有效保證水位的自動控制，能更好地對水箱水位進行自動化控制，避免了工作人員在現(xiàn)場進行檢測操控，方便了人員對水箱水位系統(tǒng)的控制，控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；單片機不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，應(yīng)用前景廣，同時有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機實現(xiàn)給水系統(tǒng)的自動控制

23、與調(diào)節(jié)，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟運行。此次設(shè)計就是采用AT89C51單片機為核心芯片的一種水箱水位控制系統(tǒng)，具有較高的實用價值和優(yōu)越性。</p><p>　　本系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相比大大降低了使用成本，提高了控制運行速度。根據(jù)仿真模擬運行的結(jié)果表明，該系統(tǒng)能很好的運行，將液位控制在給定的范圍內(nèi)，對過高和過低進行安全報警，穩(wěn)定性能好，容易操作和控制，保證了生產(chǎn)的正常進行。</p><p>

24、;<b>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容</p><p>　　本系統(tǒng)主要研究基于單片機的水箱水位控制系統(tǒng)。實現(xiàn)水位顯示和報警，自動控制等功能。操作方便、性能良好。</p><p><b>　　主要內(nèi)容如下：</b></p><p>　　當水箱水位低于

25、20%時，啟動主，備電機給水；當水箱水位高于20%而低于80%時，啟動主電機給水，備用電機停止給水；當水箱水位高于80%時，主、備電機同時停止給水。</p><p>　　2 當水位低于10%的時候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，系統(tǒng)水位低報警；當水位高于10%而低于80%的時候，系統(tǒng)水位不報警；當水位高于80%的時候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，系統(tǒng)水位高報警。</p><p><b&

26、gt;　　80%</b></p><p>　　20% 水箱</p><p>　　10% 閥門</p><p>　　進水 進水</p><p>　　主電機

27、 備電機</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 </p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案</b></p><p><b>　　2.2.1總體思路</b></p><p>　?、偎桓叨鹊臋z測：利用水位傳感器完成。</p><p>　　

28、②傳感器輸出信號處理：傳感器輸出信號，有直流電壓和直流電流之分。設(shè)計中需將這一信號進行處理，以便單片機能夠接收和處理。</p><p>　?、蹎纹瑱C控制：單片機將由前級輸入的檢測信號進行分析和處理，從而產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。</p><p>　?、軘?shù)碼顯示、電機驅(qū)動和報警電路根據(jù)單片機產(chǎn)生的控制信號，作出相應(yīng)的動作。</p><p>　　⑤電機控制電路根據(jù)電機驅(qū)動電路

29、的狀態(tài)作出相應(yīng)的動作。</p><p><b>　　2.1.2設(shè)計方案</b></p><p>　　水位自動控制電路是通過水位傳感器將水位高度轉(zhuǎn)換為0—10V的直流電壓，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換所得的8路并行數(shù)字量送入單片機進行處理來達到對水位進行自動控制的目的。通過對電壓和水位的轉(zhuǎn)換關(guān)系，最終利用單片機進行精確的控制，實現(xiàn)對水位高度的顯示、主/備電機和報警裝置的控

30、制。</p><p>　　水位自動控制器由6個部分組成，即水位傳感器、A/D轉(zhuǎn)換、單片機、數(shù)碼顯示、電機控制、報警控制部分，其總框圖如圖2.2.2所示。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案選取</b></p><p>　　2.2.1傳感器選擇方案</p><p>　　傳統(tǒng)的水位檢測通過設(shè)檢測點來完成對水位的檢測。

31、通常，由于受檢測點物理體積的影響，水位檢測點的數(shù)目有限，從而影響了后續(xù)電路控制的精度。本設(shè)計采用新型水位傳感器，可以達到對水位高度的精確檢測，以利于提高后續(xù)電路控制的精度。</p><p>　　2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換方案</p><p>　　通過對傳感器的選擇，可知由傳感器輸出的水位高度信號是0～10V的直流電壓。在設(shè)計中，可以通過采樣、保持電路對這一信號進行處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為多個采樣

32、點信號。但這種處理方法由于受電路規(guī)模和采樣精度的影響，不可能對水位信號做出精確的處理，近而也無法對電機、水位高度顯示和報警做出精確的控制。因此，本設(shè)計中采用集成芯片ADC0809對0～10V的直流電壓進行處理?？梢赃_到：</p><p><b>　?、匐娐泛啙崱⒚髁?。</b></p><p><b>　　②高轉(zhuǎn)換精度。</b></p>

33、<p><b>　?、鄹呖刂凭_。</b></p><p>　　2.2.3單片機復位方案</p><p>　　RST/VPD:復位/備用電源線，可以使單片機處于復位（即初始化）工作狀態(tài)。通常，單片機的復位有自動上電復位和人工按鈕復位兩種，圖2.2.3給出了它們的電路?？紤]到，水塔與居民生活密切相關(guān)，當因特殊原因?qū)е聠纹瑱C掉電，需單片機立即自動復位（如：夜

34、間短時間停電，導致本系統(tǒng)停止工作），故本設(shè)計采用上電復位方式。</p><p>　　2.2.4單片機起振方案</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。也可以采用外部時鐘源驅(qū)動器件?？紤]到設(shè)計、使用的方便，本設(shè)計中采用片內(nèi)時鐘驅(qū)動。即XTAL1和XTAL2只需外接晶振（配上相應(yīng)的電容），便可以給單片

35、機提供相應(yīng)的時鐘頻率。</p><p>　　2.2.5水位顯示驅(qū)動方案 </p><p>　　本設(shè)計中需將水塔水位高度在數(shù)碼管中進行顯示，有兩種方案選擇：</p><p>　?、倮肕AX7219進行驅(qū)動：MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動器。每片可驅(qū)動8位7段加小數(shù)點的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線。MAX

36、7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時從單片機接收數(shù)據(jù)外，平時獨立工作，極大地節(jié)省了MCU有限的運行時間和程序資源。</p><p>　?、诶?4LS48驅(qū)動數(shù)碼管：與單片機連接較為復雜，需占用單片機8個端口。且在與數(shù)碼管連接時需附加上拉電阻，用以完成數(shù)碼管的驅(qū)動。</p><p>　　考慮到本設(shè)計中，需顯示的位數(shù)較少（兩位），若利用MAX7219驅(qū)動數(shù)碼管，將造成資源浪費，且MA

37、X7219芯片價格較高，采用后大大提高成本支出。同時，隨著MAX7219的使用（對MAX7219的編程）將提高源程序的復雜度，對編譯、調(diào)試和單片機運行效率都將造成影響。故設(shè)計中采用74LS48驅(qū)動數(shù)碼管顯示。 </p><p>　　2.2.6電機驅(qū)動方案</p><p>　　利用單片機驅(qū)動交流接觸器，進而驅(qū)動電動機的運轉(zhuǎn)。其中，在單片機的輸出端到交流接觸器間需接驅(qū)動模塊。該驅(qū)動模塊，

38、可以由分離元件組成放大電路來實現(xiàn)對交流接觸器的驅(qū)動，也可以單使用一塊芯片實現(xiàn)。本設(shè)計中，采用一塊芯片實現(xiàn)對交流接觸器的控制。以達到使電路簡潔，調(diào)試方便，易于維修的目的。</p><p>　　2.2.7電機選擇方案</p><p>　　電動機有支流、交流之分。異步電動機屬于交流電機的一種；另一種交流電機是同步電機。異步電機由于結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，價格便宜，所以應(yīng)用最為廣泛。本設(shè)計中，采用交流

39、電機，為了克服沿程阻力損失和高度差所產(chǎn)生的靜壓力，供水水泵的揚程應(yīng)根據(jù)實際情況有所變化。 </p><p><b>　　第三章 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1單元模塊設(shè)計</b></p><p>　　3.1.1 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計</p><p>　　AT89C51與ADC接口時

40、必須弄清并處理好三個問題：</p><p>　　①要給START線送一個100ns寬的啟動脈沖。</p><p>　?、讷@取EOC線上的狀態(tài)信息，因為它是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的標志。</p><p>　?、垡o“三態(tài)輸出鎖存器”分配一個端口地址，也就是給OE線上送一個地址譯碼器輸出信號。</p><p>　　AT89C51和ADC接口通常采用查詢和

41、中斷兩種方式。采用查詢法傳送數(shù)據(jù)時AT89C51應(yīng)對EOC線查詢它的狀態(tài)：若查詢到EOC變?yōu)楦唠娖?，則給OE線送一個高電平，以便從D0—D7線上提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)時，EOC線作為CPU的中斷請求線。CPU響應(yīng)中斷后，應(yīng)在中斷服務(wù)程序中使OE線變?yōu)楦唠娖?，以提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。</p><p>　　ADC0809內(nèi)部有一個8位“三態(tài)輸出鎖存器”可以鎖存A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，故它本身

42、即可看作一種輸入設(shè)備，也可認為是并行I/O接口芯片。因此，ADC0809可以直接和AT89C51接口，當然也可以像8255這樣的接口芯片連接。在本設(shè)計中采用ADC0809和AT89C51直接連接,如圖3.1.1 所示，START和ALE互連可使ADC0809在接收模擬量路數(shù)地址時啟動工作。START啟動信號由AT89C51WR-和譯碼器輸出端F0H經(jīng)或門M2產(chǎn)生。平時，START因譯碼器輸出端F0H-上的高電平而封鎖，當AT89C51執(zhí)

43、行如下程序后 </p><p>　　MOV R0 ， #0F8H</p><p>　　MOV A ， #00H ；選擇IN0模擬電壓地址送A</p><p>　　MOVX @R0, A ；START上產(chǎn)生正脈沖</p><p>　　START上正脈沖（此時F0H—和WR—線上皆為低電平）啟動ADC0809工

44、作，ALE上正脈沖使ADDA，ADDB和ADDC的地址得到鎖存，以選中IN0路模擬電壓輸入比較器。顯然，AT89C51此時是把ADDA，ADDB和ADDC上的地址作為數(shù)據(jù)來處理的，但如果ADDA，ADDB和ADDC分別和P2.0、P2.1、和P2.2相連，情況就會發(fā)生變化。AT89C51只有執(zhí)行如下指令才會給ADC0809送去模擬量路數(shù)地址：</p><p>　　MOV DPTR ，#00F8H</p&

45、gt;<p>　　MOVX @DPTR, A</p><p>　　此時，AT89C51是把ADDA，ADDB和ADDC作為地址線處理的。從圖3.1.1中還可以見到，EOC線經(jīng)過反相器和AT89C51 INT1—線相連，這就是說AT89C51是采用中斷方式和ADC0809傳送A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的。為了給OE線分配一個地址，圖中把AT89C51 RD—和譯碼器輸出F8H—經(jīng)或門M1和OE相連。平時，

46、因譯碼器輸出F8H—為高電平，從而使OE處于低電平封鎖狀態(tài)。在響應(yīng)中斷后，AT89C51執(zhí)行中斷程序中如下兩條指令就可以是OE變?yōu)楦唠娖剑ù藭rFO—和RD—線上皆為低電平），從而打開三態(tài)輸出鎖存器，讓CPU提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。</p><p>　　MOV R0， #0F8H</p><p>　　MOVX A ， @R0 ；OE邊為高電平，數(shù)字量送A</p>&

47、lt;p>　　其中，ADC0809所需時鐘可以由AT89C51的ALE信號提供。AT89C51的ALE信號通常是每個機器周期出現(xiàn)兩次，故它的頻率是單片機時鐘頻率的1/6。本設(shè)計中AT89C51主頻是12MHz，則ALE信號頻率為2MHz，若ALE上的信號經(jīng)觸發(fā)器二分頻到ADC0809的CLOCK輸入端，則可獲得1MHz的A/D轉(zhuǎn)換脈沖。當然，ALE上的脈沖會在MOVX指令的每個機器周期內(nèi)至少出現(xiàn)一次，但通常情況下影響不大。<

48、/p><p>　　3.1.2起振電路設(shè)計</p><p>　　石英晶振起振后，應(yīng)能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，以使AT89C51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，OSC的輸出時鐘頻率FOSC為0.5～16MHz，典型值為12MHz或11.0592MHz。電容C1和C2可以幫助起振，典型值為30pf，調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào)FOSC的目的。本設(shè)計中，晶振采用12MHz，

49、CI和C2取30pf。其連接電路如圖4.1起振電路所示。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　3.1.3數(shù)碼顯示設(shè)計</p><p>　　用7448可以直接驅(qū)動共陰極的半導體數(shù)碼管，由圖3.3.3—7448輸出端可以看到，當輸出管截止、輸出為高電平時，流過發(fā)光二極管的電流是由Vcc經(jīng)2k歐上拉電阻提供的。當Vcc=5V時

50、，這個電流只有2mA左右。如果數(shù)碼管需要的電流大于這個數(shù)值時，則應(yīng)在2k歐的上拉電阻上在并聯(lián)適當?shù)碾娮?。?448驅(qū)動半導體數(shù)碼管的連接方式如圖3.3.3—數(shù)碼顯示所示。</p><p>　　3.1.4電機驅(qū)動設(shè)計</p><p>　　電感線圈是一種感性負載，當流過線圈的電流發(fā)生變化時線圈會發(fā)生很大的反電動勢，這個反電動勢有可能損壞驅(qū)動器中的輸出晶體管。因此，為了防止驅(qū)動器損壞，線圈兩端必

51、須加箝位二極管。圖3.3.4為采用SN75467驅(qū)動交流繼電器的電路圖。</p><p>　　當AT89C51在P2.0上輸出低電平時，SN75467相應(yīng)的輸出晶體管導通，繼電器線圈中有電流流過，繼電器吸合；當AT89C51在P2.0上輸出高電平時，驅(qū)動器相應(yīng)輸出晶體管截止，繼電器線圈中無電流流過，繼電器不吸合，觸電常開。在圖3.3.4中，二極管用于箝位線圈兩端可能出現(xiàn)的反電動勢。</p><

52、p><b>　　3.1.5電機控制</b></p><p>　　①三相電動機單向啟動控制：圖3.3.5.1為三相電動機單向啟動控制圖。圖中左側(cè)是主電路圖，右側(cè)是輔助電路圖。主電路構(gòu)成：三相交流電源開關(guān)QS->熔斷器FU1->交流接觸器主觸頭KM->熱繼電器發(fā)熱元件FR->電動機M?？刂齐娐返臉?gòu)成：停止按SB1->啟動按鈕SB2->接觸器線圈KM-&g

53、t;熱繼電器動斷觸頭FR構(gòu)成回路。從該電路圖可以知道。</p><p>　　⑴啟動、停止按鈕控制電動機啟動或停止。</p><p>　?、茻崛燮髯鳛槎搪繁Ｗo。</p><p>　?、菬崂^電器作為過載保護。</p><p>　?、谌嚯妱訖C單向控制（工作原理）：異步電動機接入電網(wǎng)的瞬間，啟動電流大約是額定電流的4～7倍。過大的啟動電流會造成電網(wǎng)

54、電壓的變化過大；對于啟動時間較長的電機，過大的啟動電流對電機會造成損害。所以除了小型異步電動機外，大多數(shù)異步電動機采用壓降啟動方式，以減小啟動電流。常見的降壓啟動方式有Y/△降壓啟動、沿邊三角形降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動等。本設(shè)計采用自耦變壓器降壓啟動，其工作原理如圖3.3.5.2所示：</p><p>　　啟動 KM主觸點閉合 電機M得電運行<

55、/p><p>　　按下SB2 KM線圈得電</p><p>　　KM常開觸點閉合 實現(xiàn)自保</p><p>　　停止 KM主觸點復位 電機M斷電停止</p><p>　　按下SB1 KM線圈失電</p><p>　　KM常閉觸點斷開 自保

56、解除</p><p>　　3.1.6報警電路 </p><p>　　報警電路，如圖3.2.7所示。當AT89C51的P2.0管腳有高電平輸出時，SPEAKER發(fā)出報警聲。</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)整機分析</b></p><p>　　整機電路圖見附錄二 。本設(shè)計是通過水位傳

57、感器（見附錄一）對水位高度百分比（0%～100%）進行采樣、量化后，輸出0～10V的直流電壓。再經(jīng)過信號處理電路將這一直流模擬量轉(zhuǎn)換為8位的并行數(shù)字量，并送入單片機進行處理。在單片機中將輸入的8位數(shù)字量進行量化數(shù)為100的量化處理，并根據(jù)這一量化將水位高度控制轉(zhuǎn)化為對狀態(tài)00～99的控制，其中狀態(tài)00對應(yīng)0%、狀態(tài)01對應(yīng)1%、… 狀態(tài)99對應(yīng)99% 。根據(jù)這一對應(yīng)關(guān)系，設(shè)置三個水位控制點，分別為：10、20、80 。</p>

58、;<p>　　當狀態(tài)在00～10時：主、備電機工作，低水位報警電路工作。</p><p>　?、冢寒敔顟B(tài)在10～20時：主、備電機工作，報警電路停止工作。</p><p>　?、郏寒敔顟B(tài)在20～80時：主電機工作、備電機停止工作，報警電路停止工作。</p><p>　?、埽寒敔顟B(tài)在80～99時：主、備電機停止工作，高水位報警電路工作。</p>

59、;<p>　　⑤：根據(jù)狀態(tài)00～99的不同，分別將00～99輸出到數(shù)碼顯示部分。 </p><p>　　根據(jù)上述狀態(tài)，即可分別對數(shù)碼顯示、SPEAKER和電動機（主、備）實現(xiàn)單片機的自動化控制。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1 詳細流程圖 </p><p&

60、gt;　　4.1.1主程序 </p><p>　　如圖4.1.1—程序所示：首先對單片機寫入外圍端口地址（INT0和F8H），并開中斷1，且定義中斷為邊緣觸發(fā)方式。再將INT0的端口地址寫入F8H（ADC0809的端口地址），</p><p>　　即可啟

61、動ADC0809。隨后，單片機進入等待中斷狀態(tài)。</p><p>　　4.1.2 中斷子程序</p><p>　　中斷子程序如圖4.1.2—中斷所示：在中斷到來后，程序轉(zhuǎn)到中斷子程序。在中斷子程序中，實現(xiàn)單片機對ADC0809轉(zhuǎn)換所得的8路并行數(shù)據(jù)的接收。并通過GAODU子程序?qū)崿F(xiàn)對接收所得的并行數(shù)據(jù)的量化，其量化數(shù)為100。通過量化，將輸入數(shù)據(jù)變?yōu)?～99種狀態(tài)，為下一步處理作好準備。&

62、lt;/p><p>　　4.1.3 水位高度子程序</p><p>　　如圖4.1.3—GAODU子程序所示。通過乘法指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換：將輸入的0～10轉(zhuǎn)換為0～99，為查表指令的實現(xiàn)作好準備工作。</p><p>　　4.1.4查表子程序</p><p>　　如圖4.1.4—查表子程序所示，本設(shè)計通過查表指令對0～99種狀態(tài)進行處理。在處理過

63、程中，關(guān)鍵是rel的初始值必須為0（因AJMP為雙字節(jié)指令，當rel為0、2、…198時，可進行查詢），以便能夠順利的對表中數(shù)據(jù)進行查詢，并通過查詢結(jié)果作出相應(yīng)的處理。在GAODU子程序中，將輸入數(shù)據(jù)處理為以0開始的100種狀態(tài)，正是出于這一考慮。</p><p>　　4.1.5狀態(tài)子程序 </p><p>　　根據(jù)查表所得的結(jié)果，可以轉(zhuǎn)到不同的子程序中，如圖4.1.5—表00～99所示。

64、通過這些控制子程序（ROUT00～ROUT 99），可以對輸入數(shù)據(jù)做出不同處理，</p><p><b>　　— — —</b></p><p>　　4.1.6 狀態(tài)控制子程序</p><p>　　本設(shè)計中共用到四種控制狀態(tài)，其控制方式如圖4.1.6—狀態(tài)控制子程序所示。在這四種狀態(tài)中包括了電機控制、報警控制。其中有兩種狀態(tài)需要報警，分別是水位

65、低于1m和水位高于8m時。</p><p>　　⑴當水位低于1m時：SPEAKER發(fā)出間斷的蜂鳴聲（報警控制0）。</p><p>　?、飘斔桓哂?m時，SPEAKER發(fā)出不間斷的蜂鳴聲（報警控制1）。</p><p><b>　　有電機的狀態(tài)三種：</b></p><p>　?、伲褐鳌潆姍C同時工作。</p&g

66、t;<p>　?、冢褐麟姍C工作、備用電機工作。</p><p>　　③：主、備電機停止工作。</p><p><b>　　4.2 源程序</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　AJMP MAIN ;轉(zhuǎn)到主程序</p>

67、;<p><b>　　ORG 0008H</b></p><p>　　AJMP CINT1 ;轉(zhuǎn)到中斷子程序</p><p><b>　　ORG 0040H</b></p><p>　　AJMP GAODU ;轉(zhuǎn)到高度子程序</p><p><b>　

68、　ORG 0080H</b></p><p>　　AJMP CHAB ;轉(zhuǎn)到查表子程序</p><p>　　MAIN: MOV R1 , #30H ;輸入數(shù)據(jù)地址送R1</p><p>　　MOV R2 , #00H ;IN0地址送R2</p><p>　　SETB EA ;開CPU中

69、斷</p><p>　　SETB EX1 ;允許中斷1</p><p>　　SETB IT1 ;令中斷1為邊緣觸發(fā)</p><p>　　MOV R0 , #0F8H ;送端口地址F8H到R0</p><p>　　MOV A , R2 ;IN0地址送A</p><p>　　

70、MOVX @R0, A ;送IN0地址并啟動A/D</p><p>　　;SJMP $ ;等待中斷或其他</p><p>　　CINT1: MOV R0 ,#0F8H ;端口地址送R0</p><p>　　MOVX A , @R0 ;輸入數(shù)值送A</p><p>　　MOV @R1, A

71、;存入輸入數(shù)據(jù)區(qū)</p><p>　　AJMP 0040H ;轉(zhuǎn)到電流與水位高度轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　GAODU: MOV A ,@R1 ;輸入數(shù)據(jù)送A</p><p>　　MOV B ,#26 ;ADC量化——水位高度量化比27送B</p><p>　　DIV AB ;A/B

72、：A中存整數(shù)，B中存余數(shù)</p><p>　　PUSH B ;保存B</p><p>　　MOV B,#10 ;B ←10</p><p>　　MUL AB ;A*B=BA</p><p>　　POP B ;恢復B中數(shù)據(jù)</p><p>　　P

73、USH A ;保存A</p><p>　　MOV A,B ;A ←B</p><p>　　MOV B,#10 ;B ←10</p><p>　　MUL AB ;BA ←A*B</p><p>　　MOV B,#26 ;ADC量化——水位高度量化比27送B&l

74、t;/p><p>　　DIV AB ;A/B：A中存整數(shù)，B中存余數(shù)</p><p>　　MOV B,A ;B ←A</p><p>　　POP A ;恢復A中數(shù)據(jù)</p><p>　　ADD A,B ;A+B=水位高度</p><p>　　MO

75、V R0,#00H ;水位高度存儲地址</p><p>　　MOV @R0,A ;存入水位高度數(shù)據(jù)</p><p>　　AJMP 0080H ;轉(zhuǎn)到查表子程序</p><p>　　CHAB: MOV A ,R0 ;水位高度數(shù)據(jù)送A</p><p>　　RL A ;

76、A ←A*2</p><p>　　;ADD A ,#10</p><p>　　MOV DPTR , #BRTAB ;絕對轉(zhuǎn)移指令起始地址</p><p>　　JMP @A+DPTR ;PC←A+DPTR</p><p>　　BRTAB :AJMP ROUT00 ;轉(zhuǎn)到ROUT00</p><p>

77、;　　AJMP ROUT01 ;轉(zhuǎn)到ROUT01</p><p>　　AJMP ROUT02</p><p>　　AJMP ROUT03</p><p>　　AJMP ROUT04</p><p>　　AJMP ROUT05</p><p>　　AJMP ROUT06</p><p>

78、;　　AJMP ROUT07</p><p>　　AJMP ROUT08</p><p>　　AJMP ROUT09</p><p>　　AJMP ROUT10</p><p>　　AJMP ROUT11</p><p>　　AJMP ROUT12</p><p>　　AJMP ROUT13&l

79、t;/p><p>　　AJMP ROUT14</p><p>　　AJMP ROUT15</p><p>　　AJMP ROUT16</p><p>　　AJMP ROUT17</p><p>　　AJMP ROUT18</p><p>　　AJMP ROUT19</p><p&

80、gt;　　AJMP ROUT20</p><p>　　AJMP ROUT21</p><p>　　AJMP ROUT22</p><p>　　AJMP ROUT23</p><p>　　AJMP ROUT24</p><p>　　AJMP ROUT25</p><p>　　AJMP ROUT26

81、</p><p>　　AJMP ROUT27</p><p>　　AJMP ROUT28</p><p>　　AJMP ROUT29</p><p>　　AJMP ROUT30</p><p>　　AJMP ROUT31</p><p>　　AJMP ROUT32</p><

82、p>　　AJMP ROUT33</p><p>　　AJMP ROUT34</p><p>　　AJMP ROUT35</p><p>　　AJMP ROUT36</p><p>　　AJMP ROUT37</p><p>　　AJMP ROUT38</p><p>　　AJMP ROUT

83、39</p><p>　　AJMP ROUT40</p><p>　　AJMP ROUT41</p><p>　　AJMP ROUT42</p><p>　　AJMP ROUT43</p><p>　　AJMP ROUT44</p><p>　　AJMP ROUT45</p>&l

84、t;p>　　AJMP ROUT46</p><p>　　AJMP ROUT47</p><p>　　AJMP ROUT48</p><p>　　AJMP ROUT49</p><p>　　AJMP ROUT50</p><p>　　AJMP ROUT51</p><p>　　AJMP RO

85、UT52</p><p>　　AJMP ROUT53</p><p>　　AJMP ROUT54</p><p>　　AJMP ROUT55</p><p>　　AJMP ROUT56</p><p>　　AJMP ROUT57</p><p>　　AJMP ROUT58</p>

86、<p>　　AJMP ROUT59</p><p>　　AJMP ROUT60</p><p>　　AJMP ROUT61</p><p>　　AJMP ROUT62</p><p>　　AJMP ROUT63</p><p>　　AJMP ROUT64</p><p>　　AJMP

87、ROUT65</p><p>　　AJMP ROUT66</p><p>　　AJMP ROUT67</p><p>　　AJMP ROUT68</p><p>　　AJMP ROUT69</p><p>　　AJMP ROUT70</p><p>　　AJMP ROUT71</p>

88、<p>　　AJMP ROUT72</p><p>　　AJMP ROUT73</p><p>　　AJMP ROUT74</p><p>　　AJMP ROUT75</p><p>　　AJMP ROUT76</p><p>　　AJMP ROUT77</p><p>　　AJM

89、P ROUT78</p><p>　　AJMP ROUT79</p><p>　　AJMP ROUT80</p><p>　　AJMP ROUT81</p><p>　　AJMP ROUT82</p><p>　　AJMP ROUT83</p><p>　　AJMP ROUT84</p&g

90、t;<p>　　AJMP ROUT85</p><p>　　AJMP ROUT86</p><p>　　AJMP ROUT87</p><p>　　AJMP ROUT88</p><p>　　AJMP ROUT89</p><p>　　AJMP ROUT90</p><p>　　A

91、JMP ROUT91</p><p>　　AJMP ROUT92</p><p>　　AJMP ROUT93</p><p>　　AJMP ROUT94</p><p>　　AJMP ROUT95</p><p>　　AJMP ROUT96</p><p>　　AJMP ROUT97</p

92、><p>　　AJMP ROUT98</p><p>　　AJMP ROUT99</p><p>　　ZT1: CLR P2.3 ;主電機開啟</p><p>　　CLR P2.4 ;備用電機開啟</p><p>　　SETB P2.0 ;水位報警</p>

93、<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p&

94、gt;<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b>&l

95、t;/p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b&

96、gt;</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CLR P2.0 ;停止報警</p><p><b>　　NOP&l

97、t;/b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　

98、NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b&

99、gt;　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CLR EX1 ;關(guān)中斷</p><p>　　

100、LJMP MAIN ;返回主程序</p><p>　　ZT2: CLR P2.3 ;主電機開啟</p><p>　　CLR P2.4 ;備用電機開啟</p><p>　　CLR P2.0 ;停止報警</p><p>　　CLR EX1 ;關(guān)中斷1</p

101、><p>　　LJMP MAIN ;返回主程序</p><p>　　ROUT00: MOV P1, #00H ;顯示00</p><p>　　AJMP ZT1 ;轉(zhuǎn)到ZT1</p><p>　　ROUT01: MOV P1 , #01H ;顯示01</p><p>　　AJMP

102、 ZT1 ;轉(zhuǎn)到ZT1</p><p>　　ROUT02: MOV P1 , #02H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT03: MOV P1 , #03H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p&g

103、t;<p>　　ROUT04: MOV P1 , #04H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT05: MOV P1 , #05H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT06: MOV

104、 P1 , #06H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT07: MOV P1 , #07H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT08: MOV P1 , #08H</p>&l

105、t;p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT09: MOV P1 , #09H</p><p><b>　　AJMP ZT1</b></p><p>　　ROUT10: MOV P1 , #10H</p><p><b>　　AJMP ZT

106、1</b></p><p>　　ROUT11: MOV P1 , #11H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT12: MOV P1 , #12H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><

107、;p>　　ROUT13: MOV P1 , #13H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT14: MOV P1 , #14H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT15: MOV P1 ,

108、 #15H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT16: MOV P1 , #16H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT17: MOV P1 , #17H</p><p>

109、<b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT18: MOV P1 , #18H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ROUT19: MOV P1 , #19H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b

110、></p><p>　　ROUT20: MOV P1 , #20H</p><p><b>　　AJMP ZT2</b></p><p>　　ZT3 : CLR P2.3 ;主電機開啟</p><p>　　SETB P2.4 ;備用電機關(guān)閉</p><p&

111、gt;　　CLR P2.0 ;停止報警</p><p>　　CLR EX1 ;關(guān)中斷1</p><p>　　LJMP MAIN ;返回主程序</p><p>　　ROUT21: MOV P1 , #21H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></

112、p><p>　　ROUT22: MOV P1 , #22H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT23: MOV P1 , #23H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT24:

113、MOV P1 , #24H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT25: MOV P1 , #25H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT26: MOV P1 , #26H</p>

114、<p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT27: MOV P1 , #27H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT28: MOV P1 , #28H</p><p><b>　　AJMP

115、 ZT3</b></p><p>　　ROUT29: MOV P1 , #29H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT30: MOV P1 , #30H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p>

116、<p>　　ROUT31: MOV P1 , #31H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT32: MOV P1 , #32H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT33: MOV P

117、1 , #33H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT34: MOV P1 , #34H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT35: MOV P1 , #35H</p><p&

118、gt;<b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT36: MOV P1 , #36H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT37: MOV P1 , #37H</p><p><b>　　AJMP ZT3<

119、;/b></p><p>　　ROUT38: MOV P1 , #38H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT39: MOV P1 , #39H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p&g

120、t;　　ROUT40: MOV P1 , #40H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT41: MOV P1 , #41H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT42: MOV P1 , #42

121、H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT43: MOV P1 , #43H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT44: MOV P1 , #44H</p><p><

122、b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT45: MOV P1 , #45H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT46: MOV P1 , #46H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b>

123、</p><p>　　ROUT47: MOV P1 , #47H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT48: MOV P1 , #48H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROU

124、T49: MOV P1 , #49H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT50: MOV P1 , #50H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT51: MOV P1 , #51H</p

125、><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT52: MOV P1 , #52H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT53: MOV P1 , #53H</p><p><b>　　

126、AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT54: MOV P1 , #54H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p><p>　　ROUT55: MOV P1 , #55H</p><p><b>　　AJMP ZT3</b></p&