小區(qū)水箱自能控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題 目 居民小區(qū)水箱自能控制系統(tǒng) </p><p>　　專 業(yè) 自動化 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學生姓名 </p>&l

2、t;p>　　指導教師 </p><p>　　答辯日期 </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的人員進行操

3、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)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)計的目的是應用單片機控制技術(shù)，以8051

4、單片機為核心控制水箱的水位，并實現(xiàn)了報警和手動、自動切換功能。該系統(tǒng)操作方便、性能良好，比較符合生產(chǎn)用水系統(tǒng)控制的需要。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機；水位；控制；報警</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Large water tanks are a lot of companies essenti

5、al 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 operated by

6、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

7、, or damage </p><p>　　The purpose of single-chip system design is the application of single-chip control technology, to 8051 as the core to control the water level in water tanks, and implementation of the a

8、larm 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 necessary water system.</p><p>　　Keywords: Single-

9、chip;level;Control;Alarm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1 水箱控制系統(tǒng)的研究意義5</p>&

10、lt;p>　　1.2水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀5</p><p>　　第二章 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)原理7</p><p>　　2.1水箱給水設(shè)備系統(tǒng)原理72.1單片機控制系統(tǒng)原理72.2.1 80C51單片機控制部分結(jié)構(gòu)說明72.2.2 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)工作原理8</p><p>　　第三章80C51單片機水箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

11、9</p><p>　　3.1 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)硬件簡介9</p><p>　　3.1.1 數(shù)據(jù)采集及處理模塊9</p><p>　　3.1.2光電隔離簡介14</p><p>　　3.1.3給水泵電機主控回路介紹14</p><p>　　3.2 80C51水箱控制系統(tǒng)主控硬件部署方案15<

12、/p><p>　　3.2.1 80C51單片機實現(xiàn)系統(tǒng)功能說明15</p><p>　　3.2.2 74LS373芯片實現(xiàn)系統(tǒng)功能說明15</p><p>　　3.2.3 EPROM2764芯片實現(xiàn)系統(tǒng)功能說明17</p><p>　　第四章 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計20</p><p>　　4.1程序

13、概要設(shè)計20</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序原理20</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)主程序原理以及流程框圖20</p><p>　　4.2.2 自動模式子程序原理以及流程框圖20</p><p>　　4.2.3 手動模式子程序原理框圖以及流程框圖22</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望25&

14、lt;/p><p><b>　　參考文獻26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 水箱控制系統(tǒng)的研究意義</p><p>　　大型水箱是很多公司生產(chǎn)過程中

15、必不可少的部件，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

16、也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。</p><p>　　從水資源節(jié)約方面考慮，以往的人工控制在很多情況下，造成資源不必要的浪費，大部分原因是水箱內(nèi)部水位沒有及時的反饋信息到操作員，從而使控制上有一定的延遲，從而造成了水量過多或者沒能及時補水而導致資源的浪費或生產(chǎn)出現(xiàn)異常。而對水箱水位的監(jiān)控以及自動化的引入可以很好的改善補水過多和及時補水的情況，可以很好的節(jié)約資源有效的降低成本。</p><p

17、>　　單片機，一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分，它的誕生使眾多自動化控制系統(tǒng)得以實現(xiàn)。80C51以它功能強大，設(shè)計簡單，制造廉價，支持指令集較多。所以應用到眾多嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。</p><p>　　因此，基于80C51單片機的水箱控制系統(tǒng)研究有著重要的意義。</p><p>　　1.2水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，水箱控制系統(tǒng)

18、已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域，它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，它的成本還很高。比如把一臺純手工家用水箱設(shè)計成自動化控制的水箱，從硬件的設(shè)計和鋪設(shè)，對于民用化產(chǎn)品實施的性價比較高。因此大規(guī)模的使用仍受到經(jīng)濟上的限制。</p><p>　　但是，從長遠來看，隨著自動化技術(shù)的改進和硬件成本的降低，以及人們對資源浪費的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推

19、廣的前景。</p><p>　　我國仍然處于生產(chǎn)型發(fā)展中國家，所有幾乎在能源相關(guān)的所有領(lǐng)域中，水箱是比不可少的部件，即使是發(fā)達國家也不例外。它性能的優(yōu)良與否關(guān)系直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。隨著我國嵌入式技術(shù)的發(fā)展，我國控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)達到國際水平，但是在中小型企業(yè)以及民用產(chǎn)品，大量的水箱控制任然通過專職的人員進行控制。隨著我國單片機開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟，以及單片機生產(chǎn)成本的下降，基于單片機的水箱控制系統(tǒng)應用到中

20、小型以及民用產(chǎn)品有著交大的發(fā)展空間。而且越來越多的水箱生產(chǎn)廠商開始聘用單片機開發(fā)人員和電路設(shè)計人員，將控制系統(tǒng)成為水箱設(shè)計的一部分，以提高自身產(chǎn)品的安全性能和科技含量來提高產(chǎn)品在市場中的競爭力。</p><p>　　第2章 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)原理</p><p>　　2.1水箱給水設(shè)備系統(tǒng)原理</p><p>　　水箱給水設(shè)備系統(tǒng)由兩臺給水泵機組、水箱和三

21、只浮球開關(guān)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 水箱給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　其中M1、M2為給水泵機組，LG、LD、LDD分別為水位高、水位低、水位低低浮球開關(guān)，當水位高（大于90開度）時，LG閉合，當水位低（小于75開度）時，LD閉合，當水位低低（小于50開度）時，LDD閉合。2.2 80C51單片機控制系統(tǒng)原理2.2.1 80C51單片機控制部分結(jié)

22、構(gòu)說明本系統(tǒng)采用8051單片機，引腳具體控制[1]如下：P1口和P3口為輸入輸出檢則信號和控制信號。下面是8051芯片引腳具體分配：P1.0：水位低低輸入信號。（低0，高1）P1.1：水位低輸入信號。（低0，高1）P1.2：水位高輸入信號。（高1，低0）P1.3：手動與自動轉(zhuǎn)換輸入信號。（手動1，自動0）P1.4：M1起動KM1控制輸出信號。（手動1，自動0）P1.5：M2起動KM1控制輸出信號。（手動1，自動0）P

23、1.6：M1開關(guān)狀態(tài)輸入信號。（開0，關(guān)1）P1.7：M2開關(guān)狀態(tài)輸入信號。（開0，關(guān)1）P3.0：水位低低報警輸出信號。P3.1：水位低報警輸出信號。P3.2：水位高報警輸出信號。P3.4：手動起動M1輸入信號，低電頻有效動作。P3.5：手動起動M2輸入信號，低</p><p>　　當水箱水位低時，起動M1、M2給水，水位上升到90%，停M1；當水箱水位低低（小于50%）時，同時起動M1、M2；

24、當水位上升到50%以上70%以下時，停M2，M1繼續(xù)運行到水位上升到90%以上才停止工作。經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計[2]，得到以下數(shù)據(jù)：水位從50%--70%，兩臺泵運行需要約10分鐘；水位從70%--90%，一臺泵運行需要約15分鐘。水箱的水位一般保持在70%--90%。</p><p><b>　　報警控制如下：</b></p><p>　　當水位高與90開度的時候，

25、由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，LG閉合，系統(tǒng)水位高報警。 當水位低于75開度的時候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，LD閉合，系統(tǒng)水位低報警。 當水位低與50開度的時候，由傳感器經(jīng)變送器發(fā)送信號，LDD閉合，系統(tǒng)水位低低報警。 手動/自動模式轉(zhuǎn)換控制如下： 全自動模式下，系統(tǒng)自動判斷水位的狀況，選擇不同的工作狀態(tài)。 手動的模式下，兩臺給水泵的運行控制可由人工自己操作。</p><p>

26、;　　第3章80C51單片機水箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　3.1 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)硬件簡介</p><p>　　3.1.1 數(shù)據(jù)采集及處理模塊</p><p>　　單片機是則量系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的中心，該系統(tǒng)采用的是80C51單片機[7]，全靜態(tài)工作時振蕩器頻率為0～12MHz。 目前，8051單片機在工業(yè)檢則控制領(lǐng)域中得到了廣泛的應用，因此

27、我們可以在許多單片機應用領(lǐng)域中，配接各種外部設(shè)備，完成工業(yè)自動化的實現(xiàn)。89C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；片內(nèi)程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0-P3；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接

28、。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個部分通過內(nèi)部總線相連接。下面簡單介紹下其各個部分的功能。 </p><p>　　中央處理器CPU是單片微型計算機的指揮、執(zhí)行中心，由它讀人用戶程序，并逐條執(zhí)行指令，它是由8位算術(shù)／邏輯運算部件(簡稱ALu)、定時／控制部件，若干寄存器A、B、B5w、5P以及16位程序計數(shù)器(Pc)和數(shù)據(jù)指針寄存器(DM)等主要部件組成。算術(shù)邏輯單元的硬件結(jié)構(gòu)與典型微型

29、機相似。它具有對8位信息進行+、-、x、/ 四則運算和邏輯與、或、異或、取反、清“0”等運算，并具有判跳、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送等功能，此外還提供存放中間結(jié)果及常用數(shù)據(jù)寄存器。控制器部件是由指令寄存器、程序計數(shù)器Pc、定時與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指令代碼。枷執(zhí)行指令時，從程序存儲器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時與控制電路發(fā)出相應的控制信號，送到存儲器、運算器或I／o接口電路，完成指令功能。程序計數(shù)器Pc 程序計數(shù)器Pc用

30、來存放下一條將要執(zhí)行的指令，共16位．可對以K字節(jié)的程序存儲器直接尋址c指令執(zhí)行結(jié)束后，Pc計數(shù)器自動增加，指向下一條要執(zhí)行的指令地址。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器，RAM，片內(nèi)為128B,片外最多可外擴64KB。數(shù)據(jù)存儲器來存儲單片機運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。片內(nèi)的128B的RAM，以高速RAM的形式集成在單片機內(nèi)，可以加快單片機運行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的RAM還可以降低

31、功耗。</p><p>　　程序存儲器，ROM，用來存儲程序，80C51為4KB ROM。如果片內(nèi)只讀存儲器的容量不夠，則需要用擴展片只讀存儲器，片外最多可以擴展到64KB。</p><p>　　中斷系統(tǒng)，具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　定時器/計數(shù)器，片內(nèi)有2個16位的定時器/計數(shù)器，具有4種工作方式。在單片機的應用中，往往需要精確的定時，或

32、對外部事件進行計數(shù)，因而需在單片機內(nèi)部設(shè)置定時器/計數(shù)器部件。</p><p>　　串行口，1個全雙工的串行口，具有4中工作方式?？捎脕磉M行串行通信，擴展并行I/O口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應用更廣。</p><p>　　特殊功能寄存器，SFR，共有21個，用于CPU對片內(nèi)各功能部件進行管理、控制、監(jiān)視。</p><p><

33、b>　　單片機的時序功能：</b></p><p>　　時鐘電路 80C51片內(nèi)設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTALI和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。</p><p>　　時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。采用內(nèi)部方式時，在C1和C2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器， 振蕩頻率的選擇范圍為1．2—12MHZ在使用外部時鐘時，XTAL2用

34、來輸入外部時鐘信號，而XTALI接地。</p><p>　　時序 80C51單片機的一個執(zhí)器周期由6個狀態(tài)(s1—s6)組成，每個狀態(tài)又持續(xù)2個接蕩周期，分為P1和P2兩個節(jié)拍。這樣，一個機器周期由12個振蕩周期組成。</p><p>　　若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個機器周期為1us，每個狀態(tài)周期為1／6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器

35、的傳輸發(fā)生在P2期間。</p><p>　　對于單周期指令，當指令操作碼讀人指令寄存器時，使從S1P2[8]開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機器周期的s4讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在51期間仍進行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時完成指令操作。</p><p>　　多數(shù)Mcs—51指令周期為1—2個機器周期，只有乘法和除法指令需要兩個以上機器周期

36、的指令，它們需4個機器周期。 對于雙字節(jié)單機器指令，通常是在一個機器周期內(nèi)從程序存儲器中讀人兩個字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時跳過兩次取指操作。下面是80C51單片機的振蕩電路[6]圖如圖3-1：</p><p>　　圖3-1 80C51震蕩電路原理圖</p><p><b>

37、;　　引腳及其功能說明：</b></p><p>　　80C51單片機的40個引腳[7]中有2個專用于主電源引腳，2個外接晶振的引腳，4個控制或與其它電源復用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。</p><p>　　下面按引腳功能分為4個部分敘述個引腳的功能：</p><p>　　電源引腳Vcc和Vss</p><p>　　Vc

38、c（40腳）：接+5V電源正端；</p><p>　　Vss（20腳）：接+5V電源正端；</p><p>　　外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳接地；對于CHOMS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端

39、。</p><p>　　XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。</p><p>　　控制信號或與其它電源復用引腳有：</p><p>　　RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式</

40、p><p>　?。?）．RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機復位到初始狀態(tài)。</p><p>　　當VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。</p&

41、gt;<p>　?。?）．ALE/ P （30腳）：當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低</p><p>　　（3）．PSEN(29腳):片外程序存儲器讀選通輸出端,低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，PESN信號將不出現(xiàn)。</p&

42、gt;<p>　　（4）．EA/Vpp（31腳）：</p><p>　　EA為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。</p><p>　　當EA端保持高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器4KB（MS—52子系列為8KB）。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。</p><p>　　當EA端保持低電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序

43、存儲器。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源Vpp。</p><p>　　輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口：</p><p>　　(1).P0口（39腳～22腳）：P0.0～P0.7統(tǒng)稱為P0口。當不接外部存儲器與不擴展I/O接口時，它可作為準雙向8位輸入/輸出接口。當接有外部程序存儲器或擴展I/O口時，P0口為地址/數(shù)據(jù)

44、分時復用口。它分時提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　對于片內(nèi)含有EPROM的單片機，當EPROM編程時，從P0口輸入指令字節(jié)，而當檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。</p><p>　　(2).P1口（1腳～8腳）：P1.0～P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向I/O接口使用。對于MCS—52子系列單片機，P1.0和P1.1還有第2功能：P1.0口用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2

45、；P1.1用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。對于EPROM編程和進行程序校驗時，P0口接收輸入的低8位地址。</p><p>　　(3).P2口（21腳～28腳）：P2.0～P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O接口。當接有外部程序存儲器或擴展I/O接口且尋址范圍超過256個字節(jié)時，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對于EPROM編程和進行程序校驗時，P2口接收輸入的8位地址。</p&g

46、t;<p>　　(4).P3口（10腳～17腳）：P3.0～P3.7統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。</p><p>　　P3口的第2功能見下表3-1</p><p>　　單片機P3.0管腳含義</p><p>　　表1-1單片機P

47、3.0管腳含義</p><p>　　綜上所述，MCS—51系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點：(1).單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；(2).單片機對外呈3總線形式，由P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時復用作為數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　80C51結(jié)構(gòu)圖如圖3-2下：</p><p>　　圖3-2 80C51結(jié)構(gòu)圖</p

48、><p>　　3.1.2光電隔離簡介</p><p>　　水箱的控制器由8051系統(tǒng)構(gòu)成。為避免電機的起停和電源波動時對電路的影響，輸入輸出均采用光電隔離[8]。</p><p>　　光電隔離是半導體管敏感器件和發(fā)光二極管組成的一種新器件，它主要功能是實現(xiàn)電信號的傳送。輸入與輸出絕緣隔離，信號單向傳輸，無反饋影響。抗干擾性強，響應速度快。 工作時，把輸入信號加到

49、輸入端，使發(fā)光管發(fā)光，光敏器件在磁光輻射下輸出光電流，從而實現(xiàn)電光點的兩次轉(zhuǎn)換。 繼電器隔離是用電信號控制繼電器的機械觸電來實現(xiàn)隔離控制。 輸出通過繼電器，控制水泵機組的起停和報警，其電路圖如圖3-3：</p><p>　　圖3-3 系統(tǒng)控制電路原理圖</p><p>　　3.1.3給水泵電機主控回路介紹</p><p>　　給水泵電機主控回路

50、[9]圖3-4如下：</p><p>　　圖3-4 水泵電機控制電路原理圖</p><p>　　3.2 80C51水箱控制系統(tǒng)主控硬件部署方案</p><p>　　該系統(tǒng)硬件主要由一個80C51單片機，一個74LS373和一個EPROM2764芯片構(gòu)成。其原理圖如下圖3-5:</p><p>　　圖3-5 80C51水箱控制系統(tǒng)主控原理<

51、;/p><p>　　3.2.1 80C51單片機實現(xiàn)系統(tǒng)功能說明 </p><p>　　80C51為數(shù)據(jù)采集及處理模塊核心，它主要完成系統(tǒng)對水位高低信號是否滿足指標的信息采集，對采集到的水位信號通過系統(tǒng)程序進行對信號的判斷等處理，根據(jù)采集信號的不同，驅(qū)動相應信號對應功能的引腳來實現(xiàn)對水箱水位的控制。</p><p>　　3.2.2 74LS373芯片實現(xiàn)系統(tǒng)功能說明&l

52、t;/p><p>　　74LS373[11]是一種帶輸出三態(tài)門的8D鎖存器，其結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 74LS373結(jié)構(gòu)示意圖 </p><p><b>　　引腳功能介紹：</b></p><p>　　D0~D7為8個輸入端；</p><p>　　Q0~Q7為8個

53、輸出端；</p><p>　　G為數(shù)據(jù)鎖存控制端；</p><p>　　當G為“1”時，鎖存器輸出端同輸入端；當G由“1”變“0”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。</p><p><b>　　OE為輸出允許端；</b></p><p>　　當OE為“0”時，三態(tài)門打開；</p><p>　　當OE為“1”時

54、，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。</p><p>　　在該基于80C51單片機水箱控制統(tǒng)中，采用74LS373作為I/O接口驅(qū)動使用，具體引腳連接如下：</p><p>　　其與80C51連接方法如下</p><p>　　80C51 74LS373</p><p>　　P0.0(32)--------D0 (3)</p&g

55、t;<p>　　P0.1(33)--------D1 (4)</p><p>　　P0.2(34)--------D2 (7)</p><p>　　P0.3(35)--------D3 (8)</p><p>　　P0.4(36)--------D4 (13)</p><p>　　P0.5(37)--------D5 (14)&

56、lt;/p><p>　　P0.6(38)--------D6 (17)</p><p>　　P0.7(39)--------D7 (18)</p><p>　　ALE (30)--------LE (11)</p><p>　　/OE(1 )、GND(10)接地</p><p>　　VCC(20)接+5V</p>

57、;<p>　　注：括號內(nèi)位引腳編號</p><p>　　實際連接請參考圖3-8所示。</p><p>　　其中輸入端D0~D7接至單片機的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機的地址鎖存允許信號ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。</p><p>　　3.2.3 EPROM2764芯片實現(xiàn)系統(tǒng)功能說明</p>&

58、lt;p>　　EPROM2764[11]芯片是8K*8字節(jié)的紫外線擦出、可編程只讀存儲器，單一+5V供電，工作電流為75mA，維持為35mA,讀出時間最大為250nS,封裝為28引腳的雙列直插式封裝。如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 2764結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　各引腳含義為：</b></p><p>　　

59、A0-A12為13根地址線，可尋址8K字節(jié)；</p><p>　　D0-D7 為數(shù)據(jù)輸出線；</p><p><b>　　CE為片選線；</b></p><p>　　OE為數(shù)據(jù)輸出通線；</p><p>　　PGM為編程脈沖輸入端；</p><p>　　Vpp是編程電影院；</p>

60、<p><b>　　Vcc 是住電源。</b></p><p>　　正常工作(只讀)時，Vpp=Vcc=+5V，/PGM=+5V。</p><p>　　編程時，Vpp=+25V（高壓）,/PGM端加入寬度為50ms的負脈沖。</p><p>　　在本系統(tǒng)中，EPROM2764芯片實現(xiàn)的是可編程I/O接口電路的擴展功能,具體引腳連接如下

61、：</p><p>　　2764與80C51引腳連線如下： </p><p>　　80C51 2764</p><p>　　P0.0(32)--------D0 (11)</p><p>　　P0.1(33)--------D1 (12)</p><p>　　P0.2(34)--------D2 (

62、13)</p><p>　　P0.3(35)--------D3 (15)</p><p>　　P0.4(36)--------D4 (16)</p><p>　　P0.5(37)--------D5 (17)</p><p>　　P0.6(38)--------D6 (18)</p><p>　　P0.7(39)--

63、------D7 (19)</p><p>　　P2.0(21)--------A8 (25)</p><p>　　P2.1(22)--------A9 (24)</p><p>　　P2.2(23)--------A10(21)</p><p>　　P2.3(24)--------A11(23)</p><p>　　

64、P2.4(25)--------A12( 2)</p><p>　　/PSEN(29)-------/OE(22)</p><p>　　/CE (20)接地</p><p>　　VCC、PGM、VPP接+5V</p><p>　　74LS373與2764引腳連接如下：</p><p>　　74LS373

65、 2764</p><p>　　Q0(2) --------A0 (10)</p><p>　　Q1(5) --------A1 (9)</p><p>　　Q2(6) --------A2 (8)</p><p>　　Q3(9) --------A3 (7)</p><p>　　Q4(12) ------

66、--A4 (6)</p><p>　　Q5(15) --------A5 (5)</p><p>　　Q6(14) --------A6 (4)</p><p>　　Q7(19) --------A7 (3)</p><p>　　注：括號內(nèi)位引腳編號</p><p>　　實際電路連接圖如圖3-8</p>

67、<p>　　圖3-8基于80C51單片機的水箱控制系統(tǒng)電路圖</p><p>　　第4章 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計</p><p>　　4.1程序概要設(shè)計 </p><p>　　本系統(tǒng)程序開發(fā)，使用的語言給匯編語言。程序?qū)崿F(xiàn)當水位處于LH(高)、</p><p>　　LD(低)或LDD(低低)時，報警信號輸出，判斷泵水方

68、式(自動或手動)。當水位到達規(guī)定容量時，停止泵水。在次程序中，低電平為有效(即0為有效),高電平為無效(即1為無效)。</p><p>　　4.2 系統(tǒng)程序原理</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)主程序原理以及流程框圖</p><p>　　主程序要實現(xiàn)的是，對數(shù)據(jù)的初始化，并且判斷用戶是使用自動模式還是手動模式，根據(jù)用戶的具體需求：</p><

69、;p>　　若用戶選擇自動模式，則程序調(diào)用自動化子程序；</p><p>　　若用戶選擇手動模式，則程序調(diào)用手動子程序。</p><p>　　主程序原理框圖如下圖4-1</p><p>　　圖4-1 主程序原理框圖</p><p>　　4.2.2 自動模式子程序原理以及流程框圖</p><p>　　自動模式子程

70、序運行的前置條件是，系統(tǒng)開始運行，并且用戶選擇使用自動化控制模式。</p><p>　　自動模式子程序首先判斷水位是否高LG，若水位高于指標，則運行“水位高報警”程序，并返回主程序。若水位不高，則判斷水位是否低LD，若水位低，則試運行“水位低報警”程序。然后判斷水位是否低低LDD：</p><p>　　若水位沒有達到LDD的指標，則試判斷“M1是否開啟”，若沒有開啟，則開啟M1;若“M1開

71、啟”則判斷“M2是否開啟”，若“M2開啟”，則程序運行“停止M2”程序；若“M2沒有開啟”，則試程序運行“延遲1分鐘”， 一分鐘后程序“返回主程序”。</p><p>　　若水位達到水位LDD的指標，則運行“水位低低報警”，然后程序判斷“M1是否開啟”，若“M1未開啟”則運行“M1開啟”程序；若“M1開啟”則程序判斷“M2是否開啟”，若“M2未開啟”則運行“M2開啟”程序，若“M2開啟”，則運行“延遲一分鐘”，一

72、分鐘后程序“返回主程序”。</p><p>　　自動模式子程序原理框圖如圖4-2：</p><p>　　圖4-2 自動模式子程序原理框圖 </p><p>　　4.2.3 手動模式子程序原理框圖以及流程框圖</p><p>　　手動模式子程序運行的前置條件是，系統(tǒng)開始運行，并且用戶選擇使用自手動控制模式。</p><

73、p>　　手動模式子程序中判斷語句的條件是依據(jù)用戶的具體操作。</p><p>　　手動模式子程序首先判斷“水位是否LG” ，若水位LG達到指標，則程序返回主程序；若水位LG未達到指標，則程序運行“判斷有無鍵合”：</p><p>　　若“判斷沒有鍵合”則子程序進行循環(huán)；</p><p>　　若“判斷鍵合”，則程序判斷“M1是否鍵合”。</p>&

74、lt;p>　　若用戶操作“M1鍵合”，則程序運行“判斷M1是否開啟”：</p><p>　　若“M1開啟”則子程序進行循環(huán)；</p><p>　　若“判斷M1未開啟”，則程序運行“開啟M1”。</p><p>　　若用戶操作“M1不鍵合”，則程序判斷“M2是否鍵合”：</p><p>　　若用戶操作“M2鍵合”，則程序運行“判斷M2是否

75、開啟”；</p><p>　　若“M2開啟”則子程序進行循環(huán)；</p><p>　　若“判斷M2未開啟”，則程序運行“開啟M2”。</p><p>　　若程序判斷用戶均未進行“M1、M2鍵合”，則程序要判斷“是否停止M1鍵合”：若用戶操作“M1停止鍵合”，則程序判斷“M1是否停止”；</p><p>　　若“M1停止”，則子程序循環(huán)；<

76、/p><p>　　若“M1沒有停止”，則程序運行“停止M1”。</p><p>　　若用戶不操作“M1停止鍵合”，則程序判斷“是否停止M2鍵合”：</p><p>　　若用戶操作“M2停止鍵合”，則程序判斷“M2是否停止”，若“M2停止”，則子程序循環(huán)；</p><p>　　若“M2沒有停止”，則程序運行“停止M2”。</p>&l

77、t;p>　　手動模式子程序原理框圖如圖4-3：</p><p>　　圖4-3 手動模式子程序原理框圖</p><p><b>　　第5章 總結(jié)與展望</b></p><p>　　縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導彈的導航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用

78、的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是只能使用復雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標準。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔心精度達不到了。所以，它的魔力不僅是在

79、現(xiàn)在，在將來將會有更多的 人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達3億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學習單片機在我國是有著廣闊前景的。</p><p>　　而在本次的畢業(yè)論是基于單片機的水箱控制系統(tǒng)，主要核心就是80C51單片機。通過這次設(shè)計，我綜合運用大學四年所學知識去分析和解決問題，

80、我深刻的了解和掌握了單片機的控制原理和設(shè)計方法。不僅加深和回顧了但單片機等專業(yè)知識而且積累到單片機控制技術(shù)在實際中的經(jīng)驗。</p><p>　　由于自身缺少在實踐設(shè)計的經(jīng)驗，所以在這次的設(shè)計中我自身也發(fā)現(xiàn)了很多不足的方面，從論文的本身的方面的結(jié)構(gòu)到具體設(shè)計中硬件設(shè)計知識和經(jīng)驗的不足使得設(shè)計和論文存在的很多的問題，但是我的導師細心指導下，經(jīng)過前后多次的修改和完善，最終完成了畢業(yè)設(shè)計的任務。</p>&

81、lt;p>　　單片機控制技術(shù)領(lǐng)域是一個有著非常潛力和前景的專業(yè)技術(shù)，我相信通過這次畢業(yè)論文的設(shè)計，不僅加深和掌握了這一專業(yè)技術(shù)，而且也提高了自己的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，為我的大學生涯畫下一個完整的句號。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1馮建華。 基于單片機的控制系統(tǒng)研究,單片機學報。07年。</p><p&

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