基于单片机的水箱控制系统的设计.doc

专科生毕业设计（论文）摘 要大型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。水箱控制系统的总体设计方案，采用三个组要模块组成整个系统：数据采集及处理模块、给水泵电机主控回路、水箱抗干扰设计。并且水箱控制系统采用8051单片机作为控制核心。单片机是测量系统数据交换的中心，该系统采用的是80C51单片机，全静态工作时振荡器频率为012MHz。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。本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以8051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：MCS-8051单片机； 水位；控制； 报警AbstractMany companies large water tank is an essential component in the production process, and its excellent performance and quality of work not only have a huge impact on the production, but also on the safety of production. Tank control system design plan, with three groups to the system modules: data acquisition and processing module, the master circuit to the pump motor, water tank anti-jamming design. And the tank control system uses 8051 as the control. SCM is a measure of system data exchange center, the system uses a 80C51 microcontroller, static work full-oscillator frequency is 0 12MHz. Water tank system configuration controller from 8051. To avoid start-stop motor and power fluctuations affect circuit, input and output are using optical isolation. Optical isolation is a sensitive semiconductor devices and light-emitting diode tubes composed of a new device, which main function is to achieve signal transmission. Isolated input and output isolation, signal one-way transmission, no feedback effect. Strong anti-interference, fast response. The purpose of the MCU system design is the application of SCM control technology to control the water tank as the core of 8051 the water level, and to achieve the alarm and manual and automatic switching function. The system is easy to operate, good performance, more in line with plant production water system control. Keywords: MCS-8051 Single-chip；Level；Control；Alarm目 录第1章 绪论11.1 水箱控制系统的研究意义11.2 水箱控制系统发展现状1第2章 单片机水箱控制系统硬件设计32.1 80C51单片机水箱控制系统硬件简介32.1.1 数据采集及处理模块32.1.2 光电隔离简介72.1.3 给水泵电机主控回路介绍82.2 80C51水箱控制系统主控硬件部署方案92.2.1 80C51单片机系统实现功能说明92.2.2 74LS373芯片实现系统功能说明92.2.3 EPROM2764芯片实现系统功能说明11第3章 单片机水箱控制系统原理133.1 80C51单片机简介133.2 水箱给水设备系统原理133.3 80C51单片机控制系统原理143.3.1 80C51单片机控制部分结构说明143.3.2 系统电路示意图设计16第4章 单片机水箱控制系统程序设计174.1 程序概要设计174.2 系统主程序原理174.2.1 自动模式子程序原理184.2.2 手动模式子程序原理21第5章 结论23参 考 文 献24致 谢25附录2646第1章 绪论1.1 水箱控制系统的研究意义大型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，操作员稍有疏忽，或者简易的监测器件损坏，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。从水资源节约方面考虑，以往的人工控制在很多情况下，造成资源不必要的浪费，大部分原因是水箱内部水位没有及时的反馈信息到操作员，从而使控制上有一定的延迟，从而造成了水量过多或者没能及时补水而导致资源的浪费或生产出现异常。而对水箱水位的监控以及自动化的引入可以很好的改善补水过多和及时补水的情况，可以很好的节约资源有效的降低成本。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。80C51以它功能强大，设计简单，制造廉价，支持指令集较多。所以应用到众多嵌入式系统开发中。因此，基于80C51单片机的水箱控制系统研究有着重要的意义。1.2 水箱控制系统发展现状目前，水箱控制系统已不仅仅局限于大型的电厂、煤炭、钢铁等大型企业领域，它以自身的自动化控制系统的安全优势，已经慢慢深入到一些民用水箱产品。但是目前阶段，它的成本还很高。比如把一台纯手工家用水箱设计成自动化控制的水箱，从硬件的设计和铺设，对于民用化产品实施的性价比较高。因此大规模的使用仍受到经济上的限制。但是，从长远来看，随着自动化技术的改进和硬件成本的降低，以及人们对资源浪费的重视。水箱控制系统仍然有大规模推广的前景。我国仍然处于生产型发展中国家，所有几乎在能源相关的所有领域中，水箱是比不可少的部件，即使是发达国家也不例外。它性能的优良与否关系直接关系到企业的生产安全和效益。随着我国嵌入式技术的发展，我国控制系统技术已经达到国际水平，但是在中小型企业以及民用产品，大量的水箱控制仍然通过专职的人员进行控制。随着我国单片机开发技术的逐渐成熟，以及单片机生产成本的下降，基于单片机的水箱控制系统应用到中小型以及民用产品有着较大的发展空间。而且越来越多的水箱生产厂商开始聘用单片机开发人员和电路设计人员，将控制系统成为水箱设计的一部分，以提高自身产品的安全性能和科技含量来提高产品在市场中的竞争力。第2章 单片机水箱控制系统硬件设计2.1 80C51单片机水箱控制系统硬件简介2.1.1 数据采集及处理模块单片机是测量系统数据交换的中心，该系统采用的是80C51单片机，全静态工作时振荡器频率为012MHz。目前，8051单片机在工业检测控制领域中得到了广泛的应用，因此我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，由它读入用户程序，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、SP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。当执行指令时，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I/O接口电路，完成指令功能。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。图2.1 单片机8051的内部结构图程序存储器，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。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1.2-12MHZ在使用外部时钟时，XTAL2用来输入外部时钟信号，而XTALI接地对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器周期的S4读入第二字节。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入两个字节，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。引脚及其功能说明：80C51单片机的40个引脚中有2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XTAL2XTAL1（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）AL E/ 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功能见表2.1：表2.1 单片机P3.0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（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（数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD（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，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。下图为80C51的结构图：图2.2 单片机8051的结构图2.1.2 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。光电隔离器亦称光电耦合器、光耦合器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。光耦合器的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离 、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。 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。输出通过继电器，控制水泵机组的起停和报警。如图2.3，为光电耦合的原理图:图2.3 光电耦合原理图2.1.3 给水泵电机主控回路介绍给水泵电机主控回路图2.4如下：图2.4 水泵电机控制电路原理图2.2 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EPROM27芯片构成。其原理图如下图2.5 图2.5基于80C51单片机的水箱控制系统原理图2.2.1 80C51单片机系统实现功能说明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位的控制。2.2.2 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2.6所示。 图2.6 74LS373结构图引脚功能介绍：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)P0.1(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。2.2.3 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、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。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；Vcc是电源；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：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) 图2.7 EPROM2764结构图P2.2(23)-A10(21)P2.3(24)-A11(23)P2.4(25)-A12( 2)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 2764Q0(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：括号内位引脚编号第3章 单片机水箱控制系统原理3.1 80C51单片机简介虽然目前单片机的品种很多，但其中最具代表性的当属Intel公司的MCS-51单片机系列。MCS-51以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础。MCS-51系列的典型芯片是80C51（CHMOS型的8051）。特别是在近年来，80C51系列又有了许多发展，推出了一些新产品，主要是改善单片机的控制功能，如内部集成了高速I/O口、ADC、PWM、WDT等，以及低电压、微功耗、电磁兼容、串行扩展总线和控制网络总线性能等。Philips公司的83/87CXX系列不改变80C51的结构、指令系统，省去了并行扩展总线，属于非总线的廉价性单片机，特别适合于家电产品。Infineon（原Siemens半导体）公司推出的C500系列单片机在保持与80C51兼容的前提下，增强了各项性能，尤其是增强了电磁兼容性能，增加了CAN总线接口，特别适用于工业控制、汽车电子、通信和家电领域。3.2 水箱给水设备系统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3.1： 图3.1 水箱给水系统结构其中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。3.3 80C51单片机控制系统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2，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：当水位高于90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG闭合，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。当水位低于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。3.3.1 80C51单片机控制部分结构说明本系统采用8051单片机，引脚具体控制如下：P1口和P3口为输入输出检则信号和控制信号。下面是8051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。经过数据统计2，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：当水位高于90开度的时候，由传感器经变送器发送信号，LG闭合，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。当水位低于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。3.3.2 系统电路示意图设计系统电路示意图如图3.2所示：图3.2 系统总原理框图第4章 单片机水箱控制系统程序设计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LG(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),高电平为无效(即1为无效)。4.2 系统主程序原理主程序要实现的是，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：开始初始化 自动转自动转手动4.2.1 自动模式子程序原理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”。其程序控制如下所示：ORG 0000HAJMP MAINORG 0060HMAIN： MOV P1, #FFH ；P1 P3口初始化置1MOV P3，#FFHJNB P1.3 ， AUT ；若手动在自动位置，跳到自动模式子程序AJMP MEN ；否则转到手动模式子程序ENDAUT： NOP ；空命令JNB P1.2 ，LG ；水位高-LGJB P1.1，LD ；水位没低-LDCLR P3.1 ；水位低报警JB P1.0, LDD ；水位未低低-LDDCLR P3.0 ；水位低低报警JNB P1.6, Y1 ；M1已启动-Y1CLR P1.4 ；否则启动M1Y1： JNB P1.7 ,Y2 ；M2已启动-Y2 CLR P1.5 ；否则启动M2Y2： ACALL DELAY ；延时1分钟AJMP AUT ；返回自动模式LDD： JNB P1.6 ,Y3 ；单独运行M1（LDD水位LD）CLR P1.4 Y3： JB P1.7， Y2SETB P1.5AJMP Y2LG： CLR P3.2 ；水位高报警LD： AJMP MAIN ;P0数据端口;P2.2表示段码锁存;P2.3标志位码锁存LATCH1 BIT P2.2LATCH2 BIT P2.3ORG 00HJMP STARTORG 0BHJMP TIM0START:MOV R3,#00 ;中断循环次数MOV R4,#0 ;时间初值MOV DPTR,#TABLEMOV SP,#40HMOV TMOD,#01H ;定时器工作方式MOV TH0,#HIGH(65536-3800)MOV TL0,#LOW(65536-3800) ;初值4MSSETB TR0MOV IE,#82H ;开中断TIM0:MOV TH0,#HIGH(65536-3800)MOV TL0,#LOW(65536-3800)INC R3CJNE R3,#250,X1 ;1SMOV R3,#0MOV A,R4 ; MOV B,#10DIV ABMOV 20H,B ; 个位MOV 21H,A ; 十位INC R4CJNE R4,#100,LEDSCAN ;MOV R4,#0LEDSCAN: CALL SCAN ;调用数码管扫描X1: PUSH ACCPUSH PSWCALL SCANPOP PSWPOP ACCRETISCAN:MOV A,21HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB LATCH1CLR LATCH1MOV P0,#11111110B ;扫描子程序SETB LATCH2CLR LATCH2CALL DELAY1MOV A,20HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB LATCH1CLR LATCH1MOV P0,#11111101B ;0代表选通该位数码管SETB LATCH2CLR LATCH2CALL DELAY1RETDELAY:MOV R5,#50 ;典型延时程序D1: MOV R6,#40D2: MOV R7,#248CALL SCANDJNZ R7,$DJNZ R6,D2DJNZ R5,D1RETDELAY1:MOV R6,#4 ;扫描延时D3: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D3RETTABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;共阴字码表END将编制的程序录入伟福软件，对程序进行调试、修改、完善。对相关功能进行可行性论证，达到较满意效果。4.2.2 手动模式子程序原理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”，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”。手动模式的子程序请参看本论文的结尾附录里内容。 第5章 结论纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的 人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。在本次的毕业论是基于单片机的水箱控制系统，主要核心就是80C51单片机。通过这次设计，我综合运用大学四年所学知识去分析和解决问题，我深刻的了解和掌握了单片机的控制原理和设计方法。不仅加深和回顾了但单片机等专业知识而且积累到单片机控制技术在实际中的经验。由于自身缺少在实践设计的经验，所以在这次的设计中我自身也发现了很多不足的方面，从论文的本身的方面的结构到具体设计中硬件设计知识和经验的不足使得设计和论文存在的很多的问题，但是我的导师霍老师的细心指导下，经过前后多次的修改和完善，最终完成了毕业设计的任务。单片机控制技术领域是一个有着非常潜力和前景的专业技术，我相信通过这次毕业论文的设计，不仅加深和掌握了这一专业技术，而且也提高了自己的专业能力和综合素质，为我的大学生涯画下一个完整的句号。参 考 文 献1 冯建华.基于单片机的控制系统研究,单片机学报.07年。2 史振声.热力发厂设备原理简明手册.电子工业出版社，2005，20（22）:40-42.3 杨兴瑶,张益清等.新编实用电子电路500列.化学工业出版社，2006年.4 马忠梅,张凯等.单片机的C语言应用程序设计.北京：北京航空航天大学出版社，2003年.5 秦获辉.科技英语（电子类）.西安：西安电子科技大学出版社,2005年.6 朱殿栋.数字电路设计实用手册.北京：电子工业出版社，2003年.7 郭勇,余小平，高嵩等.电子系统综合设计.北京大学出版社，2007年.8 公茂法,马宝甫,孙晨等.单片机人机接口实例集.北京航空航天大学，2007年.9 姜学东,曲金龙.嵌入式系统控制系统研究，电力电子技术.2003年.10 陈建勇,MCS51实用汇编子程序设计.哈尔滨工业大学出版社,2006年.11 李萍,51系列单片机丛书AT80C51 单片机原理开发与应用实例.中国电力出版社,2008年.12 Quarette J.Made the principle of thermal plant equipment concise manual.J.Evaluation,1999,9(2):22-25.13 Laugman R.Embedded System Control System.US Patent 2000.14 Series single-chip single-chip microcomputer AT80C51 principle, the development and application examples.199815 Texas Instruments Incorporated.TMS320DM642 Technical Overview:DSP Video and Imaging Digital Applications.Sep.2002.15何立民单片机高级教程北京：北京航空航天大学出版社，2001 16宋滨.机械的稳定性探究机电一体化.中国期刊网.200417刘军.微型系统的用途.传感器与微系统.中国期刊网.200018张莉莉.控制与信息的结合.信息与控制.中国期刊网.200119刘修文.控制的核心控制工程.中国期刊网.200320陈循.给水泵电机如何选.电机与控制学报.中国期刊网.2001致 谢本文是在戴永彬老师的细心指导下完成的。承蒙戴永彬老师的亲切关怀和精心指导，虽然有繁忙的工作，但仍抽出大量时间给予我学术上的指导和帮助，从设计草案的确定和修改，开题报告，中期检查，后期详细设计，每一步都是在老师的帮助下完成的，从这个过程中获益不浅。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。通过该次论文设计使我掌握了基本的研究方法，树立了远大的学术目标。在此，谨向戴老师致以深深的敬意和由衷的感谢。感谢大学三年来所