传感器课程设计-自动抽水测控系统

1 2 2 3 3 2.传感器模块 5 53.时序图 6 63单片机最小系统 4电机驱动模块(用于控制水泵电机启动) 2片机为核心部件设计水池水塔自动抽水控制系统，该系统具有电路简2硬件部分：图2.2.1-189C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用统，属于89C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数3处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器(ROM)一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有(2)主要功能特性·标准MCS-51内核和指令系统·片内8kROM(可扩充64kB外部存储器)·32个双向1/0口·256x8bit内部RAM(可扩充64kB外部存储器)·时钟频率3.5-12/24/33MHz·全双工串行通信口·布尔处理器一帧错误侦测·兼容TTL和CMOS逻辑电平(3)时钟电路计算机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍的进行的，这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。为了保证各部件间的同步工作。单片机内部电路就在惟一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。要给单片机提供时序要有相关的硬件电路，即振荡器和时钟电路。因此选择了内部时钟方式。利用蕊片内部的振荡器，然后在引脚XTAL1和XTAL两端跨接晶体或陶瓷和C2值通常选择为30PF左右。C1,C2对频率有微调作用。晶体的频率范围可在1.2～12MHZ之间选择。在实际连接中，为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定。可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机蕊片靠近。(4)复位电路按键电平复位电路，相当于按复位键后复位端通过电阻与Vcc电源接通。复位是单片机的初始化操作。单片机在启动运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个4确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路来实现(5)管脚说明P0口：PO口为一个8位漏级开路双向I/0口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/0口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/0口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/0口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C51的一些特殊功能口，管脚备选功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INTO(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4TO(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器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)RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。5ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉ALE频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器 (0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:来自反向振荡器的输出。超声波传感器HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：(1)采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信呈。(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；(3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速6以上时序图表明你只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式：uS/58=厘米或者uS/148=英寸；或是：距离=高电平时间*声速(340M/S)/2;建议测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响信号的影响。为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器超声波测距通常采用度越时间法，即利用s=vt/2计算被测物体的距离。式中s为收发头与被测物体之间的距离，v为超声波在介质中的传播速度(v=331.7超声波发射电路采用555构成多谐振荡器可以实现宽范围占空比的调节!并且电路设计简单!同步脉冲启动多谐振荡器!使其输出40KHZ的高频电声波换能器探头!根据逆压电效应!产生振动频率为40KHZ的超声波。3R10K6CVoltNE555DNGC○<Q8425图3.2超声波发射电路8同时放电BJTT导通，此时Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使VC下降。当间为pl升到2/3VCC所需的时间为一个周期性的方波，其频率为PHPL由于555内部的比较器的灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压的温度变化的影响很小。图3.3555的工作波形图从555的工作波形图，可看出占空比是固定不变的。为了调解的方便，我把R1和R2都换成了电位器，就形成了占空比可调的电位器。使的超声波的发射电路更加具有高效性。也能满足波尽可能的减小失真。从面达到测距更长的效果。3.2.2超声波传感器从图3.2超声波的发射电路上看还有一个超声波传感器。它具有把电信号转化为机械信号，同时又能把机械信号转化为电信号的功能。在设计中选择了压电式超声波发声器。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波9发生器内部结构如图3.4所示，它有两个压电晶片和一个共振板。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成表示接收，40表示频率为40KHZ,16表示其外径尺寸，以毫米计)图3.4超声波传感器结构3.3超声波接收电路图3.5超声波接收电路3单片机最小系统电路原理图：4电机驱动模块(用于控制水泵电机启动)原理图T3软件部分：#include<reg52.h>//包括一个52标准内核的头文件in2=0;flag=0;Trig=0;//首先拉低脉冲输入引脚TMOD=0x11;//定时器0，定时器1，16位工作方式TR0=1;//启动定时器0IT0=0;//由高电平变低电平，触发外部中断ET0=1;//打开定时器0中断EX0=0;//关闭外部中断EA=1;//打开总中断0while(1)//程序循环{EA=0;Trig=1;Trig=0;//产生一个20us的脉冲，在Trig引脚while(Echo==0);//等待Echo回波引脚变高电平succeedflag=0;//清测量成TL1=0;EA=1;//打开外部中断//定时器1清零//定时器1清零////启动定时器1断实现）//关闭定时器1//关闭外部中断{为16位结果数据distancedata*=12;//因为定时器默认为12分频distancedata/=58;//微秒的单位除以58等于厘米}{}}}//***************************************************************//外部中断0，用做判断回波电平INTO()interrupt0//外部中断是0号{}//取出定时器的值//取出定时器的值//至成功测量的标志//关闭外部中断//****************************************************************//定时器0中断,用做显示timer0()interrupt1//定时器0中断是1{TH0=0xfd;//写入定时器0初始值TL0=0x77;}for(bt=0;bt<100;bt++);}4个人总结经过几周的奋战我的传感器课程设计终于完成了，在没有做此设计以前觉得传感器设计只是对这门课所学知识的单纯总结，但是通过这次设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高，通过这次课程设计使我明白自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是个长期积累的过程，在以后的学习生活中都应该不断地学习，努力提高自己知识和综合素质。这次课程设计使我知道不管学会的还是学不会的的却觉得困难比较多，真实万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有为学会了