2022年水位控制器设计推荐 .pdf

第一章概述 .1 第二章 MCS 51 单片机简介 .1 第一节MCS-51单片机的组成.1 第二节各组成部分的功能.1 一 CPU(中央处理器).1 二片内 RAM .2 三特殊功能寄存器.2 四程序存储器.2 五并行 I/O 口.2 六串行接口 .3 七定时器/计数器.3 八片内时钟电路 .3 第三节 80C51 单片机芯片引脚结构.3 第四节.4 一 振荡周期 .4 二 状态周期 .4 三 机器周期 .4 四 指令周期 .4 第三章水位控制器各组成电路.5 第一节启动关闭电机图.5 第二节显示灯电路图 .6 第三节报警器电路图 .6 第四节水位控制原理 .7 第四章控制电机的状态表格.8 第五章水位控制程序.9 第六章设计体会 .错误！未定义书签。参考资料：.11 附录 .11 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 16 页 -1 第一章 概述本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以MCS-51系列单片机为核心，组成一个水位自动控制系统，并实现全自动位式进水,六区间式水位显示,满水、低水水位报警,水位传感器故障自检及报警提示,能延时恢复的报警消音等功能。该系统操作方便、性能良好，本文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。第二章 MCS 51 单片机简介第一节MCS-51单片机的组成MCS-51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 128K的片内数据存储器RAM；特殊功能寄存器；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；一个全双工 UART 的串行 I/O 口；片内振荡器和时钟产生电路。第二节各组成部分的功能一 CPU(中央处理器)功能：中央处理器由中央控制器和运算器构成。中央控制器是识别指令，并根据指令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件。包括时钟电路、复位电路、指令寄存器和指令译码器、程序计数器 PC、堆栈指针 SP、数据指针寄存器DPTR。XTAL1XTAL2U?T751 3 PE(2 0)C 1C 2名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 16 页 -2 单片机内部时钟电路运算器由算术逻辑单元ALU、累加器 ACC、寄存器 B、程序状态字 PSW组成。CY AC F0 RS1 RS0 OV P PSW 各个单元二片内 RAM 功能：在单片机中，用 RAM 来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所有成为数据存储器。三特殊功能寄存器功能：用于存放相应功能部件的控制命令、状态或数据的区域。四程序存储器功能：用于存放经调制正确的应用程序和表格之类的固定常数。五并行 I/O 口名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 16 页 -3 功能：不仅可以灵活的选用输入输出，而且还有多种功能。P3口的特殊功能六串行接口功能：提供与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能器件相连的能力；甚至可用多个单片机相连构成多机系统，使单片机的功能更强和应用更广。七定时器/计数器功能：提供精确的定时，或者对外部事件进行计数。八片内时钟电路功能：计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律的一节拍一节拍地执行各种操作。第三节 80C51 单片机芯片引脚结构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 16 页 -4 p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7EA/VPPXTAL 1XTAL 2RESETP0.0P0.4P0.2P0.1P0.5P0.6P0.7VSSP3.0 RXDP3.1 TXDP3.2 INT0P3.4 T0P3.5 T1P3.6 WRP3.7 RDVDDALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.3 INT1P0.380C51第四节一 振荡周期也称时钟周期,是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。二 状态周期每个状态周期为时钟周期的 2 倍,是振荡周期经二分频后得到的。三 机器周期一个机器周期包含 6 个状态周期S1S6,也就是 12 个时钟周期。在一个机器周期内,CPU 可以完成一个独立的操作。四 指令周期它是指 CPU 完成一条操作所需的全部时间。每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS-51 系统中,有单周期指令、双周期指令和四周期指令。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 16 页 -5 第三章 水位控制器各组成电路第一节启动关闭电机图ACVTMOTOR ACOPTOISO1R3R4NOTUCCP1.5光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。OPT01SO1 光电隔离开关(发光二极管+光敏二极管型)。三端双向交流开关实质上是双向晶闸管,它是在普通晶闸管的基础上发展起来的，双向晶闸管（TRIAC）是由 NPNPN 五层半导体材料构成的，相当于两只普通晶闸管反相并联，它也有三个电极，分别是主电极T1、主电极 T2 和栅极 G。与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是：在触发之后是双向导通的；触发电压不分极性，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通。导线（输电线）传输的过程某一段是由保险丝完成的，当线路负荷过大或短路导致线路电流剧增，导线温度升高，当温度达到一定熔点（导线的熔点一般比保险丝熔点高），保险丝熔断，达到切断线路的作用，保护名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 16 页 -6 线路及设备遭到更大损害。第二节显示灯电路图VDLED 0-LED 5UCCR5p0.0-p0.5NOT当 P0.0-P0.5 中某引脚为高电平时，经过反向器变为低电平；而UCC产生电流流经R5、发光二极管并使其发光。而当P0.0-P0.5中某引脚为低电平时，经过反向器变为高电平；而UCC 产生的电流并不能形成回路，发光二极管不能发光。第三节报警器电路图PNPVCCRP1.6压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V 直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出 1.52.5kHZ名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 16 页 -7 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。当 P1.6 为高电平时，使晶体管正向偏置，从而导通，VCC经过蜂鸣器、晶体管，从而使蜂鸣器发出声响。第四节水位控制原理+5V图中虚线表示允许水位变化的上下限，在正常情况下，应保证水位在虚线范围内，安装 5 根金属棒，以感应水位变化情况；其中 A棒处于下限水位，F 棒处于上限水位，B、C、D、E 棒处于上下水位之间，A 棒接+5V电压，B、C、D、E、F棒各通过一个电阻与地相接。由电机带动水泵供水，单片机控制电机转动以达到水位控制之原理。供水时水位上升，当达到上限 F 时，由于水的导电作用，B、C、D、E、F棒连通+5V电源，此时，P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4 均为 1状态，这时应停止电机工作，不再供水。当水位将到下限B以下时，B、C、D、E、F 棒都不能与 A棒导通，因此 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4 均为 0 状态，这时应开启电机，开始供水。当水位处于 B、C、D、E、F之间时，维持原有状态。1 2 A B CD E F 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 16 页 -8 第四章 控制电机的状态表格P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 检测水位电机状态0 0 0 0 0 A水位电机运转并报警0 0 0 0 1 B水位维持原样0 0 0 1 1 C水位0 0 1 1 1 D水位0 1 1 1 1 E水位1 1 1 1 1 F 水位电机停转并报警0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 出现故障，电机停止，并报警0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 16 页 -9 第五章 水位控制程序org 0000h ajmp loop org 0100h loop:mov p0,#0h;为检测水位状态做准备mov a,p1 jnb acc.0,one0；acc.0=0时跳转jnb acc.1,one1；acc.1=0时跳转jnb acc.2,one2；acc.2=0时跳转jnb acc.3,one3；acc.3=0时跳转jnb acc.4,one4；acc.4=0时跳转setb p0.5;亮灯setb p1.6；报警clr p1.5；停机call d10s；延时ljmp loop；返回重检one0:jb acc.1,two0；acc.1=1时跳转jb acc.2,two0；acc.2=1时跳转jb acc.3,two0；acc.3=1时跳转jb acc.4,two0；acc.4=1时跳转setb p0.0；灯亮setb p1.6；报警setb p1.5；启动call d10s；延时ljmp loop；返回重检one1:jb acc.2,two0；检查 a 中 2、3、4 位是否jb acc.3,two0；为 1 jb acc.4,two0 setb p0.1 call d10s;调用延时子程序ljmp loop 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 16 页 -10 one2:jb acc.3,two0；检查 a 中 3、4 位是否为 1 jb acc.4,two0 setb p0.2 call d10s ljmp loop one3:jb acc.4,two0；检查 a 中 4 位是否为 1 setb p0.3 call d10s ljmp loop one4:setb p0.4；当 a 为 01111时电路灯显示call d10s ljmp loop two0:setb p1.6;错误报警clr p1.5 call d10s clr p1.6 wait:sjmp wait ret d10s:mov r3,#19h；延时 10s loop3:mov r1,#85h loop1:mov r2,#fah loop2:djnz r2,loop2 djnz r1,loop1 djnz r3,loop3 ret 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 16 页 -11 参考资料：1张毅坤等单片微型计算机原理及应用西安 西安电子科技大学出版社2 李建忠编著单片机原理及应用西安 西安电子科技大学出版社附录名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 16 页 -12+5Vp1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.7EA/VPPXTAL1XTAL2RESETP0.0P0.4P0.2 P0.1P0.5P0.6P0.7VSSP3.0 RXDP3.1 TXDP3.2 INT0P3.4 T0P3.5 T1P3.6 WRP3.7 RDVDDALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.3 INT1P0.380C51T15PFC2VD2RST15PFC1C3R6UCC+5V名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 16 页 -13 VDLED 0-LED 5UCCR5p0.0-p0.5NOTACVTMOTOR ACOPTOISO1R3R4NOTUCCP1.5PNPVCCRP1.6以 80C51 为核心的水位控制电路图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 16 页 -14 水位控制系统框图延时 10s 开始为检测水位状态做准备停机p1.50 P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?P1.1=1?P1.2=1?P1.3=1?P1.4=1?P1.2=1?P1.3=1?P1.4=1?灯亮p0.01 启动p1.51 报警p1.61 报警P1.61 停机P1.50 停止报警P1.60 延时10s 电路灯显示等待亮灯p0.51 报警p1.61 Y N N N N N Y Y Y Y N N N Y Y Y Y N N N N Y Y Y 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 16 页 -15 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 16 页 -