本科毕业论文---基于单片机的液位控制系统的设计正文.doc

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1、毕业论文（设计）基于单片机的液位控制系统的设计大连海洋大学本科毕业论文（设计） 摘要 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校

2、要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论

4、文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序

5、1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它目录摘要IIIAbstractIV第一章 绪论11.1 研究目的和意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和方法2第二章 系统的总体方案32.1 系统设计的总体要求32.2 系统方框图32.3 硬件控制方案3第三章 硬件电路设计123.1总体硬件模块图123.2单片机AT89S52的硬件设计123.3存储单元的硬件设计143.4 输入与显示设计163.5 A/D转换单元设计183.6通讯电路设计203.7外围电路设计21第四章 软件设计234.1系统软件234.2各模块的软件设计24总结29致 谢

6、30参考文献31附件A 系统电路图32附件B 各单元模块程序附录总结33VI大连海洋大学本科毕业论文（设计） | 摘要 摘要液位值检测主要意义在于解决工厂、医疗及生活中液位调控过程投入人力物力过多的现象，同时提高控制系统的精准度，最终达到提高系统工作效率目的。以单片机为控制核心的装置系统具有实时数据转换与传送速度快、控制反馈速度快、工作环境适应能力强、系统使用寿命长、功能损失小等特点。对待测液体进行数据提取，由传感器进行实时数据的检测，并与液位极值进行比较，根据工业需要进行供给液体或排放液体，超出极值时系统蜂鸣器自动报警并自动给液或排液，直至恢复至标准给定值。论文从硬件型号的选取到软件系统的设

7、计，都逐一具体说明，进一步阐述该系统的实时液位测量过程及方法。最终将该系统的硬件与软件系统的设定基本完成。关键词：液位值检测，液位极值，单片机，传感器大连海洋大学本科毕业论文（设计） Abstract Abstract The main significance of the detection level value to solve factories, medical and life level of regulation of the phenomenon of excessive investment in human resources, while improving the

8、accuracy of the control system, and ultimately to improve system efficiency purposes. Microcontroller as control core device system with real-time data conversion and transmission speed control feedback fast, strong adaptability to the working environment, the system long service life, loss of funct

9、ion and other characteristics. Measure the liquid treat data extraction, real-time data is detected by the sensor and is compared with the level of extreme value, according to the industry need for supplying liquid or liquid discharge beyond extremes buzzer alarm system and automatically to the flui

10、d or discharge liquid, until the return to the standard given value. Papers selected from hardware to software models system design, each one of them specific instructions, further elaboration of the system in real time level measurement process and methods. The final set of hardware and software sy

11、stems substantially complete.Keywords: detection level value; level extremes; SCM; sensor大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第一章 绪论第一章 绪论1.1 研究目的和意义随着工业生产的发展，自动化的相应产业也随之不断更新换代，液位的控制也由传统的人工控制逐渐转变为自动化控制。对于传统控制存在的问题，本次设计有了很强的针对性，避免了常规工业生产中的人员控制不及时问题。该系统具有预报警警示系统、报警系统、报警后的自补偿系统以及人工实时操控系统等组成。本次设计的主要意义在于解决工厂、医疗及生活中不必要人力物力的浪

12、费，同时提高控制系统的精准度，最终到达提高了系统效率与质量的目的。1.2 国内外研究现状 现今在工业生产中常用测量液位仪器有簧管式、浮球式、防爆式以及两线式控制液位器等。其中超声波液位控制器适用于液位控制精度较高的系统中，该系统的超声液位传感器由两组探头组成，功能分别为发射与接收信号。这种单发单收传感器可以避免类似自发自收式传感器安装、接收的盲区，又可克服多信号发射、接收的多信号耦合现象。该系统传感器部分在空气中可以更好的发挥其工作性能，进而提高液位控制精度，在高精度控制系统中广泛应用1。美国公司（MILLTRONICS）已经开发多范围超声波监测系统级和电平测量功能，它使用非接触式超声波传感器

13、的水平差，水平变化可以被监测30厘米至14米范围。 工业生产中常用的控制方式是串级控制，而串级液位控制又是典型控制中的常见事例。虽然，串级液位控制较之原始液位控制有着显著的效果，但该系统的大惯性、延迟、难以精确控制非线性模型等的特点也给实际生产中添加了不少的困难。常规PID液位的调控是不能够理想的控制更复杂系统，然而神经网络则可更好地调控复杂系统，新型控制器PID方式（神经网络）不仅具有鲁棒性神经网络的特点，更为特殊的是该元件由常规的控制器PID方式及神经网络BP方式结合构成。敖茂尧提出优化算法关于粒子群进一步解决神经网络BP收敛慢特性。改良的控制方式由改进粒子群算法、控制器BP及神经网络PI

14、D构成，鉴于自学习、适应性以及加权改良进一步调剂PID参数，从而解决非线性模型的调控。控制算法的确定关系着被控物体调控的性能优势。控制回路的PID调节算法中，冲量式数字PID控制算法便捷、工作状态稳定、在工作点上下浮动位置常规状态下能通过使被控制对象的数值测量6，并且能快速与原系统的设定值保持一致，而不进行大幅度的超调设置。在稳定状态下可以消除偏差，调节效果也十分显著，且需要保留显示以前的时刻偏差数较少，因此系统的运算量和资源占用量也较少。1.3 研究内容和方法该系统主要研究对待测液体液位的控制，系统由传感器测得实时液位值，并传递给主机系统，数值到达极值时会自动给液或排液以确保液位值。在此过程

15、中操作人员可以根据生产需要进行液位极值的变更设定。研究方法首先通过对系统总体工作要求的确定，规划出系统整体的运行框图（包括硬件与软件框图）。根据系统总框图确定所需硬件，并依次决定硬件型号；对于软件则由程序流程图最终确定各部分程序。35大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第二章 系统的总体方案第二章 系统的总体方案2.1 系统设计的总体要求以常规无腐蚀性、不易汽化的液体为待测液的控制模型。以单片机为控制核心的装置系统具有实时数据转换与传送速度快、控制反馈速度快、工作环境适应能力强、系统使用寿命长、功能损失小等特点。该系统对待测液体进行数据提取，由传感器进行实时数据的检测，并与液位极值进行比较，根据

16、工业需要进行供给液体或排放液体，超出极值时系统蜂鸣器自动报警并自动给液或排液，直至恢复至标准给定值。调控模型也可实时根据需要及时调控数值。2.2 系统方框图单片机控制模块本系统方框图： 存储模块模拟/数字转换模块通信模块输入键盘与显示模块液位检测模块电机模块时钟模块（只做简述无时间显示要求可略）图 1系统方框图根据系统的整体控制需求，通过单片机的总体控制，由数据地址总线以及输入/输出端进行数据传送，由模拟/数字转换模块以及电机控制等外围电路组成，进而达到系统的调控需求。控制系统的方框图为图1。2.3 硬件控制方案2.3.1控制模块设计方案控制模块的主体是单片机，不同型号的单片机具有各自的特点，

17、这样对于机体型号的选择有了更多选项。因此对于系统而言单片机的选择非常重要，这将决定着系统的工作效率与经济效益。综上所述可以根据以下几点进行单片机的挑选：1. 被选机型的数据参数。如控制速度与数据转换速度、程序存储器容量、输入/输出引脚数量等。2. 被选机型的增强功能。如看门狗电路、双指针、EEPROM、双串口、RTC、CAN接口、RAM延展。3. 被选机型的一次性可编程以及闪存性能。4. 单片机的封装形式：绑定型封装、直插双列型封装。5. 单片机工作环境的温度变化范围，同时还要根据机型选择领域是工业还是商业进一步选择。6. 单片机功能损耗的大小。7. 单片机的电压工作范围。如播放机的遥控器设计

18、，需要提供两节干电池的电压或是在1.83.6V直流电压内可以工作。8. 被选机型的市场价格。9. 机型能否在线编程以及考虑烧录器的价格。10. 调控时其它功能模块使用的器件型号。11. 所选机型支持的汇编语言。12. 尽可能资源丰富。13. 被选机型应具有较强的免干扰特性。14. 最后还应考虑被选机型同系统中其他芯片总体考虑。基于上述几点因素：系统整体的规模不是很大，又由于系统对数据转换的速度要求不是很高即系统实时性需求不高，系统的总线使用分时复用的形式，因而对输入/输出串口的数量要求可以降低。根据系统的设计需要可以使用四路八位输入/输出接口，同时系统需要外扩存储器以达到扩大数据存储的目的，三

19、十二万字节的存储量（数据）就可以达到系统使用量，最终系统使用十六位或准十六位的总BUS线作为传送数据（地址）7。在实验测试测试过程中，系统机型采用双列直插封装的单片机，不需要对实际生产工业中被控对象的控制所处具体外界环境予以考虑。系统控制过程中使用交流二百二十伏作为供电源并且使用直流五伏电源为单片机供电，被选单片机支持在线系统编程进而省去了仿真器的使用。由以上所述调控模型可以选取具有51相通性的AT89S52型作为本次所选机型。单片机AT89S52型可以在线系统可编程闪存存储器并且集聚性能较高的CMOS与功率低损耗为一体的八位微型调控器。闪存既能满足存储器（程序）在线编程同时也适用于常用器件编

20、程，使用非易失性高密度存储技术的ATMEL公司制造用工业中，且该系列与51系列突显出良好的融合性，这也使得AT89C51更能灵活应用于嵌入式控制中。被选机型AT89S52具有下列功能：字节为二百五十六的RAM，字节为八千的闪存，看门狗（防系统死飞），三十二位输入/输出，数据指针为两个，计数器/定时器十六位为三个，其中调控模型的中断结构为一个六向量二级，时钟电路、双工串行端口和振荡元件（片内）。此外单片机AT89S52可选择省电模式下的软件数量为两类，且能够处于零赫兹静态下进行运算逻辑。2.3.2 显示与输入键盘模块的设计方案输入键盘模块主要是为了能够实现液位值的输入，该部分的软件任务主要是检验

21、是否有按键按下同时检查是何键值，之后根据输入值来决定电机的正转或反转进而控制液位值，本系统可以采用独立式键盘进行数值输入。该系统所需屏幕主要用生产设备计算机来完成简单的工业控制系统，通常用数字显示屏幕，LCD等，调控模型只需表示出液体水平位值即数字化即可， LCD显示屏已经能够满足调控模型的要求。调控模型精准度必须不大于五米测量范围，十分之一的测量精确度，预测模型的检测取值空间五米，十分之一的准确率，510=0.5米有效值的测量的需要。使用两位LED将能够符合模型需求。系统有两种关于LED显示方法：静态和动态显示方法。静态优点是规律容易掌握，屏幕长时间观看不会感觉眼涩，因为不需要处理器连续扫视

22、屏幕，因而可节省处理器的运作量。但静态展示需要待改进的地方，首先为占用更多输入/输出端口，造成资金投入相对上浮。因此屏的静态方法数通常用于小型应用系统屏幕。改善元件中静态展示的输入/ 输出端所占比例过多，采用压缩BCD生产代码及八位锁存数据元件，硬件74LS273和压缩元件连接该驱动器解码器上，降低元件需要的运作量。共阳极解码用八区共阳极显示元件进行数据展示，采用单片机控制的输入/ 出端口的数值锁存。2.3.3 模拟/数字信号转换模块的设计方案模拟/数字信号的转换是实现单片机控制系统与外界控制的关键，多种不同性质的转换器在数据采集系统的设计中，第一要看怎样选择适当的元件达到系统的要求。选基于下

23、列参值模块： 1.逐次比较型逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次逼近逻辑结构的，从MSB顺序为每个输送电压和输出DA转换器内置数码比较N次后输出。它的优点是速度快、损耗功能低，分辨率低（12），其价格高。 2.比较并行型/比较串并型 用多个比较器，只看到当前比较并执行转换，也被称为闪光（快速）型。由于该转换器的转化率高，需要2n-1个比较器进行n位转换，从而使电路规模加大，也造成价位高的现象，因而只适用于高速AD转换视频的特定区域。比较串并的原理借鉴了并行和逐次比较转换元件（模/数）的工作机理，经典的由N的半值比较并行转换元件（数/模）与转换元件（模/数）构成组合体，比较两次后实施转

24、换，即所谓的半闪光（半快速）型。有的模块被划分成三个阶段以上的步骤来实现AD转换并被称为分级（多步）型，从第一视角转换的角度可以称为管道（流水线）型的A/D，多层次的AD加入更多的结果转换为数字运算和纠错等功能。模块规模比并联式线路精简。3.积分型积分型的运作方式（模/数）在频率（脉冲频率）或一个时间（脉冲宽度信号）下转换输送电压，然后由定时器/计数器获取的数值。它的优点高的分辨率可以通过简单的电路来获得，但缺点是积分时间决定着转换精度导致极低的转化率。4.电压频率转换型电压-频率变换型（电压-频率转换器），系统取得的模拟信号，然后转换成一对频率的数字量，通过间接的模拟转换得到数字。在理论上，

25、这中模块的分辨率会增加并且几乎是无限增长的，只要该频率分辨率样品生产时间能够满足宽度脉冲的累计数。其优良特性是分辨性能高，具有低廉价位，损耗功能小，但要有外部电路计数电路模板一齐完成模数转换。5.系统需要A/D转换的位数当系统需要的转换（模/数）的位数被设置时，该数值应被数据采集系统考虑到这两个区域的动静态精度平滑特性。由静态精度的角度出发，应考虑所产生的原始信号数据错误最后由系统传递制造的最终误差，这种误差信号的主要是由于数字化模拟造成的。转换元件（模/数）位数与量化误差有着一定联系。被称为低分辨率的转换元件（模/数）通常低于八位的转换元件（模/数），中分变率的转换元件（模/数）为九至十二位

26、，超过十三位的被称作高清晰度的转换元件（模/数）。 低于十位的转换器误差值较大，高于十一位的转换元件对降低输入误差并没有太大的改变，但由于转换元件（模/数）的要求定得太高。因此需要定位于十或十一位为宜。A/D转换器所要处理的信号需要先经过测量装置的数值测量后方可进行后期处理，量化的误差值与测量的误差值构成了系统整体的误差。系统装置的测量精准度必须与模数转换器的精准度相符合，换句话说为了不造成测量误差的扩大，需要总体造成的误差与量化的误差值百分比小尽可能的小；反过来应依照测量精度对转换器规定特定的位值需求。在当今情况下，精确度值为大于百分之零点一至百分之零点五的测量器居多，因此系统的精度要求可以

27、确定在此区间，加之数值的符号位十至十一位即为对应的二进制代码位数。双精度转换法可以解决对转换位数需求更多的系统应用问题。 6.A / D转换器的转换率从转换开始到结束转换需要经过一段过渡时间后稳定的数值才能被输出。转换率被定义是在完成该变换（模/数）所需时间倒值。系统的采样率应当在转换率被确定后被予以考虑，在当前需要下同时应考虑到采样的普遍性，随机取得样品个数为十个并且为同一波形的同一周期，高达一千赫兹的信号频率将成为该转换器的最大值。为了使频率信号得到改善，可以通过降低转换时间从而达到目的。7.转换器的可控量程输送信号由自然数起步作为该值最小值，而有些从无到有。某些转换器提供各种各样的管脚，

28、要保护好转换的精度必须要先确保管脚正确使用，双击性的偏置以及量程的变换是决定转换器可控量程的因素。 8.设备的采样与保持当在变化非常缓慢的模拟数据信号及直流信号的情况下不需使用保持器，除此之外则都将使用该器件。频率信号如果不高则所需转换的时间将会变短，换而言之高速取样转换的情况下是不需要使用保持器件和采样器件。 9.满量程误差 当系统满量程输出时理想的输入值被对应的信号输入值减掉之后所得值即为满刻度误差值。当电压和被选传感元件误差相近时，满足设计要的元件即为ADC0804。2.3.4 电机模块的设计方案由于液泵参数在设计中不需要被具体确定，液泵的电动机规格和类型的各有千秋，由于参数的不同导致了

29、电路的差异，该设计中仅简述其功能原理。 在系统模块中负责电动启动器的部分由继电器进行调控。作为调控器件大家庭中的一员，继电器又是这电子家庭成员中的一个重要成员。该元件集聚了调控系统（输入端回路）与被调控系统（输出端回路），此元件的存在其实就是使用更少的电流来调控一个较大的自动刀闸。由此可以看出该元件在电路中的职责是对电路整体进行保护以及改变电流流向等。关于继电器自身所涉猎的技术参数：1.在额定状态下运行所需的电压参值，该参值指的是在正线圈常规运行的状况下需要电压的供给值，该元件有两种型号可供选择分别为AC型与DC型。 2.在DC状态下的阻值,该值能够在直流状态下使用万能表测量线圈得到所需值。3

30、.调控过程中的电流损耗，该参值是由元件动作后造成的吸和现象，并在此状态下损耗的电流最小值。为了使继电器能够在常规状态下进行工作，这就要考虑吸和状态下的参值不大于电流的给定参值。至于施加给线圈的电压参值，常规为额定情况下电压值的一倍至两倍之间，在此范围之外将会由于过强电流流过线圈时造成烧毁现象。4.运作情形的电流释放值，即由继电器操控时释放最大电流值。在目前情况下继电器电流值被降低到一定幅度时该器件将返回无动力下释放情况，此时吸和电流将会远远大于该时刻电流值。5.器件触点动作情况下的变换电压/电流允许值，该值是被允许加载在器件上的电流/电压值。这一数值的出现确定了继电器的电压/流值不得超过该值，

31、如果超过该数值将会造成器件触点的毁损。对于电机的选择一般有三种：伺服、直流、步进电机。电动机在直流运行环境下接通电源即可旋转，电机具有较大惯性导致掉电后关闭不会立刻停止，旋转一定角度后停止，如果电机需要旋转角度的精确控制，对此闭环算法是复杂的，体积庞大也就同系统硬件与之对应。伺服马达起动力矩的机械性能好，具有简单的驱动线路且易于控制，倒车功能不堵塞，就其市场价位而言目前售价高，不适用于一般用途。步进发动机的电脉冲被转换致角位移。直流步进电动机转矩相对较大，具有相对高的精度控制，其中每旋转一个步距角都是被设定为更准确的数值，从而能够有效提高输液率的调控精准度。基于上述参值的特点，本设计使用额定值

32、为120V交流/24V直流的电压，运行在电流三安电压五伏的小型器件。同时本设计应用正反转的工作原理来调控液位的数值。2.3.5液位测量仪的模块设计方案在水平液位控制系统中，最重要的参数测量是水平液位值，液面检测和校对是整个系统中最为关键的。然而，水平液位是非线性的控制系统，不同时间可以是不同模型。工业生产中常见的锅炉系统以及船体锅炉系统，系统中都会存在着“虚假液位”的现象，由于锅炉的温度、水蒸气浓度以及液位控制系统在非平静环境下作业造成待测机体晃动，造成液位控制精度不准确，导致液位控制有偏差2，针对这种现象常采用串级控制。如对于一组300兆瓦的汽包炉机组，自动控制调节系统最为重要的就是调控液位

33、，即为汽包的液位调节三冲量系统。二十世纪八十年代末期的一例汽包水位自动失灵足以说明系统调节的重要性，该事故中汽包水位自动失灵，运行人员没有发现。水位已经上升到出现水不断外漫的情况，从而造成增加蒸汽水分含量过热现象。水蒸汽在涡轮机叶片的涡轮机的侵蚀机片，从而产生不均匀的应力。最终涡轮飞车，涡轮轴飞出油缸壳体，几十米后涡轮停止转动，整个单元全部造成损失3，我们可以看到系统的调节的重要。 通常用在生产工业阶段的测液仪：MKUR3100投入式、UFZ-04型罐车式、ULB型玻璃式、UQK-01/02/03型液位控制装置和彩色石英管浮子玻璃液位计等。BM51刚线液位计是用途广泛的液位测量、控制仪表，通用

34、的液位测量和控制仪器; MKUR3100投入式液位计是由液位变送器型URA及URB数字电平指示器由两部分组成，水位控制和测量水位，污水处理，水利和化学工业，冶金和适用的其他部门; UFZ- 04罐液位计在石油、化工、储油和压力容器打开或液位连续测量交通运输部门，尤其是对液化石油气储罐和槽车和其他罐车和水平指示器油轮和液化气残液指示; NC-01控制铜液位控制，不锈钢等材料，不腐蚀容器02/03型浮球适当的水平8。由于具有精度高、响应速率快等特色的电容式测位仪，采用系统级检测液位仪更为广泛9。 在常规状态下的液体位置测量仪通常可以分为两大类：第一大类为接触式的测量仪，另一类为非接触方式的液位测量

35、仪。液体位置测量仪中的静压投入式运行在工业与医用环境等，简单的结构是该元件的一大特点，校对与调节以及组装的灵巧性为使用者营造了便捷的使用环境。该元件在原理上增添了流体静力学理论并应用在液位压力测量仪中，密封成为了该元件的重要技术，这就确保了测量仪器的密封性又使得压力空间与外界相同，间接增加元件测量的精准度10。高低液位测量仪在水池、水塔等现状水平环境下进行实时二十四小时的监控测量，当测量值高于最高液位值或低于最低液位值警报装置就会发送信息提醒看管人员，同时可连接到所述泵控制终端，当其测量端测得值达到报警区间值时，控制端会自动链接到电机端进行供液或排液的操作。本次设计选用的元件为高低液位测量仪。

36、2.3.6主机通讯模块设计方案本次设计使用的AT89S52单片机中有一个内部串行全双工异步输入/输出接口，以P3口中的零号引脚及一号引脚作为接口，使用这种接口方式，能够达到与主机系统通信。在运作中相异器件之间串行通讯，应该使用同种标准接口进行通讯。经典标准串行方式为RS485与RS232的通讯。经典标准串行方式RS485的特性：1.该元件逻辑值为1，此刻两线间电压差是+6v+2v;值为零则两条线间电压差为-6v-2v。端口信号的电位值与之RS-232-C数值减少很多，这不可能造成端口线路芯片破损，考虑到该元件电平兼容性与TTL相通，能够容易地连接到TTL。2.十兆比特位每秒是该元件的最大传送值

37、（数据）。3.该元件为一种应用差分式接收机与驱动平衡元件端口组合技术，抗共模噪声抑制性能增强，也就是干预性能优良一面的展现。4.以十兆比特位每秒为最大传输速率的RS-485，其最大输送长度为约1219米，传送速度正比于传输距离，要想以传送距离是极大值时的运行状态，只需将传输率调节到100Kb/s即可，如果必要增大传送的长度，我们需要添加485中继器。 RS-485的BUS线一般可多达三十二个节点，485如果使用一个特殊的芯片，能够扩展节点数到128或256，最大支持个数可多达四百节点4。常规型号该器件状态下，两千五百皮法的电容负载能被该器件驱动，通讯长度会被器件电容值控制。使用通信电缆一百五十

38、皮法每米，十五米是通讯长度极大值;如果电缆容值减少将会加大通讯长度。短距离传送也考虑到该元件传输是单端信号接送方式，当出现共模噪声干扰问题没有扼制时，这也决定了该器件多在二十米范围内运行环境下。 智能器件和主机器件链接多用RS485、以太网、RS232等进行通信，这决定器件的接口是否统一。然而，RS485、RS232通讯媒体和物理层的链接方式，想达到访问双向的特性应该将通信程序排列出来，这些大部分是不满足OSI标准/ ISO标准，只有各自类型性能得以体现，这也说明了程序没有兼容性5。RS485或RS232连接到网络的器件，应用器件为两个以上组数时，则须用RS485作为网络器件间的通信媒介，通过

39、主设备的信息交换达到传递的目的，实现的主设备通常是一台PC，网络设备只可有一个主器件的存在。现场BUS应用技术基于基本模块OSI/ISO，完全可以支撑软件调控系统，解决BUS总调控，维护，冲突检测等各个环节。抗噪声干扰优良性以及长距离传送优点，加之多站能力等特点让RS-485接口成为串口接法。该调控模型应用常规RS-485端口，RS232 / RS485转换元件和PC完成通讯链路。MAX485接口用+5V电压供电运作，额定值是300pF，应用半双工通信技术。它结束了TTL电平的并变成了RS-485电平功能。 此芯片和PIN结构非常简单，具体构造由驱动器与接收器组成。 / RE对应为终端接收端，

40、当该端口逻辑值是零时，该元件处于接收状态;DE的逻辑值是一情况下，该装置处在发送模式，该芯片基于在半双工模式下运作，使得MCU仅可以调控上述两个管脚;A侧和B侧差动信号端子的发送和接收，当A电平高于B，此时发送数值是一;当电平小于B侧，此时发送数值是0。添加A和B之间的匹配阻可选100。2.3.7数据存储模块的设计方案AT89S52运用自身的256KB存储器是不能够满足需求的，所以我们将要拓展数据存储器。闪速存储器是非易失性存储器（非易失性的），在没有实际供应情况可维持时间长，这是等于硬盘存储的特性，闪光特征是物种各种数字便携设备成为潜在的存储介质。RAM存储的数据可以被删除或根据需求进行写入

41、送出，位置和速度存取存储器单元是独立的存储器。当电源被阻断时存入的数据会丢失，它主要用于短期使用的程序。ROM是指内存的回收（存入一次，多次读取），违背RAM的特征。ROM被划分成两类，光删除和电可重写两种类型的电动删除。现今在市场中具有非易失性闪存技术占据主要地位的有两大类分别为NOR与NAND。NAND存储器的结构单元是串行方式，存储单元被读出是在已提交单位的前提下进行的，该结构特点是能够达到1/2G的空间容量，该器件的使用率很高，同时低成本也便于大范围推广。这种器件不足之处在于较慢的读取速率，比NOR端口少得多只有八个输入/输出口。这仅是由八个I / O端口进行数据发送，NOR闪存并行传

42、输模式与之相比要快得多。 NAND快闪存储器加逻辑电子模块结构，内部专用存储控制器不存在，不良数据块将无法修复，可靠性比NOR闪存更糟。NAND可以供给高密度结构单元进而形成高密度存储，其快速性也体现在输入与删除性能上，其中FLASH难以特殊管理。NOR的特征在于执行芯片（XIP中，代替执行），以使应用程序能够立即运用在闪速存储器上，而无需读取代码，则系统RAM会自动运行。 NOR传动速率高具有非常高性价比，低写入一至四兆时及擦除速度都将大大影响其性能。鉴于以上特点ROM不应选存储实时数据，而FLASH针对复杂的系统又不是相对完美，本设计采用RAM存储。为了提高处理器工效减少处理时间，而且RA

43、M内存速率快且易于使用特性，因此掉缺电时RAM数据丢失的情况被忽略。2.3.8 时钟模块设计方案由于调控芯片单片机自身能够应用时间功能，但是这将会给芯片本身增加运作量，进一步造成芯片运作时间加长运作效率低。基于以上原因如果需要给调控模型增加该项功能，建议采用外部时间模块以减小单片机自身运作量，同时可以标记调控模型的时间。该模块使用DS1302，该模块用作显示时间（如调控模型不需数据记录可省略该模块）。大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第三章 硬件电路设计第三章 硬件电路设计3.1总体硬件模块图报警显示（有需要时添加）模数转换器数据存储器单片机 液位值检测（传感器）低极值给液高极值排液（电机）按

44、键输入LED显示时钟单元（无要求可略）与主机通讯（通讯单元）图 2总体硬件模块图该框图简述了调控模型由待测液位的数值获取，到液位值数模转换并传递给数据存储元件（存储并利用提高单片机运作效率），信号转换处理再传递给单片机直至显示是否报警，电机是否需要运作，同时屏幕显示液位值（有时钟要求的可添加），其中通讯单元的出现能够达到与主机系统通信的目的。3.2单片机AT89S52的硬件设计 此图为单片机AT89S52引脚图3。图 3 AT89S52引脚图P0口是输入/输出漏极开路双向八位端，该端输出时每个引脚可以驱动八个 TTL逻辑电平。 从P0送入“1”则该引脚为高输入阻抗。当进入程序和外部数据存储器，

45、P0端还用作低八位地址/数据多路复用。以这种方式上拉电阻应存在于P0端内。当闪存编程，P0端还可接纳字节代码;当程序校验情况下，此时字节指令将被输出。当程序校对时外面将电阻进行上拉是有必要的。P1端是八位双向输入/ 输出口，由内在结构上拉电阻构成，该口驱动四个逻辑电平（TTL）可由输出缓冲器控制。 P1端入为1，端口被上拉电阻拉高，那么就能够用作输入端口。同时P1各端口也具有另一类的功能。端口P2是上拉电阻的八位双向输入/ 输出端，其中4 TTL逻辑电平可用P2端的输出缓冲器带动。 P2端口输送值为一时意味着该端接上拉电阻，即该端用作输入功能使用。输入管脚拉出内阻低电流输出IIL。P3端输入值为一，此时能够用作I/O口使用。端口P3能够收到控制信号，该信号是关于闪存编程与验证的。P3端管脚号名称功能0RXD串行输入1TXD串行输出2INTO外中断03INTI外中断14TO定时/计数器05TI定时/计数器16WR外部数据存储器写（可选）7RD外部数据存储器读（可选）表 1管脚的第二功能ALE / PROG：外部存储器存取程序或数据存储器被访问，ALE（地址锁存使能）脉冲