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水位AD檢測
摘要 1
1、概述 2
2、系統(tǒng)主要器件選擇介紹 3
2.1 方案論證 3
2.2系統(tǒng)介紹 5
2.3 STC89c52單片機(jī) 5
2.4 壓力傳感器 9
2.5 ADC0832 9
2.6 1602液晶 12
3、系統(tǒng)電路設(shè)計 15
3.1 最小系統(tǒng)電路設(shè)計 15
3.2 1602顯示電路設(shè)計 15
3.3 電磁繼電器電路設(shè)計如下：圖11 15
3.4 壓力傳感器采集電路設(shè)計如下；圖12 16
3.5 蜂鳴器電路設(shè)計如下；圖13 16
4、 系統(tǒng)程序設(shè)計 17
4.1系統(tǒng)程序程圖設(shè)計如下；圖13 17
4.2壓力傳感器采集顯示程序流程圖設(shè)計 17
4.3按鍵程序流程圖設(shè)計 18
5、結(jié)論 19
致 謝 19
附錄1 20
附錄2 22
附錄3：源程序 23
摘要
該系統(tǒng)以STC89c52單片機(jī)為控制核心設(shè)計的水位檢測裝置，該系統(tǒng)主要有單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵模塊、1602液晶顯示模塊、壓力傳感器模塊、電磁繼電器驅(qū)動模塊和ADC0832組成。STC89c52系列單片機(jī)內(nèi)部自帶資源豐富、運算速度較快，適用于強(qiáng)干擾和要求速度較高的場合。以電磁繼電器開環(huán)控制和壓力傳感器閉環(huán)實現(xiàn)對該系統(tǒng)的控制，達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠
1、概述
液位檢測在許多控制領(lǐng)域已較為普遍，各種類型的液位檢測傳感器較多，按原理分有浮子式、壓力式、超聲波式、吹氣式等。各種方式都根據(jù)其需要設(shè)計完成，其結(jié)構(gòu)、量程和精度適用于各自不同的場合，大多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造成本偏高；市面上也有現(xiàn)成的液位計，有投入式、浮球式、彈簧式等，多數(shù)成品價格偏高。以上液位計多數(shù)輸出為模擬量電流或電壓，有些為機(jī)械指針讀數(shù)，不能用于遠(yuǎn)程監(jiān)視；普遍適用于靜止液面，在波動液面易引起讀數(shù)的波動；也有用電容法測液位的系統(tǒng)，此法是一種簡單易行的方案。本文利用壓力傳感器測液體壓力的原理，結(jié)合單片機(jī)設(shè)計出一種智能液位監(jiān)控器。
本設(shè)計是在學(xué)完有關(guān)單片機(jī)系統(tǒng)和傳感器相關(guān)課程的基礎(chǔ)上，為了能更好的掌握這些課程的內(nèi)容，把理論應(yīng)用于實際而提出來的。旨在發(fā)揮我們的設(shè)計，創(chuàng)新意識。通過本課程設(shè)計可以掌握和鞏固傳感器的基本設(shè)計方法，工業(yè)水位的測量方法，單片機(jī)的基本應(yīng)用，顯示電路的連接等知識。進(jìn)一步加強(qiáng)對課堂理論知識的理解與綜合應(yīng)用能力，從而提高我們解決問題的能力和創(chuàng)造發(fā)明能力。
如今傳感器的應(yīng)用是非常的廣泛，并且已經(jīng)融入到我們的生活、工作、科研等領(lǐng)域中。在進(jìn)行設(shè)計中首先對壓力傳感器輸出的電壓和對應(yīng)的液體高度進(jìn)行整理和多次測量得出一個比較與實際高度符合的函數(shù)。通過壓力傳感器測出液體壓力，利用ADC0832芯片對壓力傳感器的輸出電壓進(jìn)行采集并將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號0，1。
液位監(jiān)控器的應(yīng)用雖然非常廣泛，但是現(xiàn)在高精度的液位監(jiān)控器的價格非常貴，實現(xiàn)民用還有一定的難度。所以我們的設(shè)計應(yīng)更加創(chuàng)新利用更小的成本設(shè)計生產(chǎn)出更好的傳感器。
2、系統(tǒng)主要器件選擇介紹
2.1 方案論證
（1）主控器件的比較與選擇
方案一：采用ARM7作為主控器件，雖然速度很快，資源很多，但價格 比較高，資源浪費，缺乏市場競爭力。
方案二：采用SST89C52作為主控器件，雖然該款單片機(jī)較便宜，運行 速度較慢，但是運行速度相對而言足夠系統(tǒng)臀形并有富余，也可以對單片機(jī) 操作，來完成系統(tǒng)的功能設(shè)置，且電機(jī)的控制可以增加簡單的外圍電路設(shè)計。 單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機(jī) 就可以充分發(fā)揮其資源、有較為強(qiáng)大的控制功能及可位尋址操作功能。
綜上所述，為簡化外圍電路設(shè)計，提高市場競爭力，我們選擇方案二。
（2）壓力傳感器的比較與選擇
根據(jù)壓力的大小可以呈線性的改變輸出的電壓，通過對電壓的采集處理比較，輸出相應(yīng)的高度值。
方案一：采用橋式壓力傳感器
橋式壓力傳感器是通過應(yīng)變片的應(yīng)力變形，當(dāng)有應(yīng)力變形時，傳感器會輸出電壓，隨著中立重力的加大輸出電壓會出現(xiàn)線性變化。但是由于橋式壓力傳感器，應(yīng)力變形很小，輸出的電壓變化幅度小、電壓值小，所以通AD簡單的外圍電路組成的采集模塊一起使用，是電路簡化，操作方便，易于固定、控制，稱量值精度高。
方案二：采用分立元件搭建一個壓力傳感模塊
采用壓敏電阻和外圍電路搭建一個壓力傳感器，通過放大電路對敏電阻的電 壓放大，有普通的AD采集。該方案容易受到外界干擾，有時甚至檢測不到， 還要用到AD采樣和電壓比較器來處理，這樣加大了電路設(shè)計的難度。這樣 的靈敏度不夠，誤差大，功耗大，增加了開發(fā)成本。
比較以上兩種方案，方案一占有很大的優(yōu)勢。這樣不但能準(zhǔn)確完成測量， 而且能避免電路的復(fù)雜性，因此擬選擇方案一。
（3）AD器件的比較與選擇
方案一：采用12位AD芯片
采用12位AD芯片，分辨率比較高，成本高，但系統(tǒng)用不到那么高的分辨率，資源浪費，缺乏市場競爭力。
方案二：采用8位AD芯片
采用8位AD芯片，分半路256，在0-5v電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換時，變量變化1，才有19.53mv的變化，足夠系統(tǒng)的需求。
綜上所述，我們選擇方案二。
（4）水泵驅(qū)動電路的比較與選擇
方案一：采用主控器件89C51單片機(jī)的定時器1定時中斷，改變IO口的高低電平產(chǎn)生模擬的pwm信號。由于定時器0的根據(jù)系統(tǒng)的需要定時產(chǎn)生實時時鐘，用另一個定時器，避免產(chǎn)生干擾。通過簡單地測試，微控制器不斷地進(jìn)出中斷，占用CPU太多時間，液晶顯示部分、數(shù)據(jù)處理部分工作效率不高。
方案二：通過驅(qū)動繼電器驅(qū)動水泵
繼電器可低壓控制高壓，或小電流控制大電流，單片機(jī)驅(qū)動繼電器很簡單，方便，繼電器另外一端開關(guān)反映也很靈敏，使用壽命較長，電流過大的時候不影響、單片機(jī)工作。
綜上所述，根據(jù)系統(tǒng)的需求，我們選擇方案二。
（5）顯示器件的比較與選擇
顯示模塊現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)很成熟，是集成LED一些成型的模塊。
方案一：采用1602液晶顯示，1602液晶只能顯示二行，每行16個字符，并且不利于顯示漢字（1個漢字占用2個字節(jié)），根據(jù)系統(tǒng)的要求，能很好地滿足系統(tǒng)的需要。
方案三：采用12864液晶顯示，12864屏幕大，顯示控制相對復(fù)雜，相對功耗大、成本高。
綜上所述，我們選擇方案一。
2.2系統(tǒng)介紹
根據(jù)設(shè)計內(nèi)容要求，經(jīng)仔細(xì)分析計算，充分考慮各種因素，制定整體制作方案。整體方案以AT89C51為控制核心，對各傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，作出相應(yīng)的處理，保證精確穩(wěn)定、快速的完成設(shè)計任務(wù)。系統(tǒng)方框圖如圖1所示。
2.3 STC89c52單片機(jī)
STC89C52RC是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、 低功耗的單片機(jī)，基于 Intel 標(biāo)準(zhǔn)的 8052，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的 8051 系列單片機(jī)，12 時鐘/機(jī)器周期和 6 時鐘/機(jī)器周期可任意選擇。
主要特性
� 增強(qiáng)型 6 時鐘/機(jī)器周期，12 時鐘/機(jī)器周期 8051CPU。
� 工作電壓：5.5V - 3.4V（5V 單片機(jī)） / 3.8V - 2.0V（3V 單片機(jī)） 。
� 工作頻率范圍：0 – 40 MHz,相當(dāng)于普通的 8051 的 0 ~80 Mhz，實際工作頻率可達(dá)到 48MHz。
� 用戶應(yīng)用程序空間 4K、8K、13K、16K、20K、32K、64K 字節(jié)。
� 片上集成 1280 字節(jié)、512 字節(jié) RAM。
� 通用 I/O（32/36 個） ，復(fù)位后為：P1、P2、P3、P4（PDIP-40 封裝是沒有引出 P4 口的）是準(zhǔn)雙向口、弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） ，P0 口是開漏輸出，作為總線拓展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需要加上拉電阻
� 共 3 個 16 位定時器、計數(shù)器，其中定時器 0 還可以當(dāng)成 2 個 8 位定時器使用
� 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒
� P0
P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 作
為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0
端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。
當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被
作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。 在這種模式下， P0 具
有內(nèi)部上拉電阻。
� P1
P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向
I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電
平。 對 P1 端口寫“1”時， 內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，
此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被
外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。
此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入
（P1.1/T2EX） 。
引腳號第二功能：
P1.0 T2（定時器/計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入） ，時鐘輸出。
P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） 。
� P2
P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 對
P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低
的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存
儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)
送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash
編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。
� P3
P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 對
P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低
的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。
端口引腳第二功能如表 2-4-1。
表 2-4-1
引腳 第二功能
P3.0 RXD（串行輸入口）
P3.1 TXD（串行輸出口）
P3.2 INT0（外中斷 0）
P3.3 INT1（外中斷 1）
P3.4 T0（定時/計數(shù)器 0）
P3.5 T1（定時/計數(shù)器 1）
P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）
P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）
� 其他引腳
RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。
ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號， 因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG） 。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。
PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。EA/VPP——外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H-FFFFH） ，EA端必須保持低電平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接 Vcc 端） ，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。
2.4 壓力傳感器
壓力傳感器是通過應(yīng)變片的應(yīng)力變形，當(dāng)有應(yīng)力變形時，傳感器會輸出電壓，隨著中立重力的加大輸出電壓會出現(xiàn)線性變化。但是由于橋式稱重壓力傳感器，應(yīng)力變形很小，輸出的電壓變化幅度小、電壓值小，所以通過8位AD芯片ADC0832和簡單的外圍電路組成的采集模塊一起使用，是電路簡化，操作方便，易于固定、控制，稱量值精度高。我們選用D3B壓力傳感器。
D3B壓力傳感器工作電壓：4.2v—6.2v；壓力范圍：0-----1000mm水柱，0----0.1Kg/c㎡；電壓輸出：0.23v---4.9v；線性度0.2%；外型：30×30×20mm
I接 5V O接IO口 G接GND
2.5 ADC0832
ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。
當(dāng) ADC0832 未工作時其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 2、3個脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項見表一。與單片機(jī)接口電路圖如下：圖2
圖2
如表 1 所示，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對 CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對 CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將 CH0 作為正輸入端 IN+，CH1作為負(fù)輸入端 IN-進(jìn)行輸入。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將 CH0 作為負(fù)輸入端 IN-，CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。
到第 3 個脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開始利用數(shù)據(jù)輸出 DO 進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4 個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11 個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11 個字節(jié)的下沉輸出 DATD0。隨后出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。更詳細(xì)的時序說明請見表 2。
2.6 1602液晶
液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3是1602的內(nèi)部顯示地址。
圖3液晶內(nèi)部顯示地址
例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。
在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。
1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。
圖4 字符代碼與圖形對應(yīng)圖
初始化過程如下：圖5
延時15mS
寫指令38H（不檢測忙信號）
延時5mS
寫指令38H（不檢測忙信號）
延時5mS
寫指令38H（不檢測忙信號）
以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號
寫指令38H：顯示模式設(shè)置
寫指令08H：顯示關(guān)閉
寫指令01H：顯示清屏
寫指令06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置
寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置
圖5：初始化活成（復(fù)位過程）
基本操作時序如下：
圖6；讀寫指令
讀操作時許如下：圖7
圖7；讀操作時序圖
寫操作時序如下：圖8
圖8；寫操作時序圖
3、系統(tǒng)電路設(shè)計
3.1 最小系統(tǒng)電路設(shè)計
最小系統(tǒng)由單片機(jī)，P0口上啦排阻，外部時鐘振蕩電路，復(fù)位電路組成。如下；圖9
圖9；單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖
3.2 1602顯示電路設(shè)計
根據(jù)1602的數(shù)據(jù)手冊，1602與單片機(jī)的接法如下：圖10
圖10；單片機(jī)與1602連接原理圖
3.3 電磁繼電器電路設(shè)計如下：圖11
圖11；單片機(jī)驅(qū)動繼電器原理圖
3.4 壓力傳感器采集電路設(shè)計如下；圖12
圖12；壓力傳感器采集原理圖
3.5 蜂鳴器電路設(shè)計如下；圖13
圖13；蜂鳴器驅(qū)動原理圖
4、系統(tǒng)程序設(shè)計
4.1系統(tǒng)程序程圖設(shè)計如下；圖13
圖13：主程序流程圖
4.2壓力傳感器采集顯示程序流程圖設(shè)計
4.3按鍵程序流程圖設(shè)計
5 .1系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)
5.1.1 系統(tǒng)功能
本次設(shè)計的智能液位傳感器主要能實現(xiàn)以下功能：
1、壓力傳感器采用的測量液體的壓強(qiáng)的方式來實現(xiàn)測量液面高度；
2、設(shè)計的單片機(jī)系統(tǒng)能控制ADC對壓力傳感器的輸出電壓信號進(jìn)行采集并轉(zhuǎn)換；
3、測量范圍能基本達(dá)到設(shè)計的要求在0-1米的范圍內(nèi)誤差較小；
4、能在上位機(jī)上直觀的顯示出測量的液面高度；
5.2.1 AD部分調(diào)試參數(shù)
在調(diào)通AD后我們對AD的數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行了測試，測試數(shù)據(jù)如下圖5.1：
序號 高度（CM） AD值
1 0 2
2 2 7
3 3 9
4 4 11
5 5 14
6 6 16
7 7 19
8 8 21
9 9 24
10 10 26
11 11 28
12 12 31
13 13 33
14 14 36
15 15 38
16 16 40
17 17 43
18 18 45
19 19 48
20 20 51
21 30 74
22 40 98
23 50 122
24 60 146
25 70 170
26 80 194
27 90 218
28 100 242
圖 5.1 AD的采集數(shù)據(jù)與給定的輸入數(shù)據(jù)
這幾組數(shù)據(jù)都是在室內(nèi)測得的，都是在室溫接近30度的情況測得。我們對所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，一共測了28組數(shù)據(jù)（給定的高度讀取ADC0832輸出的AD值），說明AD的線性度還是比較高的。
總結(jié)出來公式：水位高度=（AD值-2）/2.4
5.2.3 調(diào)試總結(jié)
通過調(diào)試我們發(fā)現(xiàn)調(diào)試時最費時間的是考慮很多因素，調(diào)試過程要將整個系統(tǒng)組合起來看工作是否正常，能否達(dá)到基本的要求。
我們設(shè)計的只能液位傳感器能基本滿足設(shè)計的基本要求，通過壓力傳感器測量液位的壓強(qiáng)方式,ADC0832對壓力傳感器的輸出的模擬電壓進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)然后通過液晶屏幕顯示液面的高度。量范圍在0-1米內(nèi)時誤差能基本滿足要求。誤差主要就是來至壓力傳感器的輸出與ADC0832的輸入有一定的差距。
6、結(jié)論
本次設(shè)計的智能液位傳感器達(dá)到了預(yù)期的基本要求，主要特色之一就是直接利用壓力傳感器測液體的壓力的方式實現(xiàn)了測液面的高度，這種方式實現(xiàn)起來比較容易；其二就是將測量系統(tǒng)與PC機(jī)相結(jié)合起來這樣對數(shù)據(jù)的讀數(shù)比較直觀，并且能精確到厘米。不過此設(shè)計也有很多不足之處，測量時要在容器的底部開口才能讀出壓力，還可以加入報警系統(tǒng)，當(dāng)測量超出范圍時，系統(tǒng)自動報警。還有就是還可以加上一定的數(shù)據(jù)存儲能力，這樣要對以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究的地方非常有幫助。
致 謝
通過這一階段的努力，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了，這意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。
在本論文的完成過程中，我的指導(dǎo)老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我衷心感謝。同時我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。
寫作畢業(yè)論文是一次在系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始，我將銘記我曾是一名工大學(xué)子，在今后的工作中把工大的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。
感謝各位專家的批評指導(dǎo)。
附錄1
參考文獻(xiàn)
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[2]趙繼文，傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計，北京，北京科學(xué)出版社，2002.3，6
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[4]趙輝，Protel99電子線路CAD，北京，北京郵電大學(xué)出版社，2007
[5]畢淑娥，電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)，哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.6
[6]李全利，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京，清華大學(xué)出版社，2006.2
[7]黃長藝，機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.3,68-124
[8]金發(fā)慶，傳感器技術(shù)與應(yīng)用，北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.8,281-290
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[11]光敏電阻，http://baike.baidu.com/view/55997.htm
[12]夏路易，單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，北京，北京希望電子出版社，2006
[13]李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2004
[15] AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec
[16]Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: ‘Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique’, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 20–36
附錄2
系統(tǒng)原理圖
附錄3：源程序
#include<reg52.h> //頭文件
#include<intrins.h>
#include"eeprom52.h" //STC89C52 EEPROM 程序文件
#define uchar unsigned char //宏定義
#define uint unsigned int
#define LCD1602_dat P0 //LCD1602數(shù)據(jù)口宏定義
sbit LCD1602_rs=P2^5; //LCD1602控制數(shù)據(jù)IO口
sbit LCD1602_rw=P2^6;
sbit LCD1602_e=P2^7;
sbit beep=P1^4; //蜂鳴器 IO
sbit led_1=P1^6; //LED指示燈 IO
sbit led_2=P1^7;
sbit key_1=P3^0; //系統(tǒng)控制按鍵IO口
sbit key_2=P3^1;
sbit key_3=P3^2;
sbit alarm_1=P2^0; //控制繼電器IO口
sbit ADC0832_CS=P1^2; //ADC0832 控制IO口 使能口
sbit ADC0832_CLK=P1^1; //時鐘IO口
sbit ADC0832_DIO=P1^0; //數(shù)據(jù)輸入輸出IO口
uint sum; //10次AD值的綜合變量
uchar RH,RH_H=12,RH_L=8,state,ms,cs; //當(dāng)前水位， 水位上限，下限， 設(shè)置項變量，50ms變量 ，cs 為計次數(shù)變量 ，
bit beep1,zt,s1; //報警標(biāo)志位， 工作模式標(biāo)志位， 閃爍標(biāo)志位
unsigned int A_D() //ADC0832 讀值程序
{
unsigned char i;
unsigned char dat;
ADC0832_CS=1; //一個轉(zhuǎn)換周期開始
ADC0832_CLK=0; //為第一個脈沖作準(zhǔn)備
ADC0832_CS=0; //CS置0，片選有效
ADC0832_DIO=1; //DIO置1，規(guī)定的起始信號
ADC0832_CLK=1; //第一個脈沖
ADC0832_CLK=0; //第一個脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平
ADC0832_DIO=1; //DIO置1， 通道選擇信號
ADC0832_CLK=1; //第二個脈沖，第2、3個脈沖下沉之前，DI必須跟別輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道RH0
ADC0832_CLK=0; //第二個脈沖下降沿
ADC0832_DIO=0; //DI置0，選擇通道0
ADC0832_CLK=1; //第三個脈沖
ADC0832_CLK=0; //第三個脈沖下降沿
ADC0832_DIO=1; //第三個脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用，應(yīng)置1
ADC0832_CLK=1; //第四個脈沖
for(i=0;i<8;i++) //高位在前
{
ADC0832_CLK=1; //第四個脈沖
ADC0832_CLK=0;
dat<<=1; //將下面儲存的低位數(shù)據(jù)向右移
dat|=(unsigned char)ADC0832_DIO; //將輸出數(shù)據(jù)DIO通過或運算儲存在dat最低位
}
ADC0832_CS=1; //片選無效
return dat; //將讀書的數(shù)據(jù)返回
}
/********************************************************************
* 名稱 : delay()
* 功能 : 小延時。
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void delay(uint T) //延時函數(shù)
{
while(T--);
}
/********************************************************************
* 名稱 : LCD1602_write(uchar order,dat)
* 功能 : 1602寫如數(shù)據(jù)函數(shù)
* 輸入 : 輸入的命令值
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void LCD1602_write(uchar order,dat) //1602 一個字節(jié) 處理
{
LCD1602_e=0;
LCD1602_rs=order;
LCD1602_dat=dat;
LCD1602_rw=0;
LCD1602_e=1;
delay(1);
LCD1602_e=0;
}
/********************************************************************
* 名稱 : LCD1602_writebye(uchar *prointer)
* 功能 : 1602寫入數(shù)據(jù)函數(shù) 指針式
* 輸入 : 輸入的命令值
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void LCD1602_writebyte(uchar *prointer) //1602 字符串 處理
{
while(*prointer!='\0')
{
LCD1602_write(1,*prointer);
prointer++;
}
}
/********************************************************************
* 名稱 : LCD1602_cls()
* 功能 : 初始化1602液晶
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void LCD1602_cls() //1602 初始化
{
LCD1602_write(0,0x01); //1602 清屏 指令
delay(1500);
LCD1602_write(0,0x38); // 功能設(shè)置 8位、5*7點陣
delay(1500);
LCD1602_write(0,0x0c); //設(shè)置 光標(biāo) 不顯示開關(guān)、不顯示光標(biāo)、字符不閃爍
LCD1602_write(0,0x06);
LCD1602_write(0,0xd0);
delay(1500);
}
/********************************************************************
* 名稱 : show()
* 功能 : LCD1602液晶顯示程序
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void show()
{
if(state==0) //當(dāng)前水位及工作模式顯示
{
LCD1602_write(0,0x80);
LCD1602_writebyte("Water level:"); //當(dāng)前水位
if(RH>9)LCD1602_write(1,0x30+RH/10%10);
else LCD1602_writebyte(" ");
LCD1602_write(1,0x30+RH%10);
LCD1602_writebyte("cm");
LCD1602_write(0,0xC0);
LCD1602_writebyte("State:"); //工作模式
if(zt==0)
{
LCD1602_writebyte("Manul ");
}else
{
LCD1602_writebyte(" Aoto ");
}
}else //水位上下限設(shè)置界面
{
LCD1602_write(0,0x80);
LCD1602_writebyte("Water_H:"); //水位上限
if(state==1&&s1==1) //通過閃爍標(biāo)志為 達(dá)到閃爍的效果
{
LCD1602_writebyte(" ");
}else
{
if(RH_H>9)LCD1602_write(1,0x30+RH_H/10%10);
else LCD1602_writebyte(" ");
LCD1602_write(1,0x30+RH_H%10);
}
LCD1602_writebyte("cm ");
LCD1602_write(0,0xC0);
LCD1602_writebyte("Water_L:"); //水位下限
if(state==2&&s1==1) //通過閃爍標(biāo)志為 達(dá)到閃爍的效果
{
LCD1602_writebyte(" ");
}else
{
if(RH_L>9)LCD1602_write(1,0x30+RH_L/10%10);
else LCD1602_writebyte(" ");
LCD1602_write(1,0x30+RH_L%10);
}
LCD1602_writebyte("cm ");
}
}
/********************************************************************
* 名稱 : key()
* 功能 : 按鍵控制程序 實現(xiàn)系統(tǒng)各個控制功能
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void key()
{
if(!key_1) //設(shè)置按鍵 設(shè)置 功能：切換顯示及設(shè)置的選項
{
delay(888); //按鍵去抖
if(!key_1) //再次判斷按鍵
{
while(!key_1) show(); //按鍵判斷是否釋放
state=(state+1)%3; //執(zhí)行按鍵功能 切換設(shè)置項
}
}
if(!key_2) //切換設(shè)置項值的大小 及非設(shè)置模式下切換系統(tǒng)工作模式按鍵
{
delay(888); //按鍵去抖
if(!key_2) //再次判斷按鍵
{
while(!key_2)show(); //按鍵判斷是否釋放
if(state==1) //執(zhí)行按鍵功能 切換設(shè)置項
{
if(RH_H<100)RH_H++; //設(shè)置上限值
SectorErase(0x2000); //保存上限值 保存到單片機(jī)中EEPROM
byte_write(0x2000,RH_H);
}else if(state==2)
{
if(RH_L<RH_H-1)RH_L++; //設(shè)置下限值
SectorErase(0x2200); //保存下限值 保存到單片機(jī)中EEPROM
byte_write(0x2200,RH_L);
}else
{
zt=!zt; //切換系統(tǒng)的工作模式 自動 手動
}
}
}
if(!key_3) //切換設(shè)置項值的大小 及手動模式下切換系統(tǒng)工作狀態(tài)‘開關(guān)’
{
delay(888); //按鍵去抖
if(!key_3) //再次判斷按鍵
{
while(!key_3)show(); //按鍵判斷是否釋放
if(state==1) //執(zhí)行按鍵功能 切換設(shè)置項
{
if(RH_H>RH_L+1)RH_H--;
SectorErase(0x2000); //保存上限值 保存到單片機(jī)中EEPROM
byte_write(0x2000,RH_H);
}else if(state==2)
{
if(RH_L>0)RH_L--;
SectorErase(0x2200); //保存下限值 保存到單片機(jī)中EEPROM
byte_write(0x2200,RH_L);
}else
{
if(zt==0)
{
alarm_1=!alarm_1; //手動模式切換系統(tǒng)的工作狀態(tài)
}
}
}
}
}
/********************************************************************
* 名稱 : proc()
* 功能 : 系統(tǒng)處理程序部分
* 輸入 : 無
* 輸出 : 無
***********************************************************************/
void proc()
{
if(zt==1) //zt==1 為自動模式 如果系統(tǒng)在自動模式下
{
if(RH>=RH_H) //如果當(dāng)前水位值達(dá)到水位上限值則
{
alarm_1=1; //關(guān)閉繼電器
led_1=0; //顯示對應(yīng)的指示燈
}else //否則
{
led_1=1; //顯示對應(yīng)的指示燈
}
if(RH<=RH_L) //如果當(dāng)前水位值低于水位下限值則
{
alarm_1=0; //開啟繼電器
led_2=0; //顯示對應(yīng)的指示燈
}else //否則
{
led_2=1; //顯示對應(yīng)的指示燈
}
if(RH>=RH_H|RH<=RH_L) //蜂鳴器處理部分 如果當(dāng)前水位超出水位上下限 則
{
beep1=1; //開始報警
}else //否則
{
beep1=0; //停止報警
}
}else
{
beep1=0; //手動模式關(guān)閉指示燈及蜂鳴器
led_1=led_2=1;
}
}
void main()
{
float Ad_dat=0;
alarm_1=1; //繼電器狀態(tài)初始化
TMOD=0x01; //定時器配置初始化
TH0=0x3c; //16位定時 定時50ms
TL0=0xb0;
ET0=1;
TR0=1; //開啟總中斷 及打開定時器0
EA=1;
LCD1602_cls(); //LCD1602 初始化
RH_H=byte_read(0x2000); //讀取EEPROM中的水位上下限的值
RH_L=byte_read(0x2200);
if((RH_H>99)||(RH_L>99)||(RH_L>=RH_H)) {RH_H=14; RH_L=7;} //如果超出水位上下限設(shè)置的范圍，則重新賦值
while(1)
{
if(cs<10) // 濾 //數(shù)字濾波器 是ADC0832讀出的值變化幅度小
{
cs++;
sum+=A_D(); // 波 //讀取10次 AD值
}
else // 算
{
cs=0; // 法
Ad_dat=(uchar)(sum/10); //求出當(dāng)前水位值
//ad_dat1=255-ad_dat1;
if(Ad_dat>2)
{
Ad_dat=(float)((Ad_dat-2)/2.4); //計算水位
RH=(uchar)(Ad_dat);
}
else
RH=0;
sum=0;
}
show(); //調(diào)用子程序
key();
proc();
}
}
void UART_1() interrupt 1 //定時器0 中斷
{
TH0=0x3c; //重新賦值
TL0=0xb0;
ms++; //50ms計數(shù)
if(ms%5==0) //250ms 計時
{
s1=!s1; //改變閃爍標(biāo)志為的值
}
if(ms%10==0) //500ms定時
{
if(beep1==1) //蜂鳴器報警處理
{
beep=!beep;
}else
{
beep=1;
}
}
if(ms>19)
{
ms=0;
}
}
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