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1、摘 要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测,日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，单片机是把主要计算机功能部件都集成在一块芯片上的微型计算机。它是一种集计数和多中接口于一体的微控制器，被广泛应用在智能产品和工业自动化上，而51单片机是个单片机中最为典型和最有代表性的一种。 本设计主要应用AT89S51作为控制核心，显示器，驱动电路等相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，具有一定的使用和参考价值。关键词：单片机；AT89S51；AbstractIn rec
2、ent years with the rapid development of technology, SCM applications are continually deepening, led the traditional control of the Crescent benefit update. In real-time detection and control of the MCU application systems, SCM is often as a core component to use, SCM is the main function of the comp
3、uter components are integrated in a chip micro-computer. It is a set of interfaces and multiple counts integrates microcontrollers, are widely used in industrial automation products and smart, and 51 is a microcontroller, the most typical and the most representative one. The main application AT89S51
4、 design as the core control, monitor, drive circuit and system integration. Give full play to the MCU performance. The advantage of simple circuit hardware, software, functional and reliable control system, the use and have some reference value.Keywords: SCM；AT89S51目 录引言 41 课题目标任务52 AT89S51芯片超声波简介62
5、.1 AT89S51芯片引脚结构 62.2 超声波简介 73 硬件设计 83.1 硬件电路 83.2 复位电路 83.3 显示电路 93.4 驱动电路 93.5硬件电路设计 94软件设计 104.1延时程序 104.2 74LS04反相器 104.3 中断系统 11 4.4 程序流程图135 系统调试 155.1输出扩展电路设计 155.2硬件调试165.3软件调试16设计的体会17致 谢18参考文献 19附图（1）超声波原理图附图（2）超声波单面PCB板图附录附录（3）AT89S51芯片主程序引 言随着大规模集成电路技术的发展,可以将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器及输入/输出（I/O
6、）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。这样所组成的芯片级的微型计算机称为单片微型计算机，简称为单片机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上，它已具有了微机系统的含义。 由于单片机从功能和形态来说都是应控制领域应用的要求而诞生的，并且发展到新一代80s51、M68HC11、AT89S51、AT89S52，其中着力扩展了各种控制功能，更准确的反映单片机本质的叫法。 AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该
7、器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 89S51相对于89C51增加的新功能包括：新增加很多功能， 性能有了较大提升; ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能；工作频率为33MHz，大家都知道89S51的极限工作频率只有24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度；具有双工UART串行通道； 双
8、数据指示器；电源关闭标识；全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯；兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89S51等等早期MCS-51兼容产品。在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。 1 课题目标任务 （1）论文的主要内容11、本课题的总体介绍对水塔智能水位控制系统进行方案设计，相应的硬件电路和系统软件设计，并做出控制系统。12、工作内容1)完成水塔智能水位控制系统总体方案设计、电路设计。2)连接完整的硬件电路并能调试出正确的结果。13、课题的具体任务1)水塔智能水位控制系统基于单片机
9、控制，系统设计电路由输入脉冲电路、单片机、晶振和复位电路和控制电路等部分组成2)设计水塔水位的测试及显示系统,还有水位的控制系统.（2）论文的要求与数据1)、完成该课题必须重点研究单片机控制、脉冲电路、晶振和复位电路和键盘的使用等关键问题和理论；2)、研究方案的设计、研究方法和手段要合理，符合理论与实践的要求； 3)、水塔智能水位的控制系统首先要能正确检测水位并能正确显示,并有及时调整水位的功能.(3) 设计目的1）、进一步熟悉和掌握单片机的工作原理和结构功能，熟悉其基本的振荡和复位电路原理。2）、熟悉单片机I/O口的基本输入输出功能以及I/O口的扩展使用。3）、掌握单片机内部功能模块的应用：
10、如定时器、计数器、中断系统等。4）、掌握按键与单片机连接的使用以及数码管接口电路设计。5）、熟悉PCB板的布线、腐蚀和元器件的焊接的流程和方法，进一步掌握电路板的检测顺序和方法2 AT89S51芯片超声波简介AT89S51控制超声波信号的发送和接收,串行数据发送 ,及温度校正 采样频率的输入,并通过运算转换成温度数据,校正不同温度下,距离误差后,在LED上显示所测距的离厘米数据并和已输入的预置数进行比较, 如达到预置值则进行开或关的开关量信号输出.LED显示为动态循环显示，共阳极接法. DS18B20 在本电路中取得外界温度值, 以利于AT89S51的运算并校正不同温度下测距的回波数值以及在L
11、ED上显示实时环境的温度值.接收电路接收物体反射超声波回波信号,该芯片内部包括了前置放大,限幅放大,整形,输出数据信号以便MCU检测, 判断回波的数据正确与否及时差, 并计算出测距的距离数值.该板接收可预置超声波控制器,发送的1200BIT串行数据信号,直接用导线和超声波控制器 串口连接时,可传送几十米,如通过485串口发送可传送2千米以上。 2.1 AT89S51芯片的引脚结构 本次设计采用了常见的AT89S51单片机为核心处理器。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构，
12、AT89S51具有40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 Bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。AT89S51单片机共有40个引脚，其引脚图如下： 图12.2 超声波简介由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显著的声压作用、例如当水中通过一般强度的超声波时超声波流量计的基本原理及类型超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测
13、的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种 非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点，超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加，造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能,其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管流量测量仪表，
