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1、沈阳大学继续教育学院毕业论文（设计）（2011届本科）题目：单片机的控制系统设计专业：电气工程及自动化姓名：乔豹豹指导教师：田宏完成日期:目录摘要：1前言：1一AT89C51单片机系统说明21.1AT89C51单片机简介21.2时序31.3引脚极其功能4二水箱给水设备系统的构成6三本系统8051单片机控制部分结构8四本系统的工作原理9五主程序框图95.1主程序框图105.2自动模式子程序105.3手动模式子程序11六本系统程序清单11七系统电路示意图14八总结15参考文献16致谢17摘要本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以AT89C51单片机为核心控制工厂的水箱的水位，并实现了报警和
2、手动、自动切换功能。该系统操作方便、性能良好，比较符合工厂生厂用水系统控制的需要。本毕业论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。DesignofcontrolsystemforwatertankBasedonMCUABSTRACT:Thepurposeofsingle-chipsystemdesignistheapplicationofsingle-chipcontroltechnology,toAT89C51asthecoretocontrolthewaterlevelinwatertankfactory,andtherealizationofthealarma
3、ndmanual,automaticswitchingfunction.Thesystemiseasytooperate,goodperformanee,moreinlinewithHealthWorksplantneedswatersystemcontrol.Thisarticlealsogivesadetaileddiagramoftherelatedhardwareandsoftwareflowchart,andthepreparationoftheassemblyIanguageprogram.关键词：89C51单片机；CPU；单片机P3.0管脚；水箱;刖言随着我国的国民经济与生活水平
4、的发展，工厂对自动化的需求也日益增加，为减少污染、节约能源，单片机控制技术得到了广泛的应用。在工业生产里，很多都用到大水箱，水箱里的水位控制就是问题了，以前有专门的人看着，既浪费人力，又不能准确的判断水位高低。所以单片机控制水箱水位就在工厂得到广泛的应用。一般工业里用到的水箱，体积都比较大，所以对水位的控制需求就相应的大了，工厂里对水位的控制精度要求也高。题目：基于单片机水箱控制系统设计AT89C51单片机系统说明1.1AT89C51单片机简介目前，89C51单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系
5、统，以增强人机对话的功能。89C51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256K的片内数据存储器RAM片内程序存储器ROM四个8位并行的I/O接口P0-P3,每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART勺串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ以上各个部分通过内部总线相连接。下面简单介绍下其各个部分的功能。中央处理器CPU!单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序，并逐条执行指令，它
6、是由8位算术/逻辑运算部件（简称ALu）、定时/控制部件，若干寄存器A、B、B5w5P以及16位程序计数器（Pc）和数据指针寄存器（DM）等主要部件组成。算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。它具有对8位信息进行+、-、X、/四则运算和逻辑与、或、异或、取反、清“0”等运算，并具有判跳、转移、数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。控制器部件是由指令寄存器、程序计数器Pc、定时与控制电路等组成的。指令寄存器中存放指令代码。枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器、运算器或I/o接口电路，完成指令功能。程序计数器
7、Pc程序计数器Pc用来存放下一条将要执行的指令，共16位可对以K字节的程序存储器直接寻址c指令执行结束后，Pc计数器自动增加，指向下一条要执行的指令地址。CPUS能，总的来说是以不同的方式，执行各种指令。不同的指令其功自略异。有的指令涉及到枷各寄存器之间的关系；有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系；有的则与外部器件如外部程序存储器发生联系。事实上，cRJ是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能。所谓cRJ的时序是指控制器控照指今功能发出一系列在时间上有一定次序的信号，控制和启动一部分逻辑电路，完成某种操作。21.2时序1.2.1时钟电路M田一51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电
8、路，XTALI和XTAL分别为振荡电路的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。采用内部方式时，在C1和C2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，振荡频率的选择范围为1.212MH在使用外部时钟时，XTAL2用来输入外部时钟信号，而XTALI接地。.2时序MGL5I单片机的一个执器周期由6个状态(s1s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用12MH的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1/6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。对于单周期指令
9、，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节。若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。在加结束时完成指令操作。多数Mcs-51指令周期为12个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4个机器周期。对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但Mov指旨令例外，Mov指旨令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。下面是51单片机的振荡电路图：8051XTAL1
10、晶拧至內部时钟电路1.3引脚极其功能MC51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。下面按引脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能。1.3.1电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：接+5V电源正端；Vss（20脚）:接+5V电源正端。1.3.2外接晶振引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于HMO单片机，该引脚接地；对于CHOMS片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2（18脚）：接外部晶体的另
11、一端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMO单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。对于CHMO芯片，该引脚悬空不接。1.3.3控制信号或与其它电源复用引脚_控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPdALE/P、PSE和EA/Vpp等4种形式。1.3.3.1 RST/Vpd（9脚）：RSTIP为RESETVpd为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。当Vc发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源Vpd（+5为内部RA供电
12、，以保证RA中的数据不丢失。ALE/P（30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在R口的低1.3.3.2 PSEN（29脚）:片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESI两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间，PESI信号将不出现。EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器4KB（MS-52子系列为8KB。若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。当EA端保持低电平时，无论片内有
13、无程序存储器，均只访问外部程序存储器。对于片内含有EPRO的单片机，在EPRO编程期间，该引脚用于接21的编程电源Vppo134输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口1.341Po口（39脚22脚）：Po.oPo.7统称为P。口。当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部程序存储器或扩展I/O口时，Po口为地址/数据分时复用口。它分时提供8位双向数据总线。对于片内含有EPRO的单片机，当EPRO编程时，从Po口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。1.3.4.2 P1口（1脚8脚）：Pi.oR.7统称为R口，可作为准双向I/O接口
14、使用。对于MC52子系列单片机，P1.o和P1.1还有第2功能：R.o口用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2;P1.1用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX对于EPRO编程和进行程序校验时，Po口接收输入的低8位地址。1.3.4.3 P2口（21脚28脚）:P2.o统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口。当接有外部程序存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址。对于EPRO编程和进行程序校验时，P2口接收输入的8位地址。P3口（1O脚17脚）：RoR.7统称为P3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能
15、，而且R口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。P3口的第2功能见下表单片机P3.O管脚含义引脚第2功能P3.ORXD（串行口输入端O）P3.1TXD（串行口输出端）P3.2INTO（部中断0请求输入端，低电平有效）P3.3INT1（中断1请求输入端，低电平有效）P3.4TO（时器/计数器0计数脉冲端）P3.5T1（时器/计数器1数脉冲端）P3.6WR（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）综上所述，MC51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点：1) .单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第2功能；2) .单片机对外呈3总线形式，由P2、Po口组成16位地址总线；由P0口分时复用作为数据总线。附:89C51的管脚如图PDIP/CerdipP1.G匚1vccP1.1匚2=D.Di如iPt.2C3jeP0.1(ADI)P1.3匚437二1=0.2IJC2iP1.4匚30=D.S|AC3iP1U匚355PDA(AM1Pt.6匸734ii.ADSiP1J匚B335P0.6AD0JRST匚G32日F0.7(AD7):RXDiP3G匚tcJIZl(TXD)P3.1匚113CLE
