《基于单片机的水位控制系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的水位控制系统设计.docx（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要本设计简单，方便，采用了我们周围能所接触到的元器件，使电路看起来更简单；以单片机STC12C2052AD为核心控制水塔水位，利用简易的水位传感器进行水位信号采集，通过单片机对采集来的信号进行处理后，以便控制水泵工作。水位超出额定量的话该设计会发出警报，切用数码显示管现实水位的高度。本设计能替代人员在水塔附近站岗或者留寝的麻烦，对人力资源有一定的节省。关键词STC12C2052AD；水位传感器；水位控制；分压；AD转换目录摘 要 1目 录 2第一章 引言3第二章 STC12C系列单片机特点及简介42.1 STC12C2052AD系列单片机简介42.2 STC12C2052AD单片机I/O口
2、结构62.3 AT89C51系列单片机简介7第三章 硬件电路设计113.1传感器控制电路113.2 显示电路123.3电源电路133.4 报警电路17第四章 软件设计184.1 软件总体设计184.2 水位测量部分软件设计184.4 编写程序22第五章 总电路图26结 论 27参考文献28第一章 引言在全球电子工业的迅猛发展核电在产品市场日益激烈的大环境下我国电子产品发展趋势也从不符合实际的设计和发明电子产品，演变成了符合实际生活的发展需求。从成本高、体积大、电路不稳定、不切实际生活的应用、操作急难等劣势中逐渐得变成成本低、体积小、工作可靠性高、操作简单、维修方便等方面发展。本设计也合乎社会发
3、展的需求，也吸取了这些新一类产品的优点所在，本设计有电路简单，成本低，操作方便，维修简单即相对工作可靠性较高的优点。本设计重点落在电路的成本和操作维修方面。故对一些小家庭和小工厂及一些不需用极高的精度的场合使用极佳。本次设计中我着重于叙述单片机和传感器两个重要环节。因为在完整的水位控制器中单片机和传感器是非常重要的。我比较了AT89C51单片机和STC12C2052AD单片机的I/O接口，A/D转换器（这里STC89C51没有A/D转换器），等内部功能，悬着了性能比较好的单片机，传感器也是比较了一些始终现在流行的功能较好的，但成本较低的单片机。选择了各个优点突出的传感器。第二章 STC12C系
4、列单片机特点及简介我在这次设计中考虑到成本和电路的简结性，用了这个单片机为主要芯片单位。下面简单的介绍一下STC12C2052AD单片机和AT89C51单片机的I/O接口，管脚排列，单片机的中断系统和A/D转换寄存器。并以比较优点选择了优点比较突出的STC12C2052AD单片机。2.1 STC12C2052AD系列单片机简介STC12C2052系列单片机是单时钟/机器周期（1T）的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代单片机，全新的流水线/精简指令集结构，这类单片机特有A/D转换功能。单片机的特点及主要性能：u 高速：1个时钟/机器周期，RISC型CPU内核，速度比普通的8051快1
5、2倍u 宽电压：3.45.5Vu 低功耗设计：空闲模式，掉点模式（可有外部中断唤醒）u 工作频率：035MHz，相当于普通8051：0450MHzu 时钟：外部晶体或内部RC震荡器可选u 512/1K/2K/3K/4K/5K片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上u 256字节片内RAM数据存储器u 芯片内EPROM功能u ISP/IAP，在系统可编程u 8通道高精度8位ADCu 2个硬件16位定时器，兼容普通8051的定时器u 硬件看门狗u 高速SPI通信端口u 全双工异步串口，兼容8051串口u 先进的RISC精简指令集结构，兼容8051指令集，111条功能强大的指令，有12条指令只
6、需要1个时钟就可以完成片内集成硬件乘法器 STC12C2052AD采用DIP40形式封装，如图2-1-1所示 图 2-1-1 STC12C2052AD管脚排列A/D及A/D转换控制寄存器:STC12C2052AD系列带A/D转换的单片机在P1口，有8路8为高精度高速A/D转换器，速度可达100KHz。P1.7-P1.0共8路电压输入型A/D，可做温度检测，电池电压检测，按键扫描，频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型I/O口，可以通过软件设置将8路中的任意一路设为A/D转换，不需作为A/D使用的口可继续作为I/O口使用。需作为A/D使用的口需先将其设置为高阻输入或开漏模式。在P1M0，P1M1
7、中对相应的为进行设置。ADC_START：模数转换器转换启动控制位，设置为“1”时，开始转换。ADC_FLAG：模数转换器结束标志位，当A/D转换完成后，ADC_FLAG=1。SPEED1，SPEED0：模数转换速度控制位ADC_POWER：ADC电源控制位。0：关闭ADC电源；1：给AD转换提供电源。启动AD转换时要打开AD电源，AD转换结束后关闭AD电源可降低功耗。2.2 STC12C2052AD单片机I/O口结构I/O配置STC12C2052AD系列单片机其所有的I/O口均可有软件配置成4种类型之一，如下表所示。4种类型分别为准双向口，推挽输出，仅为输入，开漏输出功能。每个口配置2个控制
8、寄存器控制每个引脚输出类型。STC12C2052AD系列单片机上电复位后为准双向口模式。P3M0（7：0）P3M1（7：0）I/O口模式00准双向口01推挽输出10仅为输入11开漏P1M0（7：0）P1M1（7：0）I/O口模式00准双向口01推挽输出10仅为输入11开漏2.3 AT89C51系列单片机简介AT89C51单片机特点及性能 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉
9、电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明： 图 2-4-1 AT89C51管脚排列VCC：供电电压。GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上
10、拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的
11、双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振
12、荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外
13、部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性第三章 硬件电路设计3.1传感器控制电路传感器电路的简单定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，
