利用压力传感器实现液位控制Word格式文档下载.docx
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姓名
是否制作实物
否
一、主要内容
利用压力传感器设计液位控制系统,液位达到上限处,停止注水,液位低于下限,开始注水。
二、基本要求
1.实现基本功能
2.完成3000字设计报告
三、主要技术指标(或研究方法)
1.选用AT89C51单片机
四、应收集的资料及参考文献
1.压力传感器
2.TA89C51单片机
教研室主任签字
时 间
2011年 12月28日
1、设计目的
1、掌握压力传感器工作原理和应用;
2、掌握AT89C51单片机的结构和使用方法。
2、设计题目
利用压力传感器设计液位控制
三、设计内容
利用压力传感器设计液位控制系统,液位达到上限处,停止注水,液位低于下限,开始注水。
4、设计器件
AT89C51单片机、压力传感器、A/D转换器、继电器
5、设计思路
水箱液位发生变化时,引起水箱内的气压变化,气压传感器在接受到水箱内气压变化信号后,把压力值转换成电信号。
将电信号送入A/D转换器,转换成数字信号,由单片机进行实时数据采集,并进行处理,根据要求控制输出,控制液位。
6、设计原理
1、单片机
单片机采用双列40脚AT89C51芯片,如图所示。
图为AT89C51芯片的引脚功能说明。
图2AT89C51管脚分布
单片机引脚功能说明:
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P0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:
表3-1P3口特殊功能
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(定时/计数器0外部输入)
P3.5
T1(定时/计数器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:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
2、传感器
图3压力传感器电路
3、A/D转换电路
A/D转换电路在控制器中起主导作用,用它将传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。
该控制器采用CMOS工艺制造的逐步逼近式8位A/D转换器芯片ADC0809。
在使用时可选择中断、查询和延时等待3种方式编制A/D转换程序。
ADC0809对输入模拟量要求:
信号单极性,电压范围是0-5V,若信号太小,必须进行放大;
输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加采样保持电路。
其管脚分布、内部结构如图所示:
图4ADC0809管脚分布图
图5A/D转换电路原理图
4、继电器
当控制端端电平置高,公共触点与常开端吸合。
我们可以将常开端接入一发光二极管,公共端接+5V电平。
图中的二极管D是起续流作用,可以防止在切断继电器线圈中的电流时出现的很高的反压,保护驱动三级管或其他驱动继电器的器件。
图6继电器输出电路
7、元件参数
R1
1K
R8
2K4
RW
10K
R2
4K3
R9
C1
33pF
R3
120
R10
2M
C2
R4
R11
C3
1uF
R5
R12
C4
103uF
R6
R13
4.7K
C5
R7
R14
ADC0809
AT89C51
8、设计框图
图7程序设计流程图
9、设计程序
ORG0000H
AJMPSTART
ORG0030H
START:
MOV40H,#25H;
设置下限
MOV41H,#70H;
设置上限
MOVP0,#0FFH
MOVR0,#25H
MOVDPTR,#8000H
CAIYANG:
MOVX@DPTR,A;
启动A/D转换
LCALLDELAY
MOVXA,@DPTR;
保存转换结果
CMP:
CJNEA,41H,LOOP
AJMPCLOSE;
等于上限,关闭阀门
LOOP:
JNCCLOSE;
大于上限,关闭阀门
CJNEA,40H,LOOP1
AJMPOPEN;
等于下限,打开阀门
LOOP1:
JCOPEN;
小于下限,打开阀门
AJMPCAIYANG
CLOSE:
CLRP2.0;
关闭阀门
OPEN:
SETBP2.0;
打开阀门
DELAY:
DJNZR0,DELAY
MOVR0,#25H
RET
SJMP$
END
十、心得体会
本次课程设计,使我对单片机和传感器有了进一步的掌握,不再只是单纯理论上的学习,而是把理论知识运用到实际当中。
这次实践设计使我进一步加深了对专业知识的理解,使设计水平得到提高。
在此次课程设计过程中,首先应该感谢指导老师的耐心指导,使我走出误区,设计才得以顺利进行。
还要感谢同组的伙伴,在和同学们交流的同时使我体会到团队精神的重要性。
总之,通过此次小学期课程设计使我进一步的认识到了传感器的强大功能并且又从一定的程度上加深了我对单片机知识的运用水平和理解水平。
最后,感谢老师的指导与帮助,使我能够顺利完成本次小学期课程设计。
十一、参考文献
1、刘爱华,满宝元.传感器原理与应用技术第二版.人民邮电出版社
2、高锋.单片微型计算机原理与接口技术.科学出版社
3、黄智伟..传感器技术,2002,21(9):
31~33
4、贾民平测试技术高等教育出版社
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