單片機控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

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1、 . .. . 電子信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計〔論文〕 論文題目： 單片機控制系統(tǒng)畢業(yè)論文 專 業(yè)： 機電一體化 班 級： 機電23班 學 號： 1101012301 __ 指導 20XX 3月 14日 中文摘要 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用,近年來單片機發(fā)展十分迅速,一個以微機應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬

2、勃興起,單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力,而且精度差,單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同,控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。 大型水箱是很多發(fā)電廠生產(chǎn)過程中必不可少的部件,而水箱的控制性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響,而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。在過去,大量的對水箱操作是由相應(yīng)的人員進行手動操作控制的,這樣工作方式給操作人員帶來了很多的不便,不僅增強了勞動強度

3、,而且操作員稍有疏忽,可能給生產(chǎn)帶來無法彌補的損失,更嚴重的會危及到生產(chǎn)人員的人身安全。所以,對水箱的控制,如果能夠使用精密的而且完全會嚴格按照生產(chǎn)規(guī)定運行的自動化系統(tǒng),可以降低生產(chǎn)人員的勞動強度,最大限度的避免發(fā)生事故的幾率,同時也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。 溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中,還是在日常生活中都起著非常重要的作用,在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過程中,溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合下,為了保證生產(chǎn)過程正常安全地進行,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,以及減輕工人的勞動強度、節(jié)約能源等方面有重要意義。 關(guān)鍵詞 單片機 水位 控制 報警

4、溫度采集 目 錄 中文摘要 ……………………………………1 關(guān)鍵詞 ……………………………………1 1 單片機控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)……………………………………3 2 系統(tǒng)的構(gòu)成原則 ……………………………………3 2.1 社會需求決定智能模塊的成本 …………………………………4 2.2社會需求需要全面發(fā)展的人才 …………………………………4 2.3社會需求需要創(chuàng)造性設(shè)計 …………………………………5 3 通訊的原則 …………………………………6 4水箱水位自動控制系統(tǒng)的意義 …………………………………6 4.1水箱控制系統(tǒng)發(fā)

5、展現(xiàn)狀…………………………………7 4.2 80C51單片機介紹 …………………………………7 4.3 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)工作原理介紹………………………………8 4.4 80C51單片機輸入輸出設(shè)計 …………………………………9 5 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計 …………………………………10 5.1 程序概要設(shè)計 …………………………………10 5.2 系統(tǒng)程序原理 …………………………………10 5.2.1 主程序原理以及流程框圖 …………………………………10 5.2.2 自動模式子程序原理以及流程框圖 …………………………………10 5.2.

6、3 手動模式子程序原理框圖以及流程框圖……………………………12 參考文獻 …………………………………15 附錄 …………………………………16 圖1 單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ……………………… 3 圖2 多功能智能模塊控制器 ……………………… 5 圖3主程序原理框圖 ……………………… 10 圖4 自動模式子程序原理框圖 ……………………… 11 圖5 手動模式子程序原理框圖 ……………………… 13 在當今社會,建設(shè)工程及日常生活中溫度控制都起著重要作用,最早的溫度控制應(yīng)用于工廠生產(chǎn)中,可以起到實時采集溫度數(shù)據(jù),提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量的作用。

7、然而隨著人們生活質(zhì)量的提高,現(xiàn)代社會中的溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店,廠房以及家庭生活中,在有些應(yīng)用中,如高精度的生產(chǎn)廠房,對溫度的要求極其嚴格,溫度的變化極有可能對生產(chǎn)的產(chǎn)品造成極大的影響。因此,這就需要一種能夠及時檢測溫度變化以及溫度變化的設(shè)備,提供溫度數(shù)據(jù)值,使人們對溫度的變化做及時的調(diào)整,及時反映生產(chǎn),生活中溫度變化使人們能及時看到溫度變化的第一手資料,提示人們溫度變化情況,協(xié)助人們能及時的調(diào)整,起到溫度報警作用,使溫度控制更好的服務(wù)于社會生產(chǎn),生活。 單片機是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲

8、器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能〔可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路〕集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀80年代,由當時的4位、8位單片機,發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機。 1 單片機控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 在工業(yè)自動控制工程中,一個較完善的單片機控制系統(tǒng)應(yīng)如圖1所示。在這個結(jié)構(gòu)中,各節(jié)點智能模塊具有獨立工作能力并受控于前置計算機；控制中心能完成單片機控制系統(tǒng)的測試、控制和配置的工作,計算機中心能完成"多網(wǎng)合一"的工作,即時向各級決策領(lǐng)導提供可靠、準確的實時數(shù)據(jù)。 溫度是表征物體冷

9、熱程度的物理量,溫度測量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個很重要而普遍的參數(shù)。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進國民經(jīng)濟的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測量的普遍性,溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。而且隨著科學技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展,溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產(chǎn)生活中的需要。 2 系統(tǒng)的構(gòu)成原則 在工業(yè)自動控制工程中,單片機控制系統(tǒng)一般有自己獨立支持的網(wǎng)絡(luò),這種網(wǎng)絡(luò)不同于純粹的互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)。從圖1中可以看出,節(jié)點智能模塊是單片機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)所在,整個系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性全由其決定,單片機控制系統(tǒng)之所以有實時性好,精度高,控制與被控制靈活,

10、這些智能模塊有著重要的關(guān)系。 2.1 社會需求決定智能模塊的成本： 能滿足功能和效率要求的最低成本是每個單片機控制系統(tǒng)用戶在開發(fā)單片機控制系統(tǒng)時追求的目標,沒有一個用戶在開發(fā)單片機控制系統(tǒng)時不考慮成本而盲目采用新型芯片。但是,從現(xiàn)在單片機控制系統(tǒng)的技術(shù)資料上,高校單片機控制系統(tǒng)的教材量介紹的是各種單片機控制系統(tǒng)新型芯片的使用,而這種介紹往往是在模塊級,在系統(tǒng)級的介紹則不多。單片機控制系統(tǒng)的更新往往落后于新型芯片的發(fā)展,在工業(yè)自動控制工程中,有很多已經(jīng)使用了由早期微處理器開發(fā)的智能模塊,現(xiàn)在僅僅需要增加功能更新應(yīng)用程序,而不需要重新開發(fā)一個新的單片機控制系統(tǒng)。這是一個很大的市場,在這個市

11、場里,可以加深理解單片機的發(fā)展,增加系統(tǒng)的開發(fā)能力和現(xiàn)場實踐經(jīng)驗,最重要的是可以鞏固基礎(chǔ)知識的運用和綜合水平的提高,對于了解社會需求、系統(tǒng)構(gòu)成成本是一個不可少的重要環(huán)節(jié)。 由于智能模塊一般具有收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、保存數(shù)據(jù)、實現(xiàn)控制、實時通訊、實時告警的功能,為了保證智能模塊的可靠工作一般設(shè)計了斷電保存數(shù)據(jù)電路,端口擴展電路,符合系統(tǒng)通訊的控制電路,時鐘電路,顯示電路和相應(yīng)的鍵盤電路等。能滿足這些要求的模塊主要芯片有很多,而各種芯片的價格均不樣同,單片機控制系統(tǒng)的開發(fā)人員必須使用最合適的芯片。如在家用的電視機中就不會使用32位嵌入式處理器。 2.2 社會需求需要全面發(fā)展的人才： 在單片機控

12、制系統(tǒng)中離不開硬件的使用,硬件的學習到硬件設(shè)計能力的提高是要一個過程的,單片機控制系統(tǒng)設(shè)計人員的工作生命期比從事計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機軟件方面的設(shè)計人員的工作生命期長很多。單片機控制系統(tǒng)的可靠性還要有好的工藝作為支持,好的單片機控制系統(tǒng)必須經(jīng)過嚴格的現(xiàn)場測試,全面提高單片機控制系統(tǒng)設(shè)計人員的開發(fā)能力是一個系統(tǒng)工程,這是單片機控制系統(tǒng)發(fā)展的需要,也是社會的需要。 目前,水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域,它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢,已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段,它的成本還很高。但是,從長遠來看,隨著自動化技術(shù)的改進和硬件成本的降低,以及人們對資源

13、浪費的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。 2.3 社會需求需要創(chuàng)造性設(shè)計： 有一種理論認為,單片機控制系統(tǒng)從復(fù)雜程度上可分為兩種：即簡單單片機控制系統(tǒng)<系統(tǒng)已存在時間長,結(jié)構(gòu)簡單,如單片機、DSP組成的系統(tǒng)>和復(fù)雜單片機控制系統(tǒng)<硬件高度集中、實用圍廣、接口多、功能豐富>。將單片機控制系統(tǒng)在復(fù)雜程度上進行分類是一種很好的思想,但將系統(tǒng)已存在時間長的單片機控制系統(tǒng),有DSP結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)一概分為是簡單的單片機控制系統(tǒng)則不太有理。下面以一個20XX12月國家知識產(chǎn)權(quán)局正式受理的一個名為"多功能智能模塊控制器"的專利為例<目前已辦理完所有正式授權(quán)手續(xù)>,按"硬件高度集中,實用圍廣、接口多、功

14、能豐富"說明有單片機的系統(tǒng)也是一個復(fù)雜系統(tǒng)的理由。 　 在圖2中,以微處理器和ispLSI1032器件為核心,為了解決定時、中斷和斷電等事宜的處理,使用采用帶鋰電的數(shù)據(jù)、時鐘存貯器承擔其工作,在器件的選型上以成本低和通用強為原則。要求模塊在相應(yīng)器件和端口的支持下,向上可以與計算機和受控設(shè)備相連接,向下可以與被測設(shè)備相連接。 ispLSI1032是超大規(guī)模集成電路資源量為6000PLD,使用開發(fā)語言為ABEL—HDL語言,ispLSI1032器件如果需要更新,可對安裝在電路板上正在使用的ispLSI1032器件在不必斷電的狀態(tài)下進行下載,保證在相同的電路結(jié)構(gòu)下,隨時可完成系統(tǒng)更新和升級

15、,隨時改變系統(tǒng)對外的功能。使用這樣的器件,可以縮短了設(shè)計周期,降低了工程成本,確實保證硬件高度集中,功能豐富的要求,是對單片機控制系統(tǒng)設(shè)計唯一性的挑戰(zhàn)。程序軟件在微處理器中運行,各種數(shù)據(jù)的運算和處理在is·pLSI1032中的"部控制器"控制下工作,當它們需要進行數(shù)據(jù)交換時,則在"系統(tǒng)控制器"的作用下達到同步并進行數(shù)據(jù)交換。這樣改變了由軟件完全控制系統(tǒng)的模式,提高了系統(tǒng)的處理事務(wù)的能力,同時也改變了微處理器的工作效率,擴大了實用圍,為簡單的單片機控制系統(tǒng)向復(fù)雜的單片機控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變提供了可能。 被測設(shè)備的輸入/輸出主要安排在系統(tǒng)時鐘脈沖的低電平時進行,只要在系統(tǒng)時序上合理安排,利用被測設(shè)備和系

16、統(tǒng)軟、硬件在處理數(shù)據(jù)上的速度差別,就可在最大程度上實現(xiàn)系統(tǒng)的軟、硬件并行工作。另外,ispLSI1032器件在帶負載的數(shù)量上、能力上是很強的,可以解決因微處理器接口少的問題。 從圖2中的左框的微處理器可以使用不同的型號,ISP器件資源量可以使用10萬或100萬以上的新型芯片,必要的時候還可以增加使用DSP編程器件。只要基礎(chǔ)知識牢固,系統(tǒng)功能明覺,在保證社會需求和構(gòu)成成本的原則下,實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)是不難的。 3 通訊的原則 單片機控制系統(tǒng)的通訊主要難點在前置計算機與智能模塊中,與純計算機網(wǎng)絡(luò)的通訊相比,這里最大的區(qū)別是在智能模塊中沒有現(xiàn)存的通訊協(xié)議可選用,通訊距離則可由設(shè)計人員按不同要求確定

17、具體的方式。在單片機控制系統(tǒng)中一般有多個智能模塊,因此各智能模塊必須用自己的唯一地址進行標識,同時要求每個智能模塊必須有區(qū)別自己地址的能力。為了通訊的可靠,在前置計算機與智能模塊中最基本的通訊要必須定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式,數(shù)據(jù)的種類和數(shù)據(jù)流動的方向。 4 水箱水位自動控制系統(tǒng)的意義 火力發(fā)電廠的工作過程主要是利用煤的燃燒產(chǎn)生的熱能,將水加熱到一定參數(shù)的過熱蒸汽并通過推動汽輪機組轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)化為機械能,最后通過汽輪機組帶動發(fā)電機組做功,將機械能轉(zhuǎn)化成電能的的過程。因此,大型水箱是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程中必不可少的部件。水箱的控制性能和工作質(zhì)量的優(yōu)良與否不僅僅對生產(chǎn)有著巨大的影響,而且也關(guān)系著生產(chǎn)的安全。

18、所以,對水箱的控制,如果能夠使用精密的而且完全會嚴格按照生產(chǎn)規(guī)定運行的自動化系統(tǒng),可以降低生產(chǎn)人員的勞動強度,最大限度的避免發(fā)生事故的幾率,同時也能節(jié)省資源并能有效提高生產(chǎn)的效率。 從水資源節(jié)約方面考慮,以往的人工控制在很多情況下,造成資源不必要的浪費,大部分原因是水箱部水位沒有及時的反饋信息到操作員,從而使控制上有一定的延遲,從而造成了水量過多或者沒能及時補水而導致資源的浪費或生產(chǎn)出現(xiàn)異常。而對水箱水位的監(jiān)控以及自動化的引入可以很好的改善補水過多和及時補水的情況,可以很好的節(jié)約資源有效的降低成本。 單片機,一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分,它的誕生使眾多自動化控制系統(tǒng)得以實

19、現(xiàn)。80C51以它功能強大,設(shè)計簡單,制造廉價,支持指令集較多。所以應(yīng)用到眾多嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。 因此,基于80C51單片機的水箱控制系統(tǒng)研究有著重要的意義。 4.1 水箱控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 ? 目前,水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域,它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢,已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。 但是目前階段,它的成本還很高。比如把一臺純手工家用水箱設(shè)計成自動化控制的水箱,從硬件的設(shè)計和鋪設(shè),對于民用化產(chǎn)品實施的性價比較高。因此大規(guī)模的使用仍受到經(jīng)濟上的限制。但是,從長遠來看,隨著自動化技術(shù)的改進和硬件成本的降低,以及人們對資源浪費的重視。水箱控制系

20、統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。? 我國仍然處于生產(chǎn)型發(fā)展中國家,所有幾乎在能源相關(guān)的所有領(lǐng)域中,水箱是比不可少的部件,即使是發(fā)達國家也不例外。它性能的優(yōu)良與否關(guān)系直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。隨著我國嵌入式技術(shù)的發(fā)展,我國控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)達到國際水平,但是在中小型企業(yè)以及民用產(chǎn)品,大量的水箱控制任然通過專職的人員進行控制。隨著我國單片機開發(fā)技術(shù)的逐漸成熟,以及單片機生產(chǎn)成本的下降,基于單片機的水箱控制系統(tǒng)應(yīng)用到中小型以及民用產(chǎn)品有著交大的發(fā)展空間。而且越來越多的水箱生產(chǎn)廠商開始聘用單片機開發(fā)人員和電路設(shè)計人員,將控制系統(tǒng)成為水箱設(shè)計的一部分,以提高自身產(chǎn)品的安全性能和科技含量來提高產(chǎn)品在市場

21、中的競爭力。 目前,水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領(lǐng)域,它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢,已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段,它的成本還很高。但是,從長遠來看,隨著自動化技術(shù)的改進和硬件成本的降低,以及人們對資源浪費的重視。水箱控制系統(tǒng)仍然有大規(guī)模推廣的前景。 4.2 80C51單片機介紹 80C51是Intel公司生產(chǎn)的一種單片機,在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：一個8位的微型處理器CPU；一個256K的片數(shù)據(jù)存儲器RAM；片程序存儲器ROM；四個8位并行的I/O接口P0-P3；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的

22、中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路,但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。 它具有對8位信息進行加、減、乘、除四則運算和邏輯與、或、異或、取反、清"0"等運算,并具有判跳、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送等功能,此外還提供存放中間結(jié)果及常用數(shù)據(jù)寄存器?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫?、程序計數(shù)器Pc、定時與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指令代碼。在執(zhí)行指令時,從程序存儲器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后,根據(jù)不同指令由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號,送到存儲器、運算器或I／o接口電路,完成指令功能。 眾多的廠商都介入了以80C51為代表的8位單片機的發(fā)展,如Phi

23、lips、Siemens〔Infineon〕、Dallas、ATMEL等公司,我們把這些公司生產(chǎn)的與80C51兼容的單片機統(tǒng)稱為80C51系列。特別是在近年來,80C51系列又有了許多發(fā)展,推出了一些新產(chǎn)品,主要是改善單片機的控制功能,如部集成了高速I/O口、ADC、PWM、WDT等,以及低電壓、微功耗、電磁兼容、串行擴展總線和控制網(wǎng)絡(luò)總線性能等。 ATMEL公司研制的89CXX系列是將flash memory〔EEPROM〕集成在80C51中,作為用戶程序存儲器,并不改變80C51的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 Philips公司的83/87CXX系列不改變80C51的結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng),省去了并行擴展

24、總線,屬于非總線的廉價性單片機,特別適合于家電產(chǎn)品。 Infineon〔原Siemens半導體〕公司推出的C500系列單片機在保持與80C51兼容的前提下,增強了各項性能,尤其是增強了電磁兼容性能,增加了CAN總線接口,特別適用于工業(yè)控制、汽車電子、通信和家電領(lǐng)域。 鑒于80C51系列在硬件方面的的廣泛性、代表性和先進性以及指令系統(tǒng)的兼容性,可用其作為本教材的介紹對象；至于其他類型的單片機,在深入學習和掌握了80C51單片機之后再去學習已不是什么難事。 4.3 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)工作原理介紹 80C51單片機片程序存儲器有多種配置形式,即：無、掩膜ROM〔廠家一次性寫入的RO

25、M〕、EPROM和EEPROM〔Flash〕。這幾種配置形式對應(yīng)著不同的單片機芯片,它們各有特點,也各有其適用場所,在使用時應(yīng)根據(jù)需要進行選擇。目前較普遍采用的表述方式是：部程序存儲器有兩種配置形式,它們是OTP〔one time programmable,一次性可編程〕和MTP〔multi-times programmable,多次性可編程〕。 當水箱水位低〔75%液位開關(guān)閉合〕時,啟動電動給水泵M1進行上水,當水箱水位上升到90%時,自動停止電動給水泵M1；當水箱水位低低〔小于50%〕時,啟動電動給水泵M2；當水位上升到50%以上70%以下時,停M2,M1繼續(xù)運行到水位上升到90%以上才

26、停止工作 報警設(shè)置如下： 當水位高于90%的時候,由浮球式液位開關(guān)LG信號閉合,系統(tǒng)發(fā)出水位高報警。 當水位低于70%的時候,由浮球式液位開關(guān)LD信號閉合,系統(tǒng)發(fā)出水位低報警。 當水位低與50%的時候,由浮球式液位開關(guān)LDD信號閉合,系統(tǒng)發(fā)出水位低低報警。 手動/自動模式轉(zhuǎn)換控制如下： 自動控制方式時,單片機根據(jù)傳感器送來的信號判斷水箱水位的高低,控制兩臺電動給水泵的工作狀態(tài) 手動控制方式時,兩臺電動給水的工作狀態(tài)由人工根據(jù)現(xiàn)場的工況進行操作。 4.4 80C51單片機輸入輸出設(shè)計 本水箱水位控制系統(tǒng)采用80C51單片機的P1口和P3口作為輸入檢測信號和輸出控制信號作

27、為核心控制單元,引腳具體分配如下： P1.0：水位低低信號輸入端?！菜坏蜁r為"0",水位高時為"1" 〕 P1.1：水位低信號輸入端?！菜坏蜁r為"0",水位高時為"1" 〕 P1.2：水位高信號輸入端?！菜坏蜁r為"1",水位高時為"0" 〕 P1.3：手動與自動轉(zhuǎn)換信號輸入端?！彩謩?1",自動"0"〕 P1.4：電動給水泵M1起動時斷路器KM1控制端的接收信號?！彩謩?1",自動"0"〕 P1.5：電動給水泵M2起動時斷路器KM2控制端的接收信號?！彩謩?1",自動"0"〕 P1.6：電動給水泵M1開關(guān)狀態(tài)輸入信號?！矄?0",停止"1"〕 P1.7：電動給水泵M2開

28、關(guān)狀態(tài)輸入信號?！矄?0",停止"1"〕 P3.0：水位低低報警輸出信號。 P3.1：水位低報警輸出信號。 P3.2：水位高報警輸出信號。 P3.4：手動啟動電動給水泵M1的輸入信號,低電平有效。 P3.5：手動啟動電動給水泵M2的輸入信號,低電平有效。 P3.6：手動停電動給水泵M1的輸入信號,低電平有效。 P3.7：手動停電動給水泵M2的輸入信號,低電平有效。 5 80C51單片機水箱控制系統(tǒng)程序設(shè)計 5.1 程序概要設(shè)計 本系統(tǒng)程序開發(fā),使用的語言給匯編語言。程序?qū)崿F(xiàn)當水位處于LH<高>、 LD<低>或LDD<低低>時,報警信號輸出,判斷泵水方式<自動或手動>。

29、當水位到達規(guī)定容量時,停止泵水。在次程序中,低電平為有效<即0為有效>,高電平為無效<即1為無效>。 概要設(shè)計的主要任務(wù)是把需求分析得到的系統(tǒng)擴展用例圖轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)的具體任務(wù)是：將一個復(fù)雜系統(tǒng)按功能進行模塊劃分、建立模塊的層次結(jié)構(gòu)及調(diào)用關(guān)系、確定模塊間的接口及人機界面等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計包括數(shù)據(jù)特征的描述、確定數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特性、以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。顯然,概要設(shè)計建立的是目標系統(tǒng)的邏輯模型,與計算機無關(guān)。 5.2 系統(tǒng)程序原理 5.2.1 主程序原理以及流程框圖 主程序要實現(xiàn)的是,對數(shù)據(jù)的初始化,并且判斷用戶是使用自動模式還是手動模式,根據(jù)用戶的具體需求： 若用戶選

30、擇自動模式,則程序調(diào)用自動化子程序； 若用戶選擇手動模式,則程序調(diào)用手動子程序。 主程序原理框圖如下圖3 開始 初始化 自動？ 轉(zhuǎn)自動 轉(zhuǎn)手動 圖3 主程序原理框圖 5.2.2 自動模式子程序原理以及流程框圖 自動模式子程序運行的前置條件是,系統(tǒng)開始運行,并且用戶選擇使用自動化控制模式。 自動模式子程序首先判斷水位是否高LG,若水位高于指標,則運行"水位高報警"程序,并返回主程序。若水位不高,則判斷水位是否低LD,若水位低,則試運行"水位低報警"程序。然后判斷水位是否低低LDD： 若水位沒有達到LDD的指標,則試判斷"M1是否開

31、啟",若沒有開啟,則開啟M1;若"M1開啟"則判斷"M2是否開啟",若"M2開啟",則程序運行"停止M2"程序；若"M2沒有開啟",則試程序運行"延遲1分鐘", 一分鐘后程序"返回主程序"。 若水位達到水位LDD的指標,則運行"水位低低報警",然后程序判斷"M1是否開啟",若"M1未開啟"則運行"M1開啟"程序；若"M1開啟"則程序判斷"M2是否開啟",若"M2未開啟"則運行"M2開啟"程序,若"M2開啟",則運行"延遲一分鐘",一分鐘后程序"返回主程序"。 自動模式子程序原理框圖如圖4： 開始 水位高？ 水位低？ M2是否開 M2是否開 水位低低? 水位低報警 開M1

32、水位低低報警 開M2 水位高報警 返回主程序 M1是否開 開M1 M1是否開 延遲1分鐘 N Y N Yes Yes N no No 停M2 Y Y N Y Y No 返回主程序 圖4 自動模式子程序原理框圖 目前,我國從事"機電一體化"研究開發(fā)及生產(chǎn)的單位很多。各自都有一套自己的發(fā)展策略。各單位的計劃由于受各自立足點、著眼點的限制,難免只考慮局部利益,各主管部門的有關(guān)計劃和規(guī)劃,也有統(tǒng)一考慮不足,統(tǒng)籌安排不夠的問題,同時缺少綜觀全局的有權(quán)威性的發(fā)展計劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。因此,建議各主管部門責成有關(guān)單位在進行深入調(diào)查研究、科學分析的基礎(chǔ)

33、上,制定出統(tǒng)管全局的"機電一體化"研究、開發(fā)、生產(chǎn)計劃和規(guī)劃,避免開發(fā)上重復(fù),生產(chǎn)上撞車！ 在我國工業(yè)系統(tǒng)中,能耗、耗水大戶,對環(huán)境污染嚴重的企業(yè)還占相當大的比重。近年來我國的工業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雖然幾經(jīng)調(diào)整,但由于多種原因,成效一直不夠明顯。這里面固然有上級領(lǐng)導部門的政出多門問題,有企業(yè)的"故土難離""死守故業(yè)"問題,但不可否認也有優(yōu)化不出理想的產(chǎn)業(yè),優(yōu)選不出中意的產(chǎn)品問題。上佳的答案早就擺在了這些企業(yè)的面前,這就是發(fā)展機電一體化,開發(fā)和生產(chǎn)有關(guān)的機電一體化產(chǎn)品。 5.2.3 手動模式子程序原理框圖以及流程框圖 手動模式子程序運行的前置條件是,系統(tǒng)開始運行,并且用戶選擇使用自手動控制模式

34、。手動模式子程序中判斷語句的條件是依據(jù)用戶的具體操作。 手動模式子程序首先判斷"水位是否LG" ,若水位LG達到指標,則程序返回主程序；若水位LG未達到指標,則程序運行"判斷有無鍵合"： 若"判斷沒有鍵合"則子程序進行循環(huán)； 若"判斷鍵合",則程序判斷"M1是否鍵合"。 若用戶操作"M1鍵合",則程序運行"判斷M1是否開啟"： 若"M1開啟"則子程序進行循環(huán)； 若"判斷M1未開啟",則程序運行"開啟M1"。 若用戶操作"M1不鍵合",則程序判斷"M2是否鍵合"： 若用戶操作"M2鍵合",則程序運行"判斷M2是否開啟"； 若"M2開啟"則子程序進行循環(huán)； 若"判斷M2未

35、開啟",則程序運行"開啟M2"。 若程序判斷用戶均未進行"M1、M2鍵合",則程序要判斷"是否停止M1鍵合"：若用戶操作"M1停止鍵合",則程序判斷"M1是否停止"； 若"M1停止",則子程序循環(huán)； 若"M1沒有停止",則程序運行"停止M1"。 若用戶不操作"M1停止鍵合",則程序判斷"是否停止M2鍵合"： 若用戶操作"M2停止鍵合",則程序判斷"M2是否停止",若"M2停止",則子程序循環(huán)； 若"M2沒有停止",則程序運行"停止M2"。 手動模式子程序原理框圖如圖5： 開始 水位高？ 有無鍵合？ M1鍵合？ M2鍵合？ N N N yes

36、 開M2 Y N N N 停M1鍵合？ 停M2鍵合？ yes M1開著？ 開M1 N M1開著？ N 開M2 N yes M1停著？ N Y Y Y M2停著？ yes 停M2 N yes 返回主程序 Y 圖5 手動模式子程序原理框圖 參 考 文 獻 [1] 建華,基于單片機的控制系統(tǒng)研究,單片機學報。07年。 [2] 史振聲,熱力發(fā)廠設(shè)備原理簡明手冊。電子工業(yè),2005,42期 [3] 興瑤,益清等 。新編實用電子電路500列。：化學工業(yè),20XX。 [4] 馬忠梅、凱等,單片機的C

37、語言應(yīng)用程序設(shè)計。：航空航天大學,20XX。 [5] 獲輝,科技英語〔電子類〕。：電子科技大學 20XX。 [6] 朱殿棟,數(shù)字電路設(shè)計實用手冊。：電子工業(yè),20XX。 [7] 建勇,MCS—51使用匯編子程序設(shè)計。工業(yè)大學。20XX。 [8] 萍,51系列單片機叢書AT80C51單片機原理、開發(fā)與應(yīng)用實例。中國電力。20XX。 附錄： 近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透,?單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入,同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。本文從硬件和軟件兩方面來講述水溫自動控制過程,在控制過

38、程中主要應(yīng)用AT89C51、ADC0809、LED顯示器、LM324比較器,而主要是通過DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度,以單片機為核心控制部件,并通過四位數(shù)碼管顯示實時溫度的一種數(shù)字溫度計。軟件方面采用匯編語言來進行程序設(shè)計,使指令的執(zhí)行速度快,節(jié)省存儲空間。為了便于擴展和更改,軟件的設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu),使程序設(shè)計的邏輯關(guān)系更加簡潔明了,使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運作。 我國用機電一體化產(chǎn)品取代技術(shù)含量和附加值低,耗能、耗水、耗材高,污染、擾民產(chǎn)品的責任重,有意義。機電一體化產(chǎn)品功能強、性能好、質(zhì)量高、成本低,且具有柔性,可根據(jù)市場需要和用戶反映時產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程做必要的調(diào)整、改革

39、,而無須改換設(shè)備。這是解決機電產(chǎn)品多品種、少批量生產(chǎn)的重要出路。同時,可為傳統(tǒng)的機械工業(yè)注入新鮮血液,帶來新的活力,把機械生產(chǎn)從繁重的體力勞動中解脫出來,實現(xiàn)文明生產(chǎn)。 機電一體化產(chǎn)業(yè)復(fù)蓋面非常廣,而我們的財力、人力和物力是有限的,因此我們在抓機電一體化產(chǎn)業(yè)發(fā)展時不能面面俱到、平鋪直敘,而應(yīng)分清主次,大膽取舍,有所為,有所不為。要注意抓兩個層次上的工作。第一個層次是"面上"的工作,即用電子信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造,在傳統(tǒng)的機電設(shè)備上植入或嫁接上微電子<計算機>裝置,使"機械"和"電子"技術(shù)在淺層次上結(jié)合。第二個層次是"提高"工作,即在新產(chǎn)品設(shè)計之初,就把"機械"與"電子"統(tǒng)一起來進行考慮,使"機械"與"電子"密不可分,深度結(jié)合,生產(chǎn)出來的新產(chǎn)品起碼正做到機電一體化。 15 / 16