液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目名稱液位把握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與爭辯系別電氣信息工程系專業(yè)/班級(jí)同學(xué)學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師（職稱）歡迎下載摘 要 本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)是一種利用超聲波技術(shù)、電子技術(shù)、電磁開關(guān)技術(shù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)非接觸式液位測量和把握系統(tǒng)，能夠在某些特定場合或環(huán)境比較惡劣的狀況下使用，在工業(yè)監(jiān)測和把握等方面得到了廣泛應(yīng)用。近些年來，工業(yè)水平的不斷進(jìn)展對液位測量的精度、廣度和抗干擾性提出了越來越高的要求，超聲波測距技術(shù)本身也在不斷的完善和進(jìn)展，測距儀更趨向小型化和智能化，逐步實(shí)現(xiàn)了高精確度、高牢靠性、平安性和多功能化。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是以單片機(jī)為主把握器，開發(fā)一個(gè)基于單片機(jī)的液位監(jiān)控系統(tǒng)，可測量并顯

2、示液位，還可以通過單片機(jī)把握把液位限定在某一范圍內(nèi)，在單片機(jī)把握失效的狀況下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示工作人員進(jìn)行手動(dòng)把握。爭辯內(nèi)容包括超聲波測距的基本原理與方法、精度影響因素的分析與解決方法、單片機(jī)對閥門的把握方法、監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件流程設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)完成之后供應(yīng)一套可以使用的超聲波測距儀，測量范圍和測量精度滿足一般工業(yè)應(yīng)用需要。設(shè)計(jì)完成之后應(yīng)供應(yīng)一套可以用于一般工業(yè)生產(chǎn)的液位監(jiān)控系統(tǒng)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，可以綜合運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、電子電路和程序設(shè)計(jì)方面的學(xué)問，熬煉和提高動(dòng)手力量、參與科研工作的力量。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；超聲波；測距；液位監(jiān)控AbstractThe monolit

3、hic machine-based liquid place supervisory control system the main body of a book is designed has been that one kind of the contact-type liquid making use of the ultrasonic technology , electron technology , electromagnetism switch technology to realize combining with coming each other place measure

4、s and controls system , has been able to be put into use under some specially appointed occasion or environment is comparatively very bad situation , has got extensive use in the field of industry monitoring and controlling and so on. Horizontal uninterrupted growth of industry has brought forward t

5、he more and more high request to accuracy , extent and anti-interference sex that the liquid place measures in recent year, self cant be in the ultrasonic distance measurement technology perfect ceaseless and developed, the range finder is incline to minaturized and intellectualized , step by step h

6、ave realized high precision , high reliability , security and multifunctional-rization.This designs primary mission is by the monolithic integrated circuit primarily controller, develops one based on monolithic integrated circuits fluid position supervisory system, measurable quantity and disclosing

7、 solution position, but may also through the monolithic integrated circuit control the fluid position define that in some scope, the situation which expires in the monolithic integrated circuit control after-crops the alarm, the reminder staff carries on the hand control. Research content including

8、ultrasonic rangings basic principle and method, precision influencing factor analysis and solution, monolithic integrated circuit to valve control method, supervisory systems overall plan design, hardware design, software flow design and so on. After the design completes, provides the ultrasonic wav

9、e distance gauge which a set may use, the measuring range and the measuring accuracy meet the general industrial application needs. After the design completes, should provide a set to be possible to use in the general industrial production the fluid position supervisory system. Through graduation pr

10、ojects entire process, may synthesize the utilization sensor, the monolithic integrated circuit, the electronic circuit and the programming aspect knowledge, the exercise and enhancement beginning ability, participation scientific effort ability.Keywords：Monolithic machine ；Ultrasonic ；Distance meas

11、urement ；The place monitors liquid目 錄摘 要IAbstractII1 緒 論11.1課題的提出和意義11.1.1 課題的提出11.1.2 課題意義11.2 國內(nèi)外液位監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀11.3 國內(nèi)外超聲波測距方面的爭辯現(xiàn)狀21.4 本文的主要內(nèi)容32 超聲波液位測量的理論基礎(chǔ)42.1 超聲波的定義42.2 超聲波的物理特性42.2.1 超聲波的類型42.2.2 超聲波的傳播42.3 超聲波液位測量原理42.4 超聲波測距原理52.4.1 超聲波回波檢測法52.4.2 放射脈沖波形52.4.3 超聲波渡越時(shí)間的計(jì)量方法分析62.5 超聲波接收放射裝置63 超

12、聲波液位監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)83.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)83.2 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)83.2.1 超聲波頻率的選擇83.2.2 單雙探頭的選擇93.2.3 超聲波放射電路93.2.4 超聲波的接收和處理單元123.2.5 溫度補(bǔ)償單元153.2.6 顯示電路設(shè)計(jì)183.2.7 鍵盤電路設(shè)計(jì)193.2.8 電磁閥把握電路設(shè)計(jì)193.2.9 報(bào)警電路設(shè)計(jì)203.2.10 系統(tǒng)把握單元203.3 電源電路的設(shè)計(jì)223.3.1 直流穩(wěn)壓電源的組成223.3.2 直流穩(wěn)壓電源的分類223.3.3 系統(tǒng)供電電源的設(shè)計(jì)233.4 液位監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)243.4.1 系統(tǒng)軟件總體想243.4.2 主程序流程

13、設(shè)計(jì)243.4.3 測溫子程序設(shè)計(jì)253.4.4 按鍵子程序設(shè)計(jì)283.4.5 顯示子程序設(shè)計(jì)283.5 抗干擾設(shè)計(jì)304 超聲波測液位的誤差分析324.1 環(huán)境對測量的影響324.1.1 溫度對聲速的影響324.1.2 濕度對超聲波衰減程度的影響334.2 儀器電路對測量的影響334.2.1 硬件電路引起的時(shí)間誤差及修正334.2.2 觸發(fā)時(shí)間引起的誤差34參考文獻(xiàn)36結(jié)束語37致 謝38附圖139附圖240歡迎下載1 緒 論1.1課題的提出和意義1.1.1 課題的提出在日常生產(chǎn)和生活中常遇到液位的監(jiān)測問題。尤其在很多工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，需要對系統(tǒng)的液位或物料位進(jìn)行監(jiān)測，特殊是對具有腐蝕性的液體

14、液位的測量，傳統(tǒng)的電極法是接受差位分布電極，通過給電脈沖來檢測液面，電極長期浸泡在液體中，極易被腐蝕、電解、失去靈敏性，因而對測試設(shè)備的抗腐蝕性要求較高。超聲波液位檢測系統(tǒng)，利用了超聲波傳感技術(shù)的原理，實(shí)行一種非接觸式的測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)系統(tǒng)中液位或物料位的檢測；而且超聲波具有很好的指向性和束射特性，人耳聽不見，一般不會(huì)對人體造成損害。監(jiān)控工程實(shí)施便利、快速、易做到實(shí)時(shí)把握，而且測量精度又能達(dá)到工業(yè)有用的要求，所以有廣泛的應(yīng)用前景。目前液位的檢測越來越受到重視，隨著人們生活水平和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，檢測的精度和實(shí)時(shí)性要求也越來越高，另外還要求系統(tǒng)能供應(yīng)對液位的自動(dòng)把握功能。也就是說今后液位的

15、監(jiān)測和把握系統(tǒng)的爭辯將是一個(gè)重要的課題。1.1.2 課題意義為了降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的工作環(huán)境，節(jié)省財(cái)力、物力，避開資源的鋪張，特殊是對一些具有高溫、高壓、低溫、低壓、有輻射性、毒性、易揮發(fā)易爆等液體，就要對液位進(jìn)行檢測，液位的檢測顯得尤為重要。而對于這些影響身體健康的液體，不易在現(xiàn)場直接進(jìn)行檢測，必需通過肯定的技術(shù)，進(jìn)行監(jiān)控。1.2 國內(nèi)外液位監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)呈現(xiàn)狀儲(chǔ)罐液位測量來源于石油和化工業(yè)，是工業(yè)測量中極為寬敞的領(lǐng)域。精確的液位測量是生產(chǎn)過程把握的重要手段。早期，由于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)規(guī)模不大，儲(chǔ)罐液位測量主要接受法蘭式液位變送器和吹氣式等機(jī)械式測量方法。但隨著生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，所需

16、的儲(chǔ)罐數(shù)量變多，體積變大，原先的測量方法的弊端愈發(fā)變得突出，其缺點(diǎn)如下:(1) 法蘭式液位變送器需要保溫，施工及維護(hù)工作量較大;(2) 吹氣式用的吹氣管要特殊訂貨，且還要定期更換，維護(hù)工作量較大；吹氣式要消耗儀表氣，有能耗；它還需要敷設(shè)氣源管，安裝及維護(hù)工作量較大。這一系列問題的解決有待于新的測量方法的消滅。從上世紀(jì)八十年月開頭，一些發(fā)達(dá)國家就借助微電子、計(jì)算機(jī)、光纖、超聲波、傳感器等高科技的爭辯成果，將各種新技術(shù)、新方法應(yīng)用到儲(chǔ)罐測量領(lǐng)域。電子式測量方法便是其中的重要成果之一。在電子式液位測量方法中，有很多新的測量原理，包括壓電式、應(yīng)變式、雷達(dá)式、超聲波式、浮球式、電容式、磁致伸縮式、伺服式

17、、混合式等二十多種測量技術(shù)。由于該方法測量精度高，牢靠性強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長，安裝維護(hù)簡潔，因而正在逐步取代舊的機(jī)械式液位測量方法。據(jù)202年美國市場調(diào)查結(jié)果表明，電子式測量儀的使用率占市場的76%左右，機(jī)械式僅占15%。用于儲(chǔ)罐液位測量的眾多電子式技術(shù)中，壓電式、超聲波式、應(yīng)變式、浮球式、電容式五種測量技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，約占總數(shù)的60%以上。其中，超聲波式測量技術(shù)的應(yīng)用份額估計(jì)在2007年占到最大。超聲波液位測量有很多優(yōu)點(diǎn):它不僅能夠定點(diǎn)和連續(xù)檢測液位，而且能夠便利地供應(yīng)遙控或遙控所需的信號(hào)。與放射性技術(shù)相比，超聲技術(shù)不需要防護(hù)。與目前的激光測量液位技術(shù)相比，超聲方法比較簡潔而且價(jià)格較低。一般說來

18、，超聲波測位技術(shù)不需要有運(yùn)動(dòng)的部件，所以在安裝和維護(hù)上有很大的優(yōu)越性。特殊是超聲測位技術(shù)可以選用氣體、液體或固體來作為傳聲媒質(zhì)，因而有較大的適應(yīng)性。所以在測量要求比較特殊，一般測位技術(shù)無法接受時(shí)，超聲測位技術(shù)往往仍能適用。當(dāng)然各種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在特定的場合，某種方法很可能比超聲方法更為有效或經(jīng)濟(jì)。例如，在測量要求比較一般時(shí)，機(jī)械浮子方法就比超聲方法更加經(jīng)濟(jì);在精度要求特殊高的某些狀況下，光學(xué)測距或激光測距可能比超聲方法更為精密。1.3 國內(nèi)外超聲波測距方面的爭辯現(xiàn)狀 隨著超聲波技術(shù)爭辯的不斷深化，再加上其具有的高精度、無損、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，超聲波的應(yīng)用變得越來越普及，依據(jù)超聲波原理制成的

19、測量儀器也越來越多。國內(nèi)外對超聲波測距儀爭辯，主要在大量程測距、高精度測距以及測距儀的智能化和網(wǎng)絡(luò)化等幾個(gè)方向。 澳大利亞HAWK公司HPAWK系列產(chǎn)品使超聲波測距技術(shù)有了重大的突破，她不僅拓寬了擦、超聲波測距技術(shù)的應(yīng)用場合（適用極惡劣的工作環(huán)境），而且適用智能調(diào)整技術(shù)，大大提高了超聲波產(chǎn)品的牢靠性及性能指標(biāo)，讓用戶使用無后顧之憂。智能的全自動(dòng)調(diào)整發(fā)波頻率，自動(dòng)的溫差補(bǔ)償功能使其工作更加穩(wěn)定牢靠。HPAWK系列產(chǎn)品還擁有機(jī)敏多樣的通訊方式。可編程故障愛護(hù)模式，它還擁有先進(jìn)的遠(yuǎn)程GSM、CDMA、互聯(lián)網(wǎng)調(diào)試功能，使得用戶隨時(shí)可以得到技術(shù)支持。它以其尖端的技術(shù)穩(wěn)定牢靠的工作質(zhì)量，在化工、電力、冶金

20、、煤礦、輕工、碼頭、汽車等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)在超聲波測距儀的爭辯國內(nèi)相對落后一些，但也消滅了很多功能和性能都很不錯(cuò)的產(chǎn)品，技術(shù)上也有很大的進(jìn)展。不過尖端的產(chǎn)品和技術(shù)都不是應(yīng)用最多的。應(yīng)用最多的就是適用型的技術(shù)和產(chǎn)品，以最簡潔的方式實(shí)現(xiàn)合乎要求的功能。1.4 本文的主要內(nèi)容本文的主要任務(wù)是以單片機(jī)為主把握器，開發(fā)一個(gè)基于超聲波測距的液位監(jiān)控系統(tǒng)，可測量并顯示距離，還可以通過單片機(jī)把握把液位限定在某一范圍內(nèi)，在單片機(jī)把握失效的狀況下發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示工作人員進(jìn)行手動(dòng)把握。爭辯設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：(1)超聲波測距的基本原理與方法(2)超聲波監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)(3)超聲波測距電路的設(shè)計(jì)(4)把握電

21、路設(shè)計(jì)(5)系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)(6)電源電路的設(shè)計(jì)(7)PCB布線及硬件抗干擾設(shè)計(jì)(8)超聲波測距的誤差分析設(shè)計(jì)完成之后供應(yīng)一個(gè)可以應(yīng)用于一般工業(yè)的完整的超聲波液位監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，測量范圍和測量精度滿足一般工業(yè)應(yīng)用需要。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，可以綜合運(yùn)用傳感器、單片機(jī)、電子電路和程序設(shè)計(jì)等方面的學(xué)問，熬煉和提高科研的力量。2 超聲波液位測量的理論基礎(chǔ)2.1 超聲波的定義人們所感覺到的聲音是機(jī)械波傳到人耳引起耳膜振動(dòng)的反應(yīng)，能引起人們聽覺的機(jī)械波頻率在20Hz20kHz，超聲波2是頻率大于20kHz的機(jī)械波。在通常的超聲波測距系統(tǒng)中，用電脈沖激勵(lì)超聲探頭的壓電晶片，使其產(chǎn)生氣械振動(dòng)，這種振動(dòng)

22、在與其接觸的介質(zhì)中傳播，形成超聲波。2.2 超聲波的物理特性2.2.1 超聲波的類型依據(jù)波動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的不同關(guān)系，可將波動(dòng)分為多種波型，在超聲波檢測中主要應(yīng)用的波型有縱波、橫波、表面波(瑞利波)和蘭姆波。本文主要應(yīng)用的是超聲縱波。2.2.2 超聲波的傳播在超聲波1傳播過程中，被超聲所布滿的空間稱為超聲場。與超聲波的波長相比，假如超聲場很強(qiáng)，這時(shí)超聲波就像處在一種無限的媒介中，超聲波自由地向外集中；反之，假如超聲波的波長與相鄰媒介的尺寸相近，則超聲波受界面限制不能自由地向外集中。用來描述超聲場的特征量主要包括:聲速、聲壓、聲強(qiáng)以及媒介的特征阻抗等等:超聲場的物理性質(zhì)主要有:反射

23、與折射、衰減與吸取、疊加與干涉等。由于超聲波也是一種聲波，超聲波在媒質(zhì)中傳播的速度和媒質(zhì)的特性有關(guān)。理論上，在13的海水里聲音的傳播速度為1500m/s。在鹽度水平為35%，深度為0m，溫度為0的環(huán)境下，聲波的速度為1449.3m/s。聲音在25空氣中傳播速度的理論值為344m/s,這個(gè)速度在0時(shí)降為334m/s。聲波傳輸距離首先和大氣的吸取性有關(guān)，其次溫度、濕度、大氣壓也是其中的因素，而這些因素對大氣中聲波衰減的效果比較明顯。溫度是和其他常數(shù)一樣打算聲音速度的其次因素。它和溫度的關(guān)系可以用以下公式來表示:C=331.45+0.61T(米/秒)。在使用時(shí)，假如溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不

24、變的。假如測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波來回的時(shí)間，即可求得距離，這就是超聲波測距系統(tǒng)的機(jī)理。2.3 超聲波液位測量原理超聲波液位測量15其實(shí)就是要測量超聲波測距儀到頁面的距離，假如超聲波測距儀安裝在底部，測得的距離即為液位高度，假如超聲波測距儀安裝在液面上方，需要通過換算來算得液位高度（液罐總高度減去測得的距離即為液位高度）。本文選擇把測距儀安裝在液面上面，測距儀安裝相對便利些。2.4 超聲波測距原理2.4.1 超聲波回波檢測法超聲波測距的方法有多種，如相位檢測法、聲波幅值檢測法和來回時(shí)間檢測法。相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限:聲波幅值法易

25、受反射波的影響。在超聲檢測技術(shù)，特殊是超聲測量技術(shù)中使用最廣泛的是超聲波回波檢測法，通過測量超聲波經(jīng)反射放大后到達(dá)接收端的時(shí)間與放射時(shí)間之差，實(shí)現(xiàn)距離測量，稱為TOF(Time of Flight)方法，也叫渡越時(shí)間法。渡越時(shí)間法實(shí)現(xiàn)簡潔，被廣泛的應(yīng)用于聲學(xué)測距系統(tǒng)。它的原理是：超聲波放射器發(fā)出單個(gè)或一組超聲波脈沖，在放射時(shí)刻同時(shí)計(jì)時(shí)器開頭計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中遇到被測目標(biāo)，經(jīng)過反射到達(dá)超聲波接收端，此時(shí)停止計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，得到的時(shí)間t就是超聲波在放射器和被測目標(biāo)之間來回傳播的時(shí)間。2.4.2 放射脈沖波形超聲測距常用的放射脈沖波形如圖2-1所示有:單個(gè)尖脈沖、衰減振蕩脈沖、窄等幅波列脈沖

26、和寬等幅波列脈沖。由于媒介中超聲波的衰減系數(shù)是頻率的函數(shù)，同一放射的脈沖波中不同頻率成分的波將以不同的群速度傳播，這使得脈沖波形將隨著傳播距離的增大而發(fā)生畸變，并且這種畸變程度隨距離的增加而變得顯著。圖2.1 超聲波測距常用放射脈沖波形在要求辨別力較高和盲區(qū)較短的超聲測量技術(shù)中，一般使用寬度較窄的脈沖波。但脈沖越窄，則頻譜重量越豐富，波形畸變越嚴(yán)峻。在要求傳播距離較遠(yuǎn)的超聲測量技術(shù)中，則傾向接受較寬的等幅脈沖波。由于維持振動(dòng)的周期數(shù)較多寬等幅脈沖波的頻譜重量較純些、能量較大、畸變較小，所以適合于傳播較遠(yuǎn)的距離。2.4.3 超聲波渡越時(shí)間的計(jì)量方法分析依據(jù)超聲波測距的原理16，放射換能器發(fā)出的超

27、聲波，在媒介中傳播到物體表面，經(jīng)過反射后再通過媒介返回到接收換能器，通過測量超聲波從放射到接收所需的時(shí)間(t)，依據(jù)媒介中的聲速(v)，就能計(jì)算出從換能器到物體表面之間的距離(L)。被測距離的表達(dá)式： （式2.1）由上式計(jì)算出測量誤差： （式2.2）式中 ，-測距誤差；-聲速；t-時(shí)間測量誤差；-聲速誤差 。假如要求測量誤差小于0.01米，由于超聲波在20時(shí)的速度為344m/s，忽視聲速誤差，則: （式2.3）明顯直接測量的方法是行不通的，所以接受脈沖計(jì)數(shù)的方法間接測量被測時(shí)間，就可以滿足高精度要求。2.5 超聲波接收放射裝置以超聲波為檢測手段，包括放射超聲波和接收超聲波，并將接收的超聲波轉(zhuǎn)換

28、成電量輸出的裝置稱為超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。常用的超聲波傳感器有兩種，即壓電式超聲波傳感器域稱壓電式超聲波探頭)和磁致式超聲波傳感器。本論文接受的是壓電式超聲波傳感器，主要由超聲波放射器(或稱放射探頭)和超聲波接收器(或稱接收探頭)兩部分組成，它們都是利用壓電材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應(yīng)進(jìn)行工作的。利用逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波，以此作為超聲波的放射器。而利用正壓電效應(yīng)將接收的超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以此作為超聲波的接收器。一般壓電式超聲波換能器有兩個(gè)共振頻率:低頻共振頻率叫串聯(lián)共振頻率()，此時(shí)阻耗(R)最小，用于發(fā)送超聲波;高頻的

29、共振頻率稱為逆共振頻率(a)，主要是產(chǎn)生共振，用于接收超聲波。而在串聯(lián)共振頻率()處發(fā)送靈敏度最高，在逆共振頻率(a)處接收靈敏度最高。所以選用一對超聲波換能器，使其效率最高。超聲波傳感器產(chǎn)生振蕩的方法很多，主要有以下幾種:(1)由外部電路產(chǎn)生振蕩，如NE555低頻振蕩器調(diào)制40kH之的高頻信號(hào)，高頻信號(hào)通過超聲波傳感器以聲能形式輻射出去。(2) 使用工業(yè)用小功率超聲波收發(fā)把握集成電路LM1812驅(qū)動(dòng)發(fā)送超聲波傳感器振蕩。(3) 接受單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器或直接使用程序產(chǎn)生固定的脈沖，通過放大處理后驅(qū)動(dòng)發(fā)送超聲波傳感器產(chǎn)生超聲波.3 超聲波液位監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)放射驅(qū)動(dòng)超聲波

30、接收處理單片機(jī)LED顯示把握鍵 盤溫度傳感器圖3.1 液位監(jiān)測系統(tǒng)框圖報(bào)警電路把握電路本文設(shè)計(jì)的超聲波液位監(jiān)控系統(tǒng)工作原理框圖如圖3-1所示。該系統(tǒng)由AT89C2051 單片機(jī)1、超聲波放射電路、接收放大電路、環(huán)境溫度采集電路、報(bào)警電路、把握鍵盤、把握電路及顯示電路組成。AT89C2051 單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，協(xié)調(diào)各部件的工作。放射驅(qū)動(dòng)模塊振蕩源和放大驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)把握放射模塊產(chǎn)生40kHz的頻率信號(hào)來驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器，每次放射包含若干個(gè)脈沖（放射持續(xù)約0.15ms），當(dāng)?shù)谝粋€(gè)超聲波脈沖放射后，計(jì)數(shù)器開頭計(jì)數(shù)，在檢測到第一個(gè)回波脈沖的瞬間，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，這樣就能夠得到從放射到接收的

31、時(shí)間t；溫度采集電路也將現(xiàn)場環(huán)境溫度數(shù)據(jù)采集送到單片機(jī)中，供應(yīng)計(jì)算距離時(shí)對超聲波傳播速度的修正。最終單片機(jī)利用公式s = 12vt和v = 331.5 + 0.607T計(jì)算出被測距離，然后與系統(tǒng)預(yù)設(shè)距離比較，假如小于預(yù)設(shè)最低液位或者大于預(yù)設(shè)最高液位，單片機(jī)進(jìn)行液體流入流出自動(dòng)把握；當(dāng)液位變化過快或者其他單片機(jī)無法進(jìn)行液位把握的狀況下，單片機(jī)啟動(dòng)報(bào)警電路通知工作人員進(jìn)行人為干預(yù)。完成這些步驟進(jìn)行其次次超聲波放射。在這過程中單片機(jī)顯示電路不斷的更新顯示的液位值。其中把握鍵盤可以把握系統(tǒng)的液位變化范圍（最高液位h1和最低液位h2）和報(bào)警參數(shù)h（超出極限低液位或極高液位認(rèn)為單片機(jī)不能完成自動(dòng)把握）。3

32、.2 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.2.1 超聲波頻率的選擇超聲波發(fā)散角隨頻率14的增加而增加，這樣使用雙探頭時(shí)將會(huì)有更多的繞射波被接受，所以超聲波頻率不易太高；超聲波測距的有效距離與超聲波的頻率成反比，頻率越低有效距離越大，40Hz的超聲波一般有效測距范圍為610米，超聲波測距精度和超聲波頻率成正比，因此頻率過低會(huì)影響測距精度，依據(jù)一般工業(yè)需要，結(jié)合其它因素，本系統(tǒng)接受40 KHz左右的頻率。3.2.2 單雙探頭的選擇假如使用單超聲波探頭，將會(huì)影響最小測量距離，而且可能會(huì)在轉(zhuǎn)換時(shí)有噪聲產(chǎn)生。因此本系統(tǒng)接受收發(fā)分別雙超聲波探頭。3.2.3 超聲波放射電路（1）超聲波放射電路功能放射電路目的:為超

33、聲波放射器供應(yīng)它所需要的脈沖電信號(hào)依據(jù)電路需要，放射電路滿足下列要求: 振蕩電路振蕩頻率可調(diào) 驅(qū)動(dòng)力量較高 I/O口把握口（2）超聲波振蕩電路當(dāng)加載在超聲波傳感器15的兩端的信號(hào)頻率與其固有頻率為同一頻率時(shí)，發(fā)生共振，電信號(hào)電能能高效率的轉(zhuǎn)化為機(jī)械聲波機(jī)械能。一般廠家生產(chǎn)的超聲波傳感器標(biāo)識(shí)的固有頻率是40KHz，實(shí)際有偏差，如40士0.5KHz。故設(shè)計(jì)可調(diào)頻率振蕩電路，以便將信號(hào)頻率調(diào)到超聲波傳感器的固有頻率上。震蕩電路有多種設(shè)計(jì)方案，方案選擇如下:方案一：利用非門或與非門和電阻一起構(gòu)成振蕩電路，如圖3.2所示，圖3.2 非門和電阻、電容組成的振蕩電路這個(gè)電路組成的是最簡潔的振蕩器，這種振蕩器

34、特點(diǎn)是:T(1.42.3)RC，且電源波動(dòng)將使頻率不穩(wěn)定，適合小于100KHz的低頻振蕩狀況。此振蕩是上電振蕩，不便利把握。方案二：接受兩三極管和電阻電容構(gòu)成的振蕩器如圖3-3所示，方案三：LC三點(diǎn)振蕩電路如圖3.4所示，方案四：555芯片組成振蕩電路，如圖3.5所示。555芯片振蕩電路，外圍元件少，電路簡潔，振蕩頻率可調(diào)，可產(chǎn)生方波和三角波，可調(diào)整波形占空比，在很多電路中都用到，如圖3.5所示。上面幾個(gè)振蕩電路都是很有用的電路，外圍元件少，電路簡潔，芯片驅(qū)動(dòng)力量大，振蕩輸出的信號(hào)為方波信號(hào)。考慮系統(tǒng)需要和便利，本文中的振蕩電路選方案四，用555芯片和外圍元件構(gòu)成振蕩電路，此電路穩(wěn)定且易把握。

35、圖 3.3 三極管和電阻電容構(gòu)成的振蕩器圖3.4 LC三點(diǎn)振蕩電路圖 3.5 555芯片組成振蕩電路本文中接受的555芯片振蕩電路, 頻率的計(jì)算如下：RA =1.5K、 RB=15K、 C=1000pFTL = 0.69x RBx C= 0.69x15x103x1000x 10-12= 10secTH=0.69 x(RA + RB)x C= 0.69 x 16.5 x 103 x 1000 x 10-12= 11secf = 1/(TL + TH)= 1/(10.35 + 11.39) x 10-6)= 46.0 KHz （3）超聲波驅(qū)動(dòng)電路原理圖驅(qū)動(dòng)電路3目的:為超聲波放射器供應(yīng)足夠功率的脈

36、沖信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路要求產(chǎn)生出具有肯定功率，肯定脈沖寬度和肯定頻率的超聲電脈沖去激勵(lì)放射器，由放射器將電能轉(zhuǎn)換為超聲機(jī)械波機(jī)械能。驅(qū)動(dòng)電路有幾種方案，如下：接受專用芯片驅(qū)動(dòng)。由分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路，其價(jià)格廉價(jià)，元件一般，調(diào)試便利。接受變壓器提升電壓，增加驅(qū)動(dòng)力量。接受非門并接利用芯片的驅(qū)動(dòng)力量。聲波在空氣中傳播受空氣介質(zhì)影響，距離越大衰減越大。為能接收遠(yuǎn)距離得回波，實(shí)行有效措施有:增加驅(qū)動(dòng)功率，減小聲波頻率。本文接受變壓器升壓增加驅(qū)動(dòng)力量。整個(gè)放射電路由555振蕩電路、晶體管放大電路、變壓器以及壓電超聲波傳感器組成17。40kHz振蕩信號(hào)由555集成塊和四周電路產(chǎn)生,然后送至放大電路驅(qū)動(dòng)壓電傳感

37、器發(fā)出一系列的脈沖群,每一個(gè)脈沖群持續(xù)時(shí)間大約為0.15ms 左右。信號(hào)經(jīng)過三級(jí)管放大,再經(jīng)過阻抗匹配電路即變壓器(變壓器輸入輸出比110 ) 后,驅(qū)動(dòng)超聲波放射頭,放射換能器兩端就加上了高電壓,內(nèi)部的壓電晶片開頭震驚,經(jīng)過壓電換能器將發(fā)出40kHZ的脈沖超聲波。具體電路如圖3.6所示。圖 3.6 超聲波放射電路3.2.4 超聲波的接收和處理單元 (1)超聲波接收電路功能依據(jù)電路需求，需要接收放大電路滿足以下要求:微弱信號(hào)放大，放大倍數(shù)要求從mV到V。波形整形。如圖3.7所示，超聲波接收器13將接收到回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)(正弦波)，信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)放大以后，被送入電壓比較器進(jìn)行比較，電壓比較器輸

38、出的方波信號(hào)直接輸入INT0中斷口，該低電平作為AT89c51外部中斷0的中斷信號(hào)使AT89C51產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中停止計(jì)數(shù)器T0的計(jì)時(shí)，并計(jì)算出有關(guān)數(shù)據(jù)。由此可見，接收電路完成了超聲波回波信號(hào)的換向識(shí)別、轉(zhuǎn)換、信號(hào)的放大和整形以及產(chǎn)生中斷信號(hào)等功能。如圖3.7進(jìn)行波形處理。圖3.7 接收電路信號(hào)變化關(guān)系圖（2）超聲波接收電路微弱信號(hào)需要放大整形，因此接收部分電路主要由放大電路、電壓比較電路構(gòu)成。依據(jù)所用的T/R40-16型超聲波傳感器的資料以及在試驗(yàn)中所觀看到的現(xiàn)象，超聲波放射器在放射超聲波時(shí)，有一部分聲波從放射器直接傳到接收器，這部分信號(hào)直接加到回波信號(hào)中，干擾回波信號(hào)的檢測。此問

39、題在軟件中處理。超聲波接收電路將接收換能器輸出的微弱信號(hào)，進(jìn)行濾波、放大、檢波、整形，來得到大幅值電信號(hào)，供單片機(jī)INT0端口辨識(shí)。接收電路可接受新產(chǎn)品專用集成電路，也可用傳統(tǒng)的濾波、放大、檢波、整形的電路。過去均接受分立元件構(gòu)成，現(xiàn)在可以用專用超聲波接收集成電路來代替。還可以使用價(jià)格廉價(jià)的極一般的Mpc08C作為超聲波的放大電路，接受獨(dú)特的連接方式，可獲得格外好的應(yīng)用效果。通過比較幾個(gè)電路，用集成芯片當(dāng)然能簡潔快捷，外圍元件少，但是通過多級(jí)運(yùn)放作為放大電路能轉(zhuǎn)變放大倍數(shù)，能適應(yīng)小信號(hào)的采集。綜合因素考慮，本論文中接受圖3.8所示的電路，即10接受運(yùn)算放大器TL084CN構(gòu)成放大電路:當(dāng)頻率為

40、40KHz時(shí)，理論上極限放大約1000倍，但實(shí)際工作中不行能讓放大器工作于極限狀態(tài)，放大倍數(shù)過高，易產(chǎn)生自激振蕩。因此接受兩極放大，每級(jí)放大倍數(shù)45.5倍。 放大電路兩級(jí)放大，放大倍數(shù)分別為45.545.5。 在此電路中R108并接接收器兩端，其目的取微弱信號(hào)為電壓信號(hào)，供放大電路放大，放大電路的輸入阻值為18M，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100K，靈敏度高，放大電壓幅值為2.5士1V,士1V隨距離遠(yuǎn)近而變化。 C108連接前后兩極放大，阻兩極間直流，通兩極間溝通。 運(yùn)放芯片接受TL084，供電電壓為9V，單電壓供電。 在接收器的輸入端接入2.5V是為了將微弱信號(hào)加載在2.5V使信號(hào)更有利于放大，除去不必要的干

41、擾以及比較電路的設(shè)計(jì)。圖3.8 由TL084集成運(yùn)放兩級(jí)放大接收電路比較電路目的是將mV級(jí)的微弱信號(hào)放大后的V級(jí)信號(hào)整形成能為INT0辨識(shí)的脈沖信號(hào)，本文是下降沿引起中斷。依據(jù)硬件電路的設(shè)計(jì)思想，要將回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU識(shí)別的凹凸中斷信號(hào)，所以在對回波信號(hào)(正弦波)經(jīng)過兩次放大以后，需要將正弦波整形成方波，于是后面接了一個(gè)電壓比較電路?？紤]輸入頻率為40KHz，接受了集成電壓比較器LM393。LM393具有低偏置電流和失調(diào)電流(典型值分別為100nA和6nA)，其響應(yīng)速度為200ns?？捎脝坞娫垂╇?如+5V)，也可用雙電源供電(如12V)。在本系統(tǒng)中接受了+5V單電源供電。通過試驗(yàn)觀看，LM

42、393輸出信號(hào)符合設(shè)計(jì)要求，單片機(jī)INT0端口識(shí)別引腳1處標(biāo)準(zhǔn)下降沿，具體電路如圖3.9所示。圖3.9 LM393構(gòu)成比較電路如圖3.9所示，放大后的信號(hào)由LM393第2腳進(jìn)入，在第3腳是+2.5V有一個(gè)電容電阻接入的比較基準(zhǔn)電壓，由于R2電阻可調(diào)，4即依據(jù)輸入的信號(hào)可以調(diào)整基準(zhǔn)電壓?？梢杂行У胤乐骨_。LM393是+9V(可調(diào))供電，需要在輸出端口接上一個(gè)上拉電阻R3，該電阻由+5V供電，將+9V高電平拉低到+5V高電平，供單片機(jī)INTO端口識(shí)別。 完整的超聲波接收和處理電路，如圖3.10所示。3.2.5 溫度補(bǔ)償單元（1）補(bǔ)償目的聲波在介質(zhì)中的速度受介質(zhì)、介質(zhì)溫度影響。在本課題中，介質(zhì)是空

43、氣，空氣顆粒較小，對超聲波衰減影響較小，忽視其帶來的影響，但空氣溫度變化影響較大，不容忽視。圖3.10 超聲波的接收和處理電路（2）DS18B20簡介DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比, 他能夠直接讀出被測溫度并且可依據(jù)實(shí)際要求通過簡潔的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)表方式。可以分別在93175ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量, 并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線(單線接口) 讀寫, 溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線, 總線本身也可以向所掛接的DS18 B20供電, 而無需額

44、外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡潔, 牢靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、辨別率等方面較DS1820 有了很大的改進(jìn), 給用戶帶來了更便利的使用和更令人滿足的效果11。DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：DS18B20接受3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝, 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3.11所示。 64b閃速ROM 的結(jié)構(gòu)如下:8b檢驗(yàn)CRC48b序列號(hào)8b工廠代碼（10H）MSB LSBMSB LSBMSB LSB圖3.11DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖開頭8位是產(chǎn)品類型的編號(hào), 接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào), 共有48 位, 最終8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼, 這也是多個(gè)DS18B20

45、可以接受一線進(jìn)行通信的緣由。 非易市失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH 和TL，可通過軟件寫入用戶報(bào)警上下限。 高速暫存存儲(chǔ)器DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器12包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM。后者用于存儲(chǔ)TH , TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM ,經(jīng)校驗(yàn)后再傳給E2RAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個(gè)字節(jié), 他的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換辨別率,DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的辨別率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如下:TMR1R011111低5位始終都是1, TM是測試模式位, 用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20 出廠時(shí)該

46、位被設(shè)置為0, 用戶不要去改動(dòng), R1和R0打算溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù), 即是來設(shè)置辨別率, 如表3.1所示(DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12 位)。表3.1 R1和R0模式表R1R0辨別率辨別率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms009位93.750110位187.51011位275.001112位750.00由表3.1可見, 設(shè)定的辨別率越高, 所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長。因此, 在實(shí)際應(yīng)用中要在辨別率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高速暫存存儲(chǔ)器除了配置寄存器外, 還有其他8個(gè)字節(jié)組成, 其安排如下所示。其中溫度信息(第1,2字節(jié))、TH 和TL 值第3, 4字節(jié)、第68 字節(jié)未用,表現(xiàn)為全規(guī)律1; 第9字節(jié)讀出

47、的是前面全部8 個(gè)字節(jié)的CRC 碼, 可用來保證通信正確。表3.2溫度低位溫度高位T HTL配置保留保留保留8 位CRCLSBMSB當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后, 開頭啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1, 2 字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù), 讀取時(shí)低位在前, 高位在后, 數(shù)據(jù)格式以010625。LSB形式表示。溫度值格式如下:232221202-12-22-32-4MSBLSB SSSSS262524MSBLSB對應(yīng)的溫度計(jì)算: 當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí), 直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S= 1時(shí), 先將補(bǔ)碼變換為原碼,再計(jì)算十

48、進(jìn)制值。表3.2是對應(yīng)的一部分溫度值。DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后, 就把測得的溫度值與TH , TL作比較, 若T TH 或T TL , 則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位, 并對主機(jī)發(fā)出的告警搜尋命表3.2部分溫度值溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+ 12500000111 01000007D0H+ 25.062500000001 100100010191H+ 0.500000000 000010000008H000000000 000000000000H- 0.511111111 11111000FFF8H- 25.062 511111110 01101111FE6FH-5511111100 10

49、010000FC90H令作出響應(yīng)。因此, 可用多只DS18B20 同時(shí)測量溫度并進(jìn)行告警搜尋。DS18B20與單片機(jī)的接口電路見圖3.13圖 3.13 DS18B20與單片機(jī)的接口3.2.6 顯示電路設(shè)計(jì)顯示模塊使用靜態(tài)顯示，這樣可以提高單片機(jī)工作效率，同時(shí)提高顯示亮度，在室外使用時(shí)便利使用者讀取數(shù)據(jù)。所謂靜態(tài)顯示，就是8當(dāng)顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。例如7段顯示器的a、b、c、d、e、f段導(dǎo)通，g、dp段截止，則顯示0。這種顯示方法的都需要有一個(gè)8位輸出口把握。對于51單片機(jī)，可以在并行口上擴(kuò)展多片鎖存器74LS573作為靜態(tài)顯示器接口,但這樣做相對麻煩一些，本系統(tǒng)直

50、接用四個(gè)I/O口連接LED的片選端口。靜態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流肯定的狀況下顯示器的亮度高，把握系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，單片機(jī)才執(zhí)行一次顯示子程序，這樣大大節(jié)省了單片機(jī)CPU的時(shí)間，提高了單片機(jī)的工作效率；缺點(diǎn)是位數(shù)多時(shí)，硬件開銷太大。因此靜態(tài)顯示適合顯示亮度要求高、位數(shù)不多的狀況下使用13。 本設(shè)計(jì)中的顯示電路如圖3.10。其中七位段碼由單片機(jī)P0口經(jīng)過鎖存器供應(yīng)。片選信號(hào)由單片機(jī)的P1.4P1.7四個(gè)I/O口供應(yīng)。圖3.10 顯示電路3.2.7 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤接受44矩陣式鍵盤，接單片機(jī)P2口，由程序掃P2口推斷按下的是那個(gè)位置的鍵，然后查詢鍵

51、值表，執(zhí)行相應(yīng)的功能。圖 3.12 鍵盤把握電路3.2.8 電磁閥把握電路設(shè)計(jì)液體由管道經(jīng)過電磁閥注入，系統(tǒng)通過把握電磁閥4來把握液體的注入。把握信號(hào)來自單片機(jī)的P1.6引腳，經(jīng)過三極管放大來驅(qū)動(dòng)繼電器，電磁閥由繼電器直接把握。具體電路如圖3.11所示。圖3.11 電磁閥把握電路其中R2、R3為限流電阻，防止三極管燒壞；LED為繼電器工作指示燈；二極管D1起到愛護(hù)繼電器線圈的作用；R4、C4和R5共同起到消退繼電器斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧。3.2.9 報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警電路由一個(gè)蜂鳴器組成，由單片機(jī)的P2.4腳把握，經(jīng)過三極管放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。測量的距離超出設(shè)定的距離后由程序?qū)纹瑱C(jī)的P2.4置1，蜂鳴器

52、開頭發(fā)聲。3.2.10 系統(tǒng)把握單元把握單元由單片機(jī)AT89C51和四周器件構(gòu)成。AT89C51是一個(gè)2k字節(jié)可編程EPROM的高性能微把握器。它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51的指令和引腳兼容，因而是一種功能強(qiáng)大的微把握器【9】，它對很多嵌入式把握應(yīng)用供應(yīng)了一個(gè)高度機(jī)敏有效的解決方案。AT89C51有以下特點(diǎn)：2k字節(jié)EPROM、128字節(jié)RAM、15根I/O線、2 個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、1個(gè)全雙向的串行口、并且內(nèi)含精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，具有4.25V至5.5V的電壓工作范圍和12MHz/24MHz工作頻率，同時(shí)還具有加密陣列的二級(jí)程序存儲(chǔ)器加鎖、掉電和時(shí)鐘電路等。此外，A

53、T89C51還支持二種軟件可選的電源節(jié)電方式。空閑時(shí)，CPU停止，而讓RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)連續(xù)工作?？傻綦姳４鍾AM的內(nèi)容，但可使振蕩器停振以禁止芯片全部的其它功能直到下一次硬件復(fù)位。AT89C51有2個(gè)16位計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器寄存器Timer0 和Timer1。作為一個(gè)定時(shí)器，每個(gè)機(jī)器周期寄存器增加1，這樣寄存器即可計(jì)數(shù)機(jī)器周期。由于一個(gè)機(jī)器周期有12個(gè)振蕩器周期，所以計(jì)數(shù)率是振蕩器頻率的1/12。作為一個(gè)計(jì)數(shù)器，該寄存器在相應(yīng)的外部輸入腳P3.4/T0和P3.5/T1上消滅從1至0的變化時(shí)增1。由于需要二個(gè)機(jī)器周期來辨認(rèn)一次1到0的變化，所以最大的計(jì)數(shù)率是振蕩器頻率的1/24，

54、可以對外部的輸入端P3.2/INT0和P3.3/INT1編程，便于測量脈沖寬度的門。充分利用AT89C51的片內(nèi)資源，即可在很少外圍電路的狀況下構(gòu)成功能完善的液位監(jiān)控系統(tǒng)。C1、C2、Y4組成時(shí)鐘電路，為單片機(jī)1工作供應(yīng)時(shí)鐘脈沖。R1、C1、S1共同組成復(fù)位電路。P3.0與DS18B20相連，通過程序把握，完成與DS18B20的通信和對DS18B20的把握。P1.7接放射電路的把握信號(hào)接口，有單片機(jī)程序把握P1.7的電平來完成對放射電路的把握。P3.2與接收電路的輸出電平接口相連，當(dāng)接收電路輸出低電平的時(shí)候，P1.7引發(fā)中斷。P0口接的是顯示電路。P1.6接一個(gè)開關(guān)，單片機(jī)程序通過查詢P1.6

55、來把握系統(tǒng)的工作和停止。P0口為顯示數(shù)據(jù)接口，P1.0P1.3為LED片選信號(hào)接口，通過程序來選中其中一個(gè)LED芯片。P1.5為電磁閥把握接口，通過程序把握P1.5的電平來把握電磁閥的打開和關(guān)閉。P1.4為報(bào)警電路接口，P1.4高電平啟動(dòng)報(bào)警電路，低電平關(guān)閉報(bào)警電路停止報(bào)警。P2口為鍵盤接口，通過軟件掃描P2口，再查詢鍵值表，然后再執(zhí)行相應(yīng)的程序來完成鍵盤相應(yīng)的功能。圖 3.12 系統(tǒng)把握模塊3.3 電源電路的設(shè)計(jì)3.3.1 直流穩(wěn)壓電源的組成 圖3.12直流穩(wěn)壓電源組成框圖小功率穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成的。 其框圖如圖3.12所示。 (1)電源變壓器：將溝通電網(wǎng)220V溝通電壓變成所需的溝通電壓。變壓過程通常由變壓器來完成，如收錄機(jī)、VCD、黑白電視機(jī)等設(shè)備的電源，大都是用變壓器來降低電網(wǎng)電壓的。 (2)整流器：將工頻溝通電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動(dòng)直流電。整流電路通常有半波整流電路、全波整流、橋式整流電路等，橋式整流較為常用。 (3)濾波器：將脈動(dòng)直流中的溝通成分濾除，削減溝通成分，增加直流成分，常用的濾波電路