1、 单片机原理及系统课程设计单片机原理及系统课程设计 专专 业：业：电气工程及其自动化 班班 级：级： 姓姓 名：名： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2012 2012 年年 7 7 月月 1 1 日日 评语： 平时（40） 修改 （30） 报告 （30） 总成绩 单片机原理及系统课程设计报告 - 1 - 1 1 引言引言 单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和 关注，MCS-51 单片机是各单片机中最为典型和最具代表性的一种。本次设计是基 于 8051 单片机的液位控制器设计，通过外围硬件电路来达到实现控制的目的。该 系统不仅能对液位进行巡回检测、
2、显示和报警，同时也能对液位进行智能控制。 2 2 设计方案及原理设计方案及原理 本设计是采用 8051 单片机为核心芯片，及其相关硬件来实现的水体液位控制 系统，其原理是采用电容式液位传感器对液面进行控制，并把液位状态通过模数 转换器 ADC0809 传到单片机中，再通过 4 位八段 LED 显示器显示出液位的测量 值及报警安全提示，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关水 泵，需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。 3 3 硬件设计硬件设计 3.1 3.1 设计使用芯设计使用芯片片 (1) 核心芯片：8051 单片机 (2) A/D 转换器：ADC0809 芯片 (3) 译码驱动器
3、：MAX7219 芯片 (4) 地址锁存器：74LS373 芯片 (5) 显示器：LED 数码管 3.2 3.2 系统框图系统框图 本设计采用筒式电容传感器采集液位的高度，通过放大电路进行放大，然后 将放大电路输出的模拟量经过 ADC0809 转换成数字量，并把信号送入单片机，通 过单片机控制水泵的运转，显示电路连接于单片机用于显示水位的高度。系统框 图如图 3.1 所示。 单片机原理及系统课程设计报告 - 2 - 图 3.1 系统框图 3.33.3 硬件设计及原硬件设计及原理接线图理接线图 3.3.13.3.1 A/D 模数转换模数转换 本设计采用 A/D 转换器 ADC0809，其数据输出
4、端可以直接与单片机的数据总 线连接。 D 触发器对单片机的频率进行分频作用， 74LS373 用以实现总线的分时复 用。ADC0809 与单片机的接口电路如图 3.2 所示。 图 3.2 ADC0809 与单片机的接口电路 3.3.2 3.3.2 显示电路的设计显示电路的设计 显示电路采用动态显示控制方式， 利用译码驱动显示器件 MAX7219 来完成与 单片机系统的显示接口。用 MAX7219 设计的 LED 显示器动态显示接口电路如图 3.3 所示。 被测物 理量 电容式 传感器 放大，整 流，滤波 A/D 转换 器 单片机 控制设备 显示设备 单片机原理及系统课程设计报告 - 3 - 图
5、3.3 MC14499与单片机的动态显示电路 3.3.33.3.3 键盘电路键盘电路 本设计采用 4 4 矩阵键盘，一共有 16 组情况，实现的方法也是利用单片机的 I/O 口，通过上拉电阻相接，4 4 正好用到了单片机一个端口。采用这种方案既节 约资源又方便，而且能够满足本设计的需要。硬件电路设计图如图 3.4 所示。 图 3.4 键盘与单片机的接口电路 单片机原理及系统课程设计报告 - 4 - 3.3.43.3.4 继电器控制水泵加水电路继电器控制水泵加水电路 该电路由继电器和闭合开关、光电耦合器、电动机、R2、R3、R4 以及 D1、 Q1 等组成。 当水位在低水位或高水位时单片机给 P
6、2.5 送一个低电平导通光电耦合 器然后光电耦合器驱动 Q1 导致继电器闭合从而让 220V 的交流电接通使水泵加 水。继电器控制水泵加水的电路如图 3.5 所示。 图 3.5 继电器控制水泵加水的电路 3.3.53.3.5 报警电路报警电路 当给 P2.6 口一个低电平时，管脚 1 为高电平，三极管导通，蜂鸣器发出报警。 报警电路如图 4.6 所示。 图 3.6 报警电路 单片机原理及系统课程设计报告 - 5 - 4 4 软件设计软件设计 4.1 4.1 主程序主程序设计流程图设计流程图 开始 设定上限、下限高 度、预设初始值 启动A/D转换 测量值高于上限值 测量值低于下限值 测量值与设定值相等 启动水泵 继续供水 是否查看 液位高度 显示液位高度 结束 关闭水泵 停止供水 报警提示 关闭水泵 报警提示 启动水泵供水 Y Y Y Y N N N N 图 4.1 水位检测流程图 单片机原理及系统课程设计报告 - 6 - 4.24.2 矩阵键盘程序设计矩阵键盘程序设计 用 8051 单片机
