1、 1 摘 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 要 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术 ， 拇指 以 AT89C51单片机为核心控制的水箱的水位 ， 拇指 并实现了手动废水排放和手动进水、自动切换功能 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 该系统操作方便、性能良好 ， 拇指 比较符合电厂生产用水系统控制的需要 。 食指 本文还详凌阳， 拇指 凌阳 细的给出了相关的硬件框图和软件流程图 ， 拇指 并编制了该 C语言程序 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 关键词 ： 凌阳， 拇指 凌阳 单片机 凌阳，
2、 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 水位 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 控制 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 目录 凌阳， 拇指
3、 凌阳 一目的意义 3凌阳， 拇指 凌阳 二系统分析设计 3凌阳， 拇指 凌阳 1.系统总体设计 3凌阳， 拇指 凌阳 2.相关器件 3凌阳， 拇指 凌阳 3.相关电路 4凌阳， 拇指 凌阳 4.总体电路 9凌阳， 拇指 凌阳 2 5.部分电路仿真 9凌阳， 拇指 凌阳 三软件设计 12凌阳， 拇指 凌阳 （一）程序流程图 12凌阳， 拇指 凌阳 （二）源程序 15凌阳， 拇指 凌阳 四调试仿真 17凌阳， 拇指 凌阳 五课程设计心得体会 19凌阳， 拇指 凌阳 六期望成绩 19凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 一 目的意义 凌
4、阳， 拇指 凌阳 800立方米由两台给水泵机组、水箱和三只浮球开关组成 ， 拇指 其系 统结构如图： 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 其中 M1、 M2为给水泵机组 ， 拇指 LG、 LD、分别为水位高、水位低、浮球开关 ， 拇指 当水位低低（小于 50开度）时 LDD闭合 ， 拇指 当水位低（小于 75开度）时 LD闭合 ， 拇指 当水位高（大于 90开度）时 LG闭合 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 二系统分析设计 凌阳， 拇指 凌阳 3 1.系统总体设计 凌阳， 拇指 凌阳 本系统分两部分控制水位的高低 ， 拇指 手动不分用于排出废水和需要时快速降低水位 ， 拇指 此时两个电动机一
5、起将水抽出 。 食指 自动部分当水位低于 50%时 ， 拇指 开关 K3开启两个电动机一起工作加水 ， 拇 指 当水达到 70%时 K4一个电动机加水时水位稳定升高 ， 拇指 当水过 90%接近 100%时 K5开启水位稳定降低 。 食指 水位高低以及开关的控制通过传感器开端开关 。 食指 由于传感器模块不能模拟所以本系统仿真时用模拟水箱代替 。 食指 本系统用模拟水箱模拟 。 食指 经过调试系统 ， 拇指 测得以下数据：水位从 50%-70%， 拇指 两台泵运行需要约 10分钟；水位从 70%-90%， 拇指 一台泵运行需要约 15分钟 。 食指 水箱的水位一般保持在 70%-90%。 食指
6、 凌阳， 拇指 凌阳 2相关器件 凌阳， 拇指 凌阳 单片机 AT89C51凌阳， 拇指 凌阳 电动机 MOTOR凌阳， 拇指 凌阳 差动放大器 (TIP32,BC182)凌阳， 拇指 凌阳 LED灯 凌阳， 拇指 凌阳 开关 凌阳， 拇指 凌阳 模拟水箱 凌阳， 拇指 凌阳 3.相关电路 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器 ， 拇指 有时简称为“差放” 。 食指 差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功4 放”）和发射极耦合逻辑电路 凌阳， 拇指 凌阳 (ECL, 凌阳， 拇指 凌阳
7、Emitter 凌阳， 拇指 凌阳 Coupled 凌阳， 拇指 凌阳 Logic) 凌阳， 拇指 凌阳 的 输入级 。 食指 如果Q1 凌阳， 拇指 凌阳 Q2的特性很相似 ， 拇指 则 Va,Vb将同样变化 。 食指 例如 ， 拇指 Va变化 +1V， 拇指 Vb也变化 +1V， 拇指因为输出电压 VOUT=Va-Vb=0V,即 Va的变化与 Vb的变化相互抵消 。 食指 这就是差动放大器可以作直流信号放大的原因 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 若差放的两个输入为 ， 拇指 则它的输出 Vout为： 凌阳， 拇指
8、 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 其中 Ad是差模增益 凌阳， 拇指 凌阳 (differential-mode 凌阳， 拇指 凌阳 gain)， 拇指 Ac是共模增益 凌阳， 拇指 凌阳 (common-mode 凌阳， 拇指 凌阳gain)。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 因此为了提高信 /噪比 ， 拇指 应提高差动放大倍数 ， 拇指 降低共模放大倍数 。 食指 二者之比称做共模仰制比（ CMRR, 凌阳， 拇指 凌阳 common-mode 凌阳， 拇指 凌阳 rejection 凌阳， 拇指 凌阳 ratio） 。 食指 共模放大倍数 AC可用下式求出： Ac=2Rl/2Re
9、凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 凌阳， 拇指 凌阳 (CMRR, 凌阳， 拇指 凌阳 common-mode 凌阳， 拇指 凌阳 rejection 凌阳， 拇指 凌阳 ratio) 凌阳， 拇指 凌阳 衡量差分放大器消除共模信号的能力： 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 由上式可知 ， 拇指 当共模增益 Ac 0时 ， 拇指 CMRR 。 食指 Re越大 ， 拇指 Ac就越低 ， 拇指 因此共模抑制比也就越大 。 食指 因此对于完全对称的差分放大 器来说 ， 拇指 其 Ac
10、 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 0， 拇指 故输出电压可以表示为： 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 所谓共模放大倍数 ， 拇指 就是 Va， 拇指 Vb输入相同信号时的放大倍数 。 食指 如果共模放大倍数为 0， 拇指 则输入噪声对输出没有影响 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 要减小共模放大倍数 ， 拇指 加大 RE就行通常使用内阻大的恒流电路来带替 RE凌阳， 拇指 凌阳 差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广 ， 拇指 只要将差放的一个输入端接地 ， 拇指 即可得到单端输入的放大器 。 食指 很多系统在差分放大器的一个输入端输入反馈5 信 号
11、 ， 拇指 另一个输入端输入反馈信号 ， 拇指 从而实现负反馈 。 食指 常用于电机或者伺服电机控制 ， 拇指 稳压电源 ， 拇指 测量仪器以及信号放大 。 食指 在离散电子学中 ， 拇指 实现差分放大器的一个常用手段是差动放大 ， 拇指 见于多数运算放大器集成电路中的差分电路 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 单端输出的差动放大电路 凌阳， 拇指 凌阳 (不平衡输出 )凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 当 Vo被在 Q1或 Q2的集极 C对地取出时 ， 拇指 凌阳， 拇指 凌阳 称为单端 Single 凌阳
12、， 拇指 凌阳 ended或 不平衡输出Unbalance 凌阳， 拇指 凌阳 Output。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 单端较差动输出之幅度小一倍 ， 拇指 使用单端输出时 ， 拇指 共模讯号不能被抑制 ， 拇指 因 Vi1与 Vi2同时增加 ， 拇指 VC1与 VC2则减少 ， 拇指 而且 VC1=VC2， 拇指 但 Vo 凌阳， 拇指 凌阳 =VC2， 拇指 并非于零 (产生零点漂移 )。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 但是加大 RE阻值可以增大负回输而抑制输出 ， 拇指 并且抑制共模讯号 ， 拇指 因 Vi1=Vi2时 ，拇指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳，
13、拇指 凌阳 Ii1及 Ii2也同时增加 ， 拇指 IE亦上升 而令 VE升高 ， 拇指 这对 Q1和 Q2产生负回输 ， 拇指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 令 Q1和 Q2之增益减少 ， 拇指 即 Vo减少 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 当差动讯号输入时 ， 拇指 Vi1 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 -Vi2， 拇指 IC1增加而 IC2减少 ， 拇指 总电流 IE 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 IC1 凌阳， 拇指 凌阳 + 凌阳， 拇指 凌阳 IC2便不变 ， 拇指 因此 VE也不变 ， 拇指 加大 RE电阻值之电路会将差动讯号放大
14、 ， 拇指 不会对 Q1及 Q2产生负回输及抑制 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 6 使 用恒流源的差动放大器 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 实际上 ， 拇指 RE不能加得太大 ， 拇指 因会使静态之 IC1和 IC2减少 ， 拇指 使 Q1和 Q2得不到适当 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 之偏压或需要很高之电源电压 。 食指 上图 Q3及 Q4为电流镜像恒流源代替电阻 RE， 拇指 使用恒流源可以得到高阻抗及固定电流 ， 拇指 凌阳， 拇指 凌阳 B极因 R1和 R2得到一个固定的偏压 。 食指
15、凌阳， 拇指 凌阳 共模输入时 ， 拇指 Vi1=Vi2， 拇指 因 IE为不变 ， 拇指 IC1和 IC2也不能改变 ， 拇指 故 Vo为零 ， 拇指 而共模信号 被抑制 。 食指 差动输入时 ， 拇指 Vi1=-Vi2， 拇指 虽然 IE为不变 ， 拇指 但 IC1和 IC2也可改变 ， 拇指因 IC1上升而 IC2下降 ， 拇指 凌阳， 拇指 凌阳 故此 Vo不等于零 ， 拇指 而将差动信号放大 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 使用电流镜像作为差动放大器之有源负载 :凌阳， 拇指 凌阳 7 凌 阳， 拇指 凌阳 主动式负载 Active 凌阳， 拇指
16、凌阳 Load 凌阳， 拇指 凌阳 (有源负载 )作用： 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳a)提高 增益： 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 b)减低功率消耗 (相对纯电阻来说 )。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 c)提高差动放大之输出电压 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 凌阳，
17、 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 d)提高共模抑制比 CMRR。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 工作原理： 凌阳， 拇指 凌阳 设 Vi1增加 ， 拇指 则 Vi2减少 (但数量相等 ， 拇指 Vi1 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 Vi2) 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 即差动输入 ， 拇指 则 IC1升而 IC2下降 (并且 ， 拇指 IC1 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 IC2) 凌阳， 拇指 凌阳 因电流镜像原理 ， 拇指 IC4 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳
18、， 拇指 凌阳 IC1 凌阳， 拇指 凌阳 ， 拇指 故此 ， 拇指 Io 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 IC4 凌阳， 拇指 凌阳 IC2 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 IC1 凌阳， 拇指 凌阳 IC2 凌阳， 拇指 凌阳 ( Io 凌阳， 拇指 凌阳 = 凌阳， 拇指 凌阳 2 IC1或 2 IC2) 凌阳， 拇指 凌阳凌阳， 拇指 凌阳 这说明了输出电流是 IC1和 IC2的相差 ， 拇指 即将输出变为具有双端差动输出性能的单端输出 凌阳， 拇指 凌阳 (故对共模讯号之抑制有改善因双端差动输出才能产生消除共模讯号作用 )。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 IC2减
19、少使 Q2之 VCE增加 ， 拇指 使 Vo上升而 IC4增加 ， 拇指 使 Q4之 VCE减少 ， 拇指 这也是使Vo增加 ， 拇指 凌阳， 拇指 凌阳 故此 ， 拇指 Vo上升之幅度是使用电阻为负载之单端输出电压大一倍 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 4.总体电路 凌阳， 拇指 凌阳 8 qqqqX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 6
20、33P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1
21、427U1A T 8 9 C5 1X1CR Y S T A LC13 0 p FC23 0 p FR11 0 kR21 0 0C31uFV C CGNDGNDR31kQ1B C18 2Q2T IP 3 2Q4B C18 2R41kQ3T IP 1 2 2Q5T IP 1 2 2Q6T IP 3 2Q7B C18 2Q8B C18 2R51kR61kR71kQ9B C18 2Q 1 0T IP 1 2 2Q 1 1T IP 1 2 2R81kQ 1 2T IP 3 2Q 1 3T IP 3 2Q 1 4B C1 8 2R91kQ 1 5B C18 2R 1 01k+ 1 2K4K5D1L E D
22、- B IB YD2L E D- B IB YD3L E D- B IB YR 1 12 2 0R 1 22 2 0R 1 32 2 0模拟水箱K0K1K2K3水少与 5 0 % 开通水达到 7 0 % 开通水达到 9 0 % 以上开通手动进水手动放水停止凌阳，拇指 凌阳 5.部分电路仿 真 凌阳， 拇指 凌阳 （ 1） AT89C51凌阳， 拇指 凌阳 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 43
23、5P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 2
24、25P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1X1CR Y S T A LC13 0 p FC23 0 p FR11 0 kR21 0 0C31uFV C CGNDGND凌阳， 拇指 凌阳 (2)信号灯部分 凌阳， 拇指 凌阳 9 进水信号灯L E D - B IB Y出水信号灯L E D - B IB Y停止信号灯L E D - B IB YR 1 12 2 0R 1 22 2 0R 1 32 2 0凌阳， 拇指 凌阳 （ 3） .开关及模拟水箱 凌阳， 拇指 凌阳 qqqqK4K5模拟水箱K0K1K2K3水少与 50 % 开通水达到 70 %
25、开通水达到 90 % 以上开通手动进水手动放水停止凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 （ 4） .差放电路及电动机部分 凌阳， 拇指 凌阳 10 qR31kQ1B C18 2Q2T IP 3 2Q4B C18 2R41kQ3T IP 1 2 2Q5T IP 1 2 2Q6T IP 3 2Q7B C18 2Q8B C18 2R51kR61kR71kQ9B C18 2Q 1 0T IP 1 2 2Q 1 1T IP 1 2 2R81kQ 1 2T IP 3 2Q 1 3T IP 3 2Q 1 4B C1 8 2R91kQ 1 5B C18 2R 1 01
26、k+ 1 2凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 本系统采用 8051单片机 ， 拇指 引脚具体控制如下： 凌阳， 拇指 凌阳 P1口和 P3口为输入输出检测信号和控制信号 。 食指 下面是 8051芯片引脚具体分配： 凌阳， 拇指 凌阳 P3.0：手动进水输入信号 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P3.1：手动排废水转换输入信号 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P3.2：停止入信号 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P3.3：自动进水输入信号 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P3.4: 凌阳， 拇指 凌阳 稳定进水输入信号 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P3.5：稳定抽水入信号 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P0.0: 凌阳， 拇指 凌阳 电机加水提示灯 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P0.1: 凌阳， 拇指 凌阳 电机抽水提示灯 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 P0.2: 凌阳， 拇指 凌阳 电机停止提示灯 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 凌 阳， 拇指 凌阳 三软件设计 凌阳， 拇指 凌阳
