基于STC89C52單片機(jī)的智能水位檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u22187引言 211666第一章緒論 267411.1研究背景及現(xiàn)狀 217481.2章節(jié)安排 3213601.3任務(wù)需求 3307241.4本章小結(jié) 426883第2章水位檢測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 5163852.1總體方案 5108832.2硬件功能模塊 551822.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 6133682.2.2數(shù)據(jù)采集電路 6291772.2.3繼電器驅(qū)動電路 6302.2.4液晶顯示電路 6241032.2.5蜂鳴器報(bào)警電路 6201142.2.6按鍵電路 6127802.3軟件功能模塊 6116482.3.1系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì) 7162702.3.2數(shù)據(jù)采集及顯示子程序設(shè)計(jì) 7230272.3.3按鍵掃描子程序設(shè)計(jì) 7154302.3.4蜂鳴器報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 7223262.4本章小結(jié) 732096第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8122593.1硬件功能模塊 8193323.2最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 8144893.2.1主控器件的選擇與論證 8258873.2.2主控器件介紹 9105433.2.3電路設(shè)計(jì) 10208063.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì) 11185843.3.1方案選擇與論證 11283033.3.2元器件介紹 1222623.3.3電路設(shè)計(jì) 15178303.4電磁繼電器電路設(shè)計(jì) 1670953.4.1方案選擇與論證 1696513.4.2元器件介紹 1636223.4.3電路設(shè)計(jì) 162013.5LCD1602顯示電路設(shè)計(jì) 17100723.5.1方案選擇與論證 17289193.5.2元器件介紹 18292193.5.3電路設(shè)計(jì) 19211713.6蜂鳴器電路設(shè)計(jì) 20190013.6.1電路設(shè)計(jì) 2019673.7本章小結(jié) 2121544第4章軟件系統(tǒng)開發(fā) 22198084.1軟件功能模塊 22159354.2主程序 22114564.3數(shù)據(jù)采集及顯示子程序 23229934.4按鍵輸入子程序 24299684.5蜂鳴器報(bào)警子程序 25223864.6本章小結(jié) 25413第5章系統(tǒng)調(diào)試與測試 2615595.1硬件調(diào)試 26191705.2軟件測試 28133845.3本章小結(jié) 311398第六章總結(jié)與展望 3230056.1總結(jié) 32260206.2展望 32引言隨著科學(xué)技術(shù)的快速更新?lián)Q代，傳感器的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)十分的廣泛，并且已經(jīng)融入到日常生活、工作、科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域中。本文利用壓力傳感器檢測水底承受液體壓力的原理，結(jié)合STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)出一種智能A/D水位檢測器，并且增加了蓄水排水的功能。本設(shè)計(jì)可以更好的理論與實(shí)際聯(lián)系起來，可以廣泛使用于工業(yè)水位的測量與控制。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中利用壓力傳感器以及數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對采集數(shù)據(jù)的多次處理，使得檢測值更加精準(zhǔn)。第一章緒論本章將介紹液位檢測領(lǐng)域的技術(shù)分類和發(fā)展現(xiàn)狀，并且介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的任務(wù)需求，同時(shí)對論文的章節(jié)進(jìn)行了安排。1.1研究背景及現(xiàn)狀在工業(yè)自動化過程控制的應(yīng)用領(lǐng)域，液位測量檢測已經(jīng)逐漸得到了廣泛的高度重視和廣泛應(yīng)用，當(dāng)前現(xiàn)在市場上所需要使用的各種自動液位測量檢測用的傳感器也已經(jīng)是比較多樣化的。比如，對液位傳感器類型進(jìn)行分類劃分后就可以比較細(xì)化的分為自動浮球式檢測裝置、浮筒式檢測裝置、超聲波式的液位檢測傳感器等。這些檢測方式都需要根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、檢測精度、檢測最大量程而分別適用于不同的場合，大多都具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此制造成本普遍偏高。市面上也有很多可以直接使用的液位檢測裝置，例如投入式液位檢測裝置、電容式液位檢測裝置、彈簧式液位檢測器等，但多數(shù)成品檢測器價(jià)格偏高。以上介紹的各種液位檢測器輸出的變量多為電流或者電壓，通過顯示器進(jìn)行讀數(shù)，或者用機(jī)械指針進(jìn)行讀數(shù)。由于液面的上下浮動極易引起讀數(shù)的波動，通過機(jī)械指針的傳感裝置只能運(yùn)用在液面靜止的工作場合，且無法適用在遠(yuǎn)程監(jiān)視方面。本設(shè)計(jì)通過壓力傳感器及ADC0832對數(shù)據(jù)的多次取樣及處理能夠準(zhǔn)確的測量水位，并通過LCD1602液晶顯示，實(shí)現(xiàn)對波動水位的準(zhǔn)確檢測。運(yùn)用傳感器是水位檢測中最常見也是最重要的方法，自動化技術(shù)的發(fā)展離不開傳感器，當(dāng)今傳感器的應(yīng)用十分廣泛已經(jīng)深入到我們的方方面面，包括工作、日常生活、科技等各個(gè)領(lǐng)域，雖然液位檢測系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛了但是如今在我國工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究中占據(jù)了很大的地位。精度的水位檢測報(bào)警系統(tǒng)的價(jià)格都很低，如果被應(yīng)用于民間傳感器產(chǎn)品中，其成本相對較高，一般家庭也承受不起，這就會造成了對使用資源的浪費(fèi)這就需要我們的水位檢測報(bào)警系統(tǒng)更加注重對基礎(chǔ)傳感器的開發(fā)應(yīng)用，降低產(chǎn)品成本，保證平民百姓的實(shí)用性。1.2章節(jié)安排第二章對本篇論文的主要大體設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了敘述。第三章將分模塊對本文所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)思路和方法進(jìn)行詳細(xì)闡述，設(shè)計(jì)中各個(gè)器件使用方案的選擇與辯證論述，各個(gè)元器件功能介紹以及系統(tǒng)中各個(gè)電路模塊的詳細(xì)解釋說明。第四章將詳盡地介紹系統(tǒng)中模擬數(shù)據(jù)采集軟件程序的基本設(shè)計(jì)和應(yīng)用部分，對系統(tǒng)中模擬數(shù)據(jù)采集和模擬器的子程序，按鍵子程序，蜂鳴器報(bào)警子程序以流程圖的方式進(jìn)了詳細(xì)的繪制與說明。第五章主要介紹在系統(tǒng)中對硬件及軟件各個(gè)功能的調(diào)試與測試，以及對數(shù)據(jù)的分析、記錄和總結(jié)。第六章將對水位檢測系統(tǒng)的全部設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行總結(jié)，提出本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在未來將會有怎樣的發(fā)展趨勢、方向與未來展望。1.3任務(wù)需求設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的功能為水位監(jiān)控，為此設(shè)計(jì)需要滿足以下幾點(diǎn)：（1）該設(shè)計(jì)制造成本低廉，能夠適用于普通家庭。（1）能夠顯示裝置能夠?qū)崟r(shí)顯示水位當(dāng)前的狀態(tài)，并具有水位自動控制功能。（3）當(dāng)被測水位的狀態(tài)發(fā)生異常，應(yīng)及時(shí)報(bào)警，給人提示。（2）必須設(shè)計(jì)水泵驅(qū)動電路用于改變?nèi)萜髦械乃?。?）該系統(tǒng)不光具有自動控制功能，還能實(shí)現(xiàn)手動操控。1.4本章小結(jié)本章介紹了智能水位檢測系統(tǒng)的研究背景，以及國內(nèi)外關(guān)于水位檢測研究的發(fā)展現(xiàn)狀，并且介紹了本論文的各個(gè)章節(jié)安排和任務(wù)需求。

第2章水位檢測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第二章將會對水位監(jiān)測控制系統(tǒng)繪制一個(gè)大致的框架，并對本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件方向和軟件方向做一個(gè)簡單的說明，并對各個(gè)模塊的功能做一個(gè)簡單的闡述。2.1總體方案該系統(tǒng)控制管理系統(tǒng)共由硬件程序電路設(shè)計(jì)和軟件應(yīng)用程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分設(shè)計(jì)構(gòu)成，硬件程序電路設(shè)計(jì)分別劃分為七大控制模塊，分別為以單片機(jī)為主的單片機(jī)最小操作系統(tǒng)控制電路、數(shù)據(jù)采集控制電路、繼電器驅(qū)動控制電路、液晶顯示控制電路、蜂鳴器水位報(bào)警信號電路、按鍵控制電路七個(gè)模塊組合而成。軟件系統(tǒng)分為系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)顯示裝置設(shè)計(jì)程序、按鍵掃描裝置設(shè)計(jì)程序、蜂鳴器報(bào)警裝置程序五個(gè)部分。圖2.1是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖。圖2.1總體設(shè)計(jì)框圖此次設(shè)計(jì)的智能AD水位傳感裝置主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)功能：（1）D3B壓力傳感器測量水位高度的方式是通過測量液體最低部壓強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)檢測功能；（2）設(shè)計(jì)并將數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)內(nèi)部程序進(jìn)行處理就可以實(shí)現(xiàn)對模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為高度值的處理。（3）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在有效測量范圍內(nèi)的系統(tǒng)誤差較小，使得系統(tǒng)在0-1m內(nèi)的測量數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確；（4）通過處理使得系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)更加直觀的顯示在液晶顯示器上；2.2硬件功能模塊2.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)就是一個(gè)能使整個(gè)系統(tǒng)正常工作總控制中樞，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU，內(nèi)部允許燒錄程序才能正常運(yùn)作建立起整個(gè)系統(tǒng)，由單片機(jī)的芯片、晶振電路、復(fù)位電路以及上拉排阻等部分構(gòu)成，以STC89C52作為整個(gè)系統(tǒng)的主要控制元器件。2.2.2數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集模塊以D3B壓力傳感器A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832為主要器件，作用是對水位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和轉(zhuǎn)換。D3B壓力傳感器負(fù)責(zé)將水位底部的壓力轉(zhuǎn)換為0~5V的電壓，底部的壓力越大，對應(yīng)轉(zhuǎn)換出來的電壓越大。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832負(fù)責(zé)對壓力傳感器數(shù)據(jù)采集模塊輸出的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，為后面將轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號送到單片機(jī)內(nèi)再轉(zhuǎn)化為模擬信號做準(zhǔn)備。2.2.3繼電器驅(qū)動電路繼電器驅(qū)動模塊由兩個(gè)HK4100F-DC5V-SHG電磁繼電器和兩個(gè)水泵構(gòu)成，每個(gè)電磁繼電器連接一個(gè)水泵，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的蓄水工作和排水工作，可以實(shí)現(xiàn)手動模式下控制兩個(gè)水泵分別工作與自動模式下水位的自動控制。2.2.4液晶顯示電路液晶顯示模塊的主要器件為一塊LCD1602液晶顯示器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較常用的一種顯示屏，能夠顯示系統(tǒng)中需要設(shè)置的上下限水位值、系統(tǒng)手動/自動的工作模式以及容器中的實(shí)時(shí)水位。2.2.5蜂鳴器報(bào)警電路蜂鳴器報(bào)警模塊由一個(gè)蜂鳴器和兩個(gè)報(bào)警指示燈共同組成，當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的水位并不在預(yù)先設(shè)定的水位上下限水位值的范圍時(shí)，蜂鳴器就會自動發(fā)出報(bào)警的聲音，并且相應(yīng)的指示燈會導(dǎo)通點(diǎn)亮，用于及時(shí)提醒操作人員水位的變化。2.2.6按鍵電路按鍵模塊共有五個(gè)按鍵。作用是控制整個(gè)水位檢測系統(tǒng)的各項(xiàng)工作。包括一個(gè)單獨(dú)的復(fù)位按鍵，它是用來恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)原始工作狀態(tài)。四個(gè)功能設(shè)定鍵分別使用于系統(tǒng)的手動/自動模式切換、自動模式上下限水位值切換、操控手動模式下抽水水泵工作和操控手動模式下排水水泵的工作等。2.3軟件功能模塊2.3.1系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)主程序中包含了系統(tǒng)各個(gè)器件狀態(tài)的初始化、水位上下限設(shè)置，實(shí)時(shí)水位讀取，定時(shí)器中斷，液晶顯示程序調(diào)用、按鍵程序調(diào)用、蜂鳴報(bào)警程序調(diào)用等。在初始化程序中，首先將繼電器、定時(shí)器、液晶顯示器的工作狀態(tài)進(jìn)行初始化，防止上來就處于工作狀態(tài)，液晶顯示屏中的初始化包括清屏、設(shè)置閃爍、設(shè)置光標(biāo)這些設(shè)置。水位上下限讀取的是EEPROM中的水位上下限的值，即在設(shè)置好水位上下限的值之后，設(shè)置好的值就會存儲到地址里面，上電時(shí)再讀取出來，實(shí)現(xiàn)存儲。定時(shí)器程序是用于設(shè)置蜂鳴器報(bào)警頻率以及指示燈閃爍頻率的，初值為50ms。2.3.2數(shù)據(jù)采集及顯示子程序設(shè)計(jì)顯示子程序模塊采用if語句，運(yùn)用指令程序，將需要顯示的字符依次顯示在液晶顯示屏上，通過ifelse條件語句將改變液晶顯示模式，便于調(diào)整工作模式，讓顯示器按要求顯示水位。2.3.3按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)按鍵掃描子程序中，是通過判斷按鍵是否釋放來斷定這個(gè)按鍵是否發(fā)揮作用。每一個(gè)按鍵在松開之前，都需采用延時(shí)函數(shù)進(jìn)行按鍵消抖，再對相應(yīng)的按鍵設(shè)置相應(yīng)的程序，使每一個(gè)按鍵都有相對應(yīng)的功能。2.3.4蜂鳴器報(bào)警子程序設(shè)計(jì)報(bào)警子程序控制著蜂鳴器的響應(yīng)與報(bào)警指示燈的亮滅，當(dāng)在自動模式下實(shí)際水位超過上限或者低于下限時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警指示燈會導(dǎo)通點(diǎn)亮，不管哪個(gè)指示燈亮，蜂鳴器都會發(fā)出聲音。2.4本章小結(jié)本章的側(cè)重點(diǎn)在于從介紹框圖出發(fā)，對本系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)單元及其與軟件編程器設(shè)計(jì)單元相關(guān)的功能模塊進(jìn)行了簡單的說明介紹，為后面分別描述系統(tǒng)中硬件部分和軟件部分做鋪墊。

第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本章將對本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)部分做一個(gè)詳細(xì)的介紹，包括所匹配器件的選擇與論證，所匹配器件的詳細(xì)介紹以及各模塊的電路設(shè)計(jì)。3.1硬件功能模塊圖3.1為硬件功能模塊框圖。圖3.1硬件電路總體設(shè)計(jì)框圖本方案設(shè)計(jì)從滿足普通居民對水位監(jiān)測要求角度出發(fā)，結(jié)合水位監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理。設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)主要包含以上五個(gè)基本方面的電路模塊。3.2最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)3.2.1主控器件的選擇與論證方案一：主控器件選擇ARM7，這款器件的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部資源豐富，能夠兼容的器件多種多樣，讀寫程序的速度較快。但它的缺點(diǎn)也非常突出，就是它的價(jià)格普遍相對較高，用于本設(shè)計(jì)中會提高制造成本。并且會造成使用資源的浪費(fèi)。方案二：本設(shè)計(jì)中采用STC89C52作為系統(tǒng)的主控元器件。雖然此款單片機(jī)比較便宜，運(yùn)行時(shí)間也相對較穩(wěn)定，其在系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)間和速度都相對而言已經(jīng)具備了足夠適合于該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)要求，并且系統(tǒng)中還有大量的空間富余，因此我們可以直接用單片機(jī)進(jìn)行操作，來直接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能和配置要求，且對于電動機(jī)的外圍控制也可以實(shí)現(xiàn)的，甚至可以增加更多的時(shí)候進(jìn)行外圍電路設(shè)計(jì)，進(jìn)行功能擴(kuò)展。這樣一來，單片機(jī)就已經(jīng)能夠很好地合理利用自己的資源。綜上所述，弄夠簡化外圍電路的設(shè)計(jì)，達(dá)到集成系統(tǒng)提升在市場中的競爭能力并能受到大眾廣泛使用的目標(biāo)，方案二為第一選擇。3.2.2主控器件介紹單片機(jī)：STC89C52具有超強(qiáng)可靠性、極高控制性、讀寫指令高速、低電源功耗的優(yōu)點(diǎn)，是由中國上海宏晶電子科技公司開發(fā)并自主研制推出的第一代C51類嵌入式單片機(jī)，指令集編程和源代碼與國內(nèi)傳統(tǒng)8051系列射頻單片控主機(jī)完全相互銜接易于開發(fā)。單片機(jī)工作的主要使用特性如下：（1）工作電壓：一臺單片機(jī)按照其需要工作的額定電壓及其大小范圍可以大致劃分如下為兩種，一種就是采用5V的高壓單片機(jī)，工作電壓大小范圍一般在3.4V左右到5.5V之間(5V的采用單片機(jī))。另一種情況是3V的穩(wěn)壓單片機(jī)在高頻電路工作時(shí)的輸出電壓工作范圍一般為1.8V至3.6V。（2）存儲占用空間：STC89C52單片機(jī)芯片能夠具備進(jìn)行高速的位處理的功能，內(nèi)部數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的存儲占用空間為8KB，滿足了大部分單片機(jī)類系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)需求。（3）STC89C52單片機(jī)共有32個(gè)I/O通用接口，能夠同時(shí)對多個(gè)芯片進(jìn)行擴(kuò)展，能與各類芯片進(jìn)行兼容。STC89C52引腳功能說明如圖3.2所示。圖3.2單片機(jī)引腳圖P3口除了它們是一種可以直接用來作為一般的各種I/O控制功能的接口在集成電路中重復(fù)進(jìn)行設(shè)計(jì)使用外，它們也可以具有一些其他的各種可以作重復(fù)設(shè)計(jì)用途的功能，如表3.1所示，這是單片機(jī)功能擴(kuò)展中最重要的部分。表3.1P3口引腳第二功能3.2.3電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)如圖3.3所示。圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖最小化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為了保證整個(gè)通用單片機(jī)系統(tǒng)可以正常工作運(yùn)行的最小和簡化硬件操作系統(tǒng)。一般而言，單片機(jī)的最小功率控制電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有：主控單片機(jī)、晶振控制電路、電源控制電路、復(fù)位控制電路四個(gè)功能部分。晶振電路：系統(tǒng)正常工作時(shí)必須輸入脈沖，這個(gè)脈沖就由晶振電路提供。電源控制電路:對單片機(jī)來說,電源就相當(dāng)于系統(tǒng)的能量站,為系統(tǒng)正常運(yùn)作提供能量。對單片機(jī)進(jìn)行供電主要有兩種方式,一種是在電路中接入電池盒,使用電池供電,但這種方式系統(tǒng)續(xù)航時(shí)間短,對電池消耗較大。另一種是用USB對系統(tǒng)進(jìn)行供電,可以連接電腦、充電寶或者插排的電源進(jìn)行使用,這種方法更加方便一些。復(fù)位電路：復(fù)位電路用于恢復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始狀態(tài)，一般會連接一個(gè)按鍵作為系統(tǒng)的復(fù)位按鍵。當(dāng)系統(tǒng)在正常運(yùn)行過程中發(fā)生錯誤，或者出現(xiàn)一些程序上的中斷錯誤時(shí)，就可以使用復(fù)位電路中的，使電路恢復(fù)到系統(tǒng)初始的工作狀態(tài)。3.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)3.3.1方案選擇與論證對于壓力傳感器的選擇，對以下兩個(gè)方案進(jìn)行了分析與論證。方案一：采用橋式壓力傳感裝置。傳感器內(nèi)部有的可發(fā)生變形的鐵片，橋式壓力變形傳感裝置的主要原理是通過檢測鐵片的形變力度來確定壓力大小，當(dāng)內(nèi)部鐵片發(fā)生變形時(shí)，傳感器就會自動輸出一定電壓，隨著物體重力的不斷增強(qiáng)時(shí)其輸出端的電壓就可能會逐漸呈橫向線性地發(fā)生改變。但是由于這種自動橋式并沒有壓力輸入的電流傳感器，應(yīng)力的均勻性和形變力度很小，輸入和輸出的應(yīng)力數(shù)值差異大幅度小，所以通過將模數(shù)轉(zhuǎn)換簡單地與模擬電壓采集模塊共同構(gòu)造的自動采集信號模塊共同組合在一起進(jìn)行使用，使得該電路的結(jié)構(gòu)更加簡化，對系統(tǒng)進(jìn)行功能控制操作方便，使其測量值準(zhǔn)確度和精準(zhǔn)度得到大幅的提高。方案二：采用單獨(dú)的元器件來搭建一個(gè)壓力傳感器裝置。主要是通過利用壓敏電阻元件及其外圍相關(guān)電路元件來設(shè)計(jì)搭建一個(gè)新的壓力放大傳感器，通過壓力放大這個(gè)電路塊來進(jìn)行壓敏性敏感電阻的信號壓力采集放大，這種電路同樣具有AD等信號的壓力采集。這種方法很容易受到任何一種外界的條件干擾，有時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)一些意想不到的錯誤，還可能需要通過使用檢測到諸如AD信號采樣與電壓比較器等各種工具來來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣就嚴(yán)重加大了電子系統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)的技術(shù)復(fù)雜性和處理難度。這樣制作的儀器靈敏性不夠，會產(chǎn)生較大的誤差，功率消耗提高也會很高，就需要花費(fèi)大量的時(shí)間、精力和設(shè)備來處理這些誤差，這就增加了處理誤差數(shù)據(jù)的費(fèi)用。通過對以上兩個(gè)方案的優(yōu)劣勢進(jìn)行比較，總結(jié)出了這樣的結(jié)論：方法一只需要用一個(gè)元器件就可以實(shí)現(xiàn)壓力傳感模塊的構(gòu)建，達(dá)到簡化電路的目的，由此采取方案一。對于A/D轉(zhuǎn)換芯片，對以下兩個(gè)方法進(jìn)行了分析與論證。方法一：采用分辨率較高的12位AD級的芯片，這種芯片可以接收更大值的模擬電壓值，轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量也會更加精準(zhǔn)，但該類芯片的成本也很高，該處理系統(tǒng)使用這樣的器件就造成了技術(shù)資源的浪費(fèi)，在激烈的市場角逐中缺乏核心競爭能力。方法二：運(yùn)用8位的AD芯片，雖然這個(gè)方案使用的是較低分辨率的AD芯片，但在5V以上的電源輸出電壓進(jìn)行供電的工作狀態(tài)下，當(dāng)系統(tǒng)中輸入的電壓按照0~5V以上的電壓進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，變量的頻率會發(fā)生變化，數(shù)字變量變化1所對應(yīng)19.53mV以上電壓的頻率發(fā)生變化，一般功率消耗相對較低，在15mW瓦左右，足夠適應(yīng)系統(tǒng)的要求。綜上所述，選擇方案二。3.3.2元器件介紹D3B壓力傳感器屬于橋式壓力傳感器，是一個(gè)單獨(dú)的傳感類裝置，它工作的不同之處在于：1、當(dāng)實(shí)際輸入工作電壓在4.2V~6.2V之間時(shí)，該壓力傳感裝置都能正常工作。2、D3B壓力傳感器工作所能承受的最大水底壓力為當(dāng)其在一米高的水下所承受的壓力。3、D3B壓力傳感器的電壓輸出：當(dāng)傳感器上沒有壓力承受時(shí)，它的輸出電壓會略高于0V，當(dāng)傳感器上的壓力大小達(dá)到它的最大承受時(shí)，它的輸出電壓為5V；4、D3B壓力傳感器的線性度大約為0.2%，即在坐標(biāo)軸上水位高度與傳感器的輸出電壓值的斜率為0.05；5、D3B壓力傳感器外型：該壓力傳感裝置的長和寬均為3cm，高為2cm。D3B壓力傳感器的連接方法如圖3.4所示。圖3.4D3B壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖D3B壓力傳感器實(shí)物外觀如圖3.5所示。圖3.5壓力傳感器實(shí)物圖ADC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為作為8位分辨率雙通道A/D信號轉(zhuǎn)換芯片，它的最大輸出的AD值為255，其內(nèi)部模擬電壓參考輸入和外部模擬參考輸出電壓互相并聯(lián)復(fù)用。獨(dú)立驅(qū)動芯片設(shè)計(jì)能夠直接使所有元器件同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動輸入，使得多個(gè)元器件的自動掛接受到微處理器的自動控制，從而使其工作起來可以更加簡便。通過DI口將輸出信號傳到各個(gè)輸入控制端，就這樣我們可以輕松地簡捷實(shí)現(xiàn)對各個(gè)通道輸出信號的校驗(yàn)和控制功能的自動選擇。當(dāng)控制ADC0832未正常地運(yùn)行或者工作時(shí)CS的輸入端電壓水平就相當(dāng)于對應(yīng)到一個(gè)高電平，此時(shí)即使該控制器的芯片被自動中斷或者停止使用，CLK和DO/DI的兩個(gè)輸入端電平也相對應(yīng)為一個(gè)可以任意的電平。所以對其A/D端進(jìn)行一個(gè)電平轉(zhuǎn)換時(shí)，須先把A或CS端所使用的一個(gè)能量高端電平放在一個(gè)能端低電平上，并始終保持這個(gè)能端低電平，此時(shí)兩個(gè)芯片已經(jīng)自動地開始輸入脈沖轉(zhuǎn)換器的工作。在第1個(gè)開始時(shí)鐘脈沖到達(dá)之前的其DI端必須是一個(gè)高電平，以此作為表示脈沖開始和降落所需要的信號。在第2、3個(gè)單位的脈沖被正確地?fù)舫林昂驮贒I端的兩個(gè)終極器上都應(yīng)分別經(jīng)過一個(gè)輸入2位脈沖數(shù)據(jù)信號進(jìn)行顯示，這樣才能正確地選擇一個(gè)脈沖通道具有相關(guān)功能，其中所有的相關(guān)功能項(xiàng)目請參見下表3.2。與一個(gè)單片式主機(jī)硬件接口的相關(guān)電路圖線框圖顯示如圖3.6所示。圖3.6ADC0832轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)表3.2ADC0832單端MUX模式尋址表3.3ADC0832差分MUX模式尋址如表3.2和3.3所示，當(dāng)此2位數(shù)據(jù)分別為“1”、“0”時(shí)，只對CH1進(jìn)行一次兩個(gè)單通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位元的兩個(gè)數(shù)據(jù)分別被指定命名參數(shù)設(shè)置為“1”和“1”，只對CH1分別進(jìn)行一次一個(gè)獨(dú)立的單通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)2位的兩個(gè)數(shù)據(jù)分別在輸入中設(shè)定值分別表示為“0”、“0”時(shí)，將使用CH0作為正和負(fù)的數(shù)據(jù)輸入兩端I和IN+，CH1作為正和負(fù)的數(shù)據(jù)輸入兩端I和IN-用來同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)數(shù)據(jù)的輸入。例如，當(dāng)2位的數(shù)據(jù)分別點(diǎn)所設(shè)定的值為“0”、“1”時(shí)，將其中CH0作為一個(gè)正一位輸入點(diǎn)的端設(shè)為IN-，CH1作為一個(gè)正二位的輸入點(diǎn)端口I=IN+。3.3.3電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集和信號處理功能模塊的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)軟件框圖結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。圖3.8壓力傳感器采集電路D3B壓力傳感器的主要工作原理就是通過對應(yīng)變片中的一個(gè)應(yīng)力進(jìn)行變形，用一只手指按下該傳感器中間凸起部分時(shí)，傳感器就開始輸出一個(gè)模擬電壓值，當(dāng)一個(gè)壓力傳感器上方中間凸起部分能夠感受到容器中水底部位的壓力，同樣會輸出模擬電壓信號。隨著水底部壓力的增強(qiáng)，其輸出的電壓將會呈現(xiàn)線性地改變。由于D3B壓力傳感器屬于一種橋式稱重型壓力傳感器，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行的模擬壓力信號波動比較微弱，這就造成了輸出模擬電壓信號波動的幅度小、能夠檢測到的模擬電壓數(shù)值較小，所以我們使用8位分別率的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832配合了相應(yīng)的數(shù)據(jù)連接模塊，共同組成了數(shù)據(jù)采集模塊，簡化了該模塊結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的操作更加方便。3.4電磁繼電器電路設(shè)計(jì)3.4.1方案選擇與論證辦法一：系統(tǒng)采用先進(jìn)的電機(jī)控制電元器件單片式電機(jī)中斷定時(shí)器1定時(shí)器在中斷，改變輸出I/O口的電壓高低輸出電壓水平后然后會自動產(chǎn)生一個(gè)用來模擬脈寬調(diào)制的信號。由于定時(shí)器0的特殊設(shè)置，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工作情況和特點(diǎn)定時(shí)自動控制產(chǎn)生一個(gè)非常實(shí)時(shí)的射頻時(shí)鐘，用另外一個(gè)作為定時(shí)器，避免對其他系統(tǒng)的工作造成較大的干擾。通過簡易的質(zhì)量檢查，微控制器不斷的檢查發(fā)現(xiàn)由于整個(gè)CPU的數(shù)據(jù)輸入和信號的中斷，所以該方案不建議使用。辦法二：通過電磁繼電器連接驅(qū)動水泵，電子繼電器通過一個(gè)電磁鐵來達(dá)到僅需提供弱電流就能控制一個(gè)高功率消耗器件的正常運(yùn)作，或者可以作為小型的電流開關(guān)來直接控制最大的工作電流元器件。本系統(tǒng)電源線路提供的電壓僅有5V，由于各個(gè)元器件都需要電壓供給，所以直接連接水泵工作這種方法難以實(shí)現(xiàn)。通過電磁繼電器就可以解決這個(gè)問題。綜上所述，根據(jù)系統(tǒng)的需求，選擇方案二。3.4.2元器件介紹電磁式自動繼電器主要包括永磁控制電路線圈、鐵芯、銜接點(diǎn)和鋼鐵、觸點(diǎn)組和簧片等幾大部分部件，控制電路線圈和每個(gè)連接點(diǎn)鐵芯組之間都必須是相互絕緣的，這樣能夠?qū)τ来趴刂齐娐吩O(shè)備發(fā)揮良好的永磁電氣電路隔離保護(hù)功能。繼電器實(shí)物如圖3.9所示。圖3.9繼電器元件圖3.4.3電路設(shè)計(jì)單片式實(shí)際上只是一種小型弱電電路元器件，一般的電壓情況下它們正常工作在5V電壓值。驅(qū)動電流的有限值在MA數(shù)量級以下。而要把它廣泛應(yīng)用于一些非常需要較大驅(qū)動功率的應(yīng)用場合，比如實(shí)時(shí)監(jiān)視和自動控制一臺風(fēng)力電動機(jī)，顯然這樣直接進(jìn)行電路連接完全是不行的。所以，就必須有一個(gè)能夠驅(qū)動所有功率系統(tǒng)驅(qū)動相互交叉銜接的工作環(huán)節(jié)。繼電器電路驅(qū)動系統(tǒng)是一個(gè)很典型、簡單的功率信號傳遞電路驅(qū)動組成環(huán)節(jié)。該設(shè)計(jì)的電路在水泵驅(qū)動部分共使用了兩個(gè)電磁繼電器來驅(qū)動水泵正常工作，因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)不僅要做到水少蓄水，還要做到水多排水，除此之外，我們還要要求系統(tǒng)的兩個(gè)水泵能夠同時(shí)工作，用來對容器中的水進(jìn)行更換工作。該電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3.10所示。圖3.10單片機(jī)驅(qū)動繼電器原理圖3.5LCD1602顯示電路設(shè)計(jì)3.5.1方案選擇與論證顯示模塊現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)很成熟，是可以集成LED一些新型化的模塊。方法一：顯示系統(tǒng)主要采用LCD1602液晶屏來進(jìn)行顯示，它顯示的內(nèi)容可以是字母、數(shù)字甚至是特殊符號。真正使用過程中漢字的占空為兩個(gè)字符空間大小。該顯示屏共有兩行顯示空間，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際使用特點(diǎn)，能夠有效的滿足該顯示系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用功能需求。方法二：系統(tǒng)采用12864屏幕顯示，這種型號的顯示器同樣屬于液晶類，它擁有的外觀尺寸較大，用于該系統(tǒng)顯示相對復(fù)雜，它正常工作時(shí)消耗的功率較高，且會增大程序編寫的難度，不適合用于該系統(tǒng)中。綜上所述，選擇方案一。3.5.2元器件介紹由于一個(gè)液晶屏的顯示指令模塊本身就是屬于一個(gè)緩慢的液晶顯示指令元件，所以在每次開始正確執(zhí)行每一個(gè)顯示指令之前一定首先就需要特別注意的是確認(rèn)這個(gè)模塊的正常工作，否則這個(gè)顯示指令將可能會自動失效。當(dāng)一個(gè)用戶需要對它進(jìn)行直接輸入或者顯示這個(gè)字符的操作時(shí)，那么它就會需要先通過直接輸入外部模塊來直接顯示這個(gè)字符的輸入地址，即需要告訴外部模塊在哪里時(shí)就會直接出現(xiàn)這個(gè)字符，如圖3.11所示的是1602的內(nèi)部模塊顯示字符的輸入地址。圖3.11液晶內(nèi)部顯示地址讀操作時(shí)許如圖3.12所示。圖3.12讀操作時(shí)序圖寫操作時(shí)序如圖3.13所示。圖3.13寫操作時(shí)序圖3.5.3電路設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)部分選擇了LCD1602作為電路的顯示器，連接圖如上圖所示。該顯示器內(nèi)部設(shè)有存儲器，其存儲器中存儲了英文字母、數(shù)字以及圖形等，這些數(shù)據(jù)共同構(gòu)成了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)顯示器工作時(shí)，只需調(diào)用庫中的數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)對顯示屏的編輯。所以這款顯示屏有操作簡單、調(diào)試方便的特點(diǎn)，這也是選擇該型號顯示屏的原因。該顯示屏在使用前要對模塊進(jìn)行初始化，初始化結(jié)束后，可以對坐標(biāo)和字符進(jìn)行設(shè)置，來實(shí)現(xiàn)想要的要求。在顯示屏顯示過字符后，會自動向右移動，移動的位置正好夠放下一個(gè)字符，依次來實(shí)現(xiàn)屏幕的滾動效果。在屏幕顯示字符之前還需要對顯示屏進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，只有在顯示屏是非工作狀態(tài)下，才可以開始顯示字符。根據(jù)1602的總線數(shù)據(jù)處理手冊，1602與其他單片機(jī)的總線連接工作方式如圖3.14所示圖3.14單片機(jī)與1602連接原理圖3.6蜂鳴器電路設(shè)計(jì)3.6.1電路設(shè)計(jì)蜂鳴器的電路驅(qū)動控制電路一般都需要包含以下3個(gè)組成部分，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3.15所示。蜂鳴器是一種具有驅(qū)動發(fā)聲功能的電子訊響元件，在其機(jī)的兩端分別只要進(jìn)行一個(gè)直流提供電壓操作，使用這種供電方法的叫有源直流蜂鳴器。使用方波就可以驅(qū)動元件出現(xiàn)響聲反應(yīng)的就稱之為無源直流蜂鳴器。限流保護(hù)電阻：電路連接在三極管的基極與一個(gè)IO端端口之間，為了防止IO口的基極電壓太大發(fā)生燒毀。為了防止工作電壓或者電流過大造成蜂鳴器擊穿燒毀必須在SPK端接一個(gè)三極管，三極管Q4起一個(gè)開關(guān)的作用。圖3.15中的Q4是一個(gè)PNP型的三極管，它在數(shù)字電子技術(shù)電路設(shè)計(jì)中主要工作在截止區(qū)和飽和區(qū)，給它的基極供低電平或者接地使三極管正向飽和接通，使整個(gè)蜂鳴器自動產(chǎn)生高頻振蕩發(fā)出聲響，當(dāng)三極管基極處的高電平會使得三極管反向關(guān)閉，蜂鳴器也因此會自動停止發(fā)出聲響。在這里它扮演的是開關(guān)的角色圖3.15蜂鳴器驅(qū)動電路3.7本章小結(jié)硬件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的研發(fā)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的正常運(yùn)作離不開各個(gè)模塊的相互協(xié)作，本章的重點(diǎn)為整個(gè)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的硬件電路的各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的說明與介紹，并對各中實(shí)驗(yàn)元件進(jìn)行了簡單的分析與論證，比較得出各個(gè)模塊最合適的元件，對選擇出的各種系統(tǒng)元件進(jìn)行了詳細(xì)的說明介紹，十分細(xì)致的闡述了它們的應(yīng)用方式及其工作原理。

第4章軟件系統(tǒng)開發(fā)本章將針對該設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的總體程序以及各部分子程序設(shè)計(jì)原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。4.1軟件功能模塊該系統(tǒng)軟件部分各功能模塊如圖4.1所示。圖4.1軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖下面將展示系統(tǒng)的整體軟件設(shè)計(jì)部分中的模塊：負(fù)責(zé)統(tǒng)籌架構(gòu)內(nèi)部控制的系統(tǒng)總程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擔(dān)任程序過渡與轉(zhuǎn)換任務(wù)的數(shù)據(jù)采集及液晶顯示程序設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)外部控制的按鍵功能輸入程式設(shè)計(jì)，擔(dān)任外部發(fā)聲警示工作的蜂鳴器報(bào)警程式設(shè)計(jì)，下面將對它們以流程圖的方式進(jìn)行詳細(xì)的介紹。4.2主程序在程序初始化操作過后，系統(tǒng)檢查按鍵是否按下，當(dāng)按鍵按下之后對水位數(shù)據(jù)的上下限的值進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)水面的高度超過預(yù)先設(shè)定的水位的上限值時(shí)，這時(shí)系統(tǒng)的排水泵會進(jìn)行排水工作，直到將容器中的液體排放至系統(tǒng)設(shè)置的上限值時(shí)，排水水泵才會停止工作。當(dāng)儲水容器中水位低于預(yù)先設(shè)置的下限值時(shí)，蓄水泵就會開始工作，當(dāng)水位增加到預(yù)先設(shè)置的上限值時(shí)，蓄水泵就停止了工作，蓄水也就停止，采集水位數(shù)據(jù)的方式是通過D3B水位傳感器模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，在送至單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理得到的數(shù)據(jù)，再將其在液晶顯示器上顯示，再次期間，程序在開始執(zhí)行之起就進(jìn)入while死循環(huán)中，除非程序在運(yùn)行過程中出現(xiàn)中斷，否則while將一直執(zhí)行，檢測水位。設(shè)計(jì)如圖4.2所示。圖4.2主程序流程圖4.3數(shù)據(jù)采集及顯示子程序如圖4.3所示，對ADC0832和液晶顯示器分別進(jìn)行初始化操作后，壓力傳感器感受到壓力變化輸出電壓信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片就會接收壓力信號并將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的AD值，再將這些AD值送到單片機(jī)中實(shí)行再處理，最后送到LCD1602液晶顯示器上然后進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。圖4.3數(shù)據(jù)采集流程圖4.4按鍵輸入子程序按鍵子程序流程設(shè)計(jì)如圖4.4所示。圖4.4按鍵程序流程圖系統(tǒng)中設(shè)置了三種按鍵的狀態(tài)，STATE的值在0，1，2之間循環(huán)，對應(yīng)的狀態(tài)分別是顯示檢測到的水位數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)加，數(shù)據(jù)減。KEY2在設(shè)置狀態(tài)下是數(shù)據(jù)加，在非設(shè)置狀態(tài)下可以切換手自動的狀態(tài)。KEY3和KEY4在手動模式下可以控制抽水水泵和排水水泵是否工作。4.5蜂鳴器報(bào)警子程序蜂鳴器報(bào)警子程序流程設(shè)計(jì)如圖4.5所示。在報(bào)警子程序中，使用定時(shí)器來控制連接蜂鳴器端口的輸入和輸出信號頻率，這樣蜂鳴器便可以根據(jù)樂譜讀取數(shù)據(jù)產(chǎn)生的方波來發(fā)出報(bào)警聲。圖4.5蜂鳴器驅(qū)動流程圖4.6本章小結(jié)以繪制程序流程圖的方式對程序進(jìn)行分析，可以更加形象直觀的看到程序的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)邏輯。本章對系統(tǒng)中的主干功能、壓力傳感器數(shù)據(jù)采集及液晶顯示功能、蜂鳴器報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)以流程圖的方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

第5章系統(tǒng)調(diào)試與測試本章將介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)中硬件設(shè)計(jì)中各模塊的的電路調(diào)試和軟件設(shè)計(jì)中各模塊的程序調(diào)試，對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄并分析，是本論文必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。5.1硬件調(diào)試對硬件測試的主要工具為Proteus，在系統(tǒng)電路的仿真圖中，電路中液晶顯示屏中的實(shí)時(shí)水位顯示是通過調(diào)整ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器右邊電阻的阻值來調(diào)整的，阻值越大，顯示的實(shí)時(shí)水位越高。系統(tǒng)的硬件功能測試仿真圖如圖5.1所示。圖5.1系統(tǒng)硬件測試仿真圖（1）設(shè)置自動模式下水位上下限功能測試：仿真圖中右下角有四個(gè)按鍵，按下其中的設(shè)置鍵，顯示屏中Water_H：后邊的上限水位閃爍顯示，自上而下第二個(gè)鍵和第三個(gè)鍵分別為設(shè)置水位的增加和減少。再按一下設(shè)置鍵，顯示屏中Water_L：后邊的下限水位閃爍，重復(fù)上述操作，系統(tǒng)正常工作，且水位的下限值設(shè)置不能超過設(shè)置的水位上限值。該功能測試成功。（2）手動模式下抽水排水功能測試：按下第二個(gè)工作按鍵，切換系統(tǒng)工作模式為Manul模式，之后按下第三個(gè)控制按鍵檢驗(yàn)手動模式下蓄水功能能否正常啟動，按下后，抽水水泵開始工作，再按一次第三個(gè)鍵抽水停止。按下第四個(gè)按鍵手動控制模式下向外排水功能啟動，排水水泵工作，再按一次第四個(gè)鍵排水停止。要注意的是，該系統(tǒng)中手動模式下，蓄水功能與排水功能可以同時(shí)啟動，即抽水水泵和排水水泵可以同時(shí)工作。該功能測試成功。（3）自動模式下排水功能測試：設(shè)定水位的上限值為25cm，調(diào)整ADC0832右邊的電阻使顯示屏中的實(shí)時(shí)水位超過25cm，這時(shí)超過上限水位設(shè)定值報(bào)警指示燈就會導(dǎo)通點(diǎn)亮，排水水泵工作。再次調(diào)整電阻阻值使其低于25cm，但高于下限水位設(shè)定值15cm時(shí)，超過上限水位設(shè)定值報(bào)警指示燈就熄滅了。該功能測試成功。（4）自動模式下蓄水功能測試：設(shè)置水位下限值為15cm，調(diào)整ADC0832右邊的電阻使顯示屏中的實(shí)時(shí)水位低于15cm，這時(shí)低于下限報(bào)警指示燈亮起，蓄水水泵工作。再次調(diào)整電阻阻值使其高于15cm，且低于下限值時(shí)，低于下限報(bào)警指示燈熄滅，但抽水水泵會繼續(xù)工作，因?yàn)槌樗美碚撋蠎?yīng)當(dāng)繼續(xù)工作直到被測水位達(dá)到設(shè)定的水位值時(shí)，水泵才會停止工作，仿真軟件上的水位值需要手動調(diào)節(jié)到上限水位的設(shè)定值。所以需要手動調(diào)節(jié)滑動變阻器使實(shí)時(shí)水位達(dá)到25cm時(shí)，抽水水泵停止工作。該功能測試成功。（5）在對數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行調(diào)試過程中，對壓力傳感器輸出數(shù)據(jù)與給定的輸入數(shù)據(jù)功能進(jìn)行了檢驗(yàn)與測試，得出的測試數(shù)據(jù)如表5.1所示。表5.1壓力傳感器輸出數(shù)據(jù)與給定的輸入數(shù)據(jù)圖5.3壓力傳感器輸出數(shù)據(jù)與給定的輸入數(shù)據(jù)折線圖實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)的檢測環(huán)境主要位于室內(nèi)，一共測得了28組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如表5.1所示，并將檢測到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比處理，同時(shí)繪制了折線圖，由折線圖可以直觀的看到，壓力傳感器所輸出的數(shù)據(jù)線性度是比較高的。根據(jù)輸入壓力的多少和大小可以按照一個(gè)線性地改變輸出的電壓的方法，通過對相同電壓進(jìn)行數(shù)字化的采集和處理的結(jié)果進(jìn)行比較，得到一個(gè)與之相應(yīng)的高程值。5.2軟件測試本設(shè)計(jì)使用的程序測試軟件為Keil4，因?yàn)镵eil4里面包含C51庫里的頭文件<reg52.h>，里面都是一些常用的特殊功能寄存器地址的定義，如果沒有這個(gè)頭文件，那么里面定義的一些I/O口都沒法用了，而Keil5沒有這個(gè)頭文件，所以用Keil5就省去了添加C51庫的麻煩。在使用這個(gè)軟件進(jìn)行軟件測試工作之前，我們做了一些前期的準(zhǔn)備。首先下載編程軟件，編寫程序并且程序編譯完成沒有錯誤如圖5.4所示，然后準(zhǔn)備測試需要的程序下載線，系統(tǒng)實(shí)物，進(jìn)行程序燒錄工作，將程序成功燒錄到實(shí)物單片機(jī)中，對軟件程序功能進(jìn)行測試。如圖5.5所示，圖中按鍵從左向右依次分別KEY1、KEY2、KEY3、KEY4。KEY1按鍵的工作功能為控制液晶顯示屏切換到自動模式上下限水位的值的界面；KEY2按鍵共有兩個(gè)工作控制功能，一個(gè)主要功能為控制手動/自動兩種工作模式之間的切換，另一個(gè)主要功能是控制系統(tǒng)在自動模式下的水位上下限設(shè)定值的增加；KEY3按鍵的控制功能同樣有兩個(gè)，其中一個(gè)工作功能是控制手動模式1號水泵（抽水泵）的工作，另一個(gè)功能為控制系統(tǒng)自動模式下水位上下限設(shè)定值的降低；KEY4按鍵的工作功能只有一個(gè)，就是控制手動模式排水水泵（2號水泵）的工作。液晶顯示屏上邊一行代表被測液體的實(shí)時(shí)水位，下邊一行代表系統(tǒng)此時(shí)的工作狀態(tài)(自動模式/手動模式)。圖5.4界面編譯程序圖（1）手動模式程序功能測試：按下第二個(gè)鍵切換系統(tǒng)工作模式為手動模式如圖5.5所示，狀態(tài)切換測試正常，按下KEY3按鍵，抽水水泵工作正常，系統(tǒng)手動模式蓄水功能正常，再次按下KEY3按鍵，停止系統(tǒng)蓄水功能。按下KEY4按鍵，排水水泵正常工作，系統(tǒng)手動模式下排水功能正常，再次按下KEY4按鍵，系統(tǒng)排水功能停止，