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1、word0 / 16参赛试题参赛试题滴水器滴水检测系统滴水器滴水检测系统word1 / 16目目 录录第一局部第一局部 1摘要 1关键词 1第二局部第二局部 21 设计任务 21.1 根本要求21.2 发挥局部22 设计方案 3显示局部32.2 滴液检测局部32.3 存储局部33 总体方案 43.1 工作原理:43.2 总体设计44 系统硬件设计 44.1 AT89S52单片机最小系统44.2 光耦传感器:54.3 存储电路64.4 微型打印机64.6 系统原理图75 系统软件设计 85.1 主程序流程图如图85.2 保存子程序流程图95.3 回显子程序流程图106 测试与结果分析 117 使
2、用操作说明 128 参考文献 13word第一局部第一局部摘要摘要以单片机 AT89S52 为核心，处理由光耦传感器输出的 TTL 电平脉冲，然后将数据转换成滴数值，供 LCD 显示，滴液体积由滴数与平均单位水滴体积得到。时间局部由单片机内部定时器确定，由此可转换成滴速。同时根据用户按下的不同功能键将最终测量的结果保存，回显，或者输出到打印机和 LCD。关键词关键词光耦传感器、LCD12864F、AT89S52、24LC01、微型打印机word2 / 16第二局部第二局部1 1 设计任务设计任务设计并制作滴水检测系统，其中包括传感信号处理、微处理器处理、数字显示、打印等功能。示意图如下：1.1
3、 根本要求根本要求1 、具有水滴水速度显示功能。2 、具有水滴个数计数显示功能。3 、具有水滴滴量累计功能。4 、具有水滴滴量累计后，显示单位升,数据有效位到小数点后三位。并能够换算成毫升、公斤、立方米等功能。1.2 发挥局部发挥局部1 、具有存储数据自动回放功能、打印功能。2 、具有准确显示检测的水滴滴水速度和水滴滴量其误差1%功能。3 、具有定时启、停功能，显示数据有效位到小数点后四位。 计算机电 源检测电路键盘显示打印机传感器滴水器word3 / 162 2 设计方案设计方案方案一：采用 LCDLM12864F 汉字图形点阵液晶显示模块。该模块可显示汉字与图形，内置 8192 个中文汉字
4、16x16 点阵 ，128 个字符8 X16 点阵与 64x256 点阵显示与 RAMGDRAM 。并且它还具有多种软件显示功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等，需要电源 3.35V，有内置升压电路，无需负压。方案二：采用 74LS164 和 LED 数码管组成静态显示电路。74LS164 为串入并出移位存放器，控制引脚只需 2 个，具有控制简单，操作方便的特性。考虑到显示内容较多，与文字变换，我们采用 LCDLM12864F组成显示局部。2.2 滴液检测局部滴液检测局部方案：采用光耦传感器。光耦合器一般由三局部组成：光的发射、光的接收与信号放大。输入的电信号驱动发光二极管 LED
5、 ，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。可 扩展应用于许多物理量的测量，只要设法将这些物理量通过适当的方法转化为滴液数量即可。特点是非接触，精度高，速度快。2.3 存储局部存储局部方案一：采用 24LC01。该芯片是一款 I2C 接口的具有 128 字节的串行E2PROM，具有掉电保存功能。特点是控制线少，只需两根。方案二：采用 93C46。该芯片是一款 SPI 接口的具有 1k 字节的串行E2PROM，
6、同样具有掉电保存等功能。设计要求存储十组以上数据，而一次测量结果用两个字节就可以存储，128word4 / 16字节的 24LC01 最多可以存储 25 组数据。基于本钱和够用的原如此选用AT24C01。3 3 总体方案总体方案3.1 工作原理工作原理:利用 AT8952 单片机作为本系统的控制处理芯片。光耦传感器 MOCH23A将位移转换成 TTL 电平脉冲传给单片机，单片机通过外部中断对脉冲计数并处理，测量的结果数据传送到显示模块，实现测量结果的实时显示。在系统中可将测量数据保存到本地 24LC01 中，实现断电保存，并在需要的时候进展查询。也可将测量数据输出到打印机实现测量数据的纸质保存
7、。3.2 总体设计总体设计设计总体框图如下所示：AT89S5224LC01光耦传感器按键与指示灯LCD 显示上位机PC微型打印机图 1 系统框图4 4 系统硬件设计系统硬件设计4.1 AT89S52 单片机最小系统单片机最小系统最小系统包括晶体振荡电路、上电复位和电源局部。如图为 AT89S52 单片电源word5 / 16机的最小系统。 4.2 光耦传感器光耦传感器:光耦传感器采用 MOCH23A。满足测量精度1%的要求，供电电压为 5v，输出信号为 TTL 方波。工作温度为 045 摄氏度。1，2，4，5 引脚分别指 MOCH23A 上的 C，二极管正，E，二极管负。3是 1 脚未接电阻端
8、。接口电路如下图所示，其中 1 脚接上拉电阻到电源，2 脚接电源，4 脚接地，5 脚接地，31 脚的直接引出脚输出 TTL 方波脉冲，相位上相差 90 度。5 脚为绝对位置参考点，在本设计中没有用到，悬空处理。 图 2 最小系统电路图word6 / 16 图 3 MOCH23A 接口电路4.3 存储电路存储电路AT24C01 芯片管脚配置如如下图所示。具体功能如下：A0,A1,A2 为器件地址选择引脚，这些引脚用于多个器件级联时设置器件地址，在本设计中因为只用到一片，所以不需要进展多器件选择，全部接地做固定处理；WP 为写保护，如果接 Vcc，如此芯片内所有内容被写保护只能读 ，这里悬空，表示
9、允许进展正常的读写操作；SCL 为串行时钟输入管脚，该脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这里接单片机的 P3.1，由单片机模拟输出周期性的工作脉冲；SDA 为串行数据/地址管脚，用于器件与单片机所有数据的发送和接收，这里接P3.0;具体与单片机接线，见下面 24C01 电路原理图。图 4 24C01 管脚配置图 图 5 24C01 电路原理图4.4 微型打印机微型打印机微型打印机采用迅普公司的 SP-M，电路图如下所示。其中数据选通脚STB 接单片机的 P2.0，D0D7 接 P0.1P0.7,BUSY 接 P2.1，简单起见，ERR 和SEL 通过上拉电阻接 Vcc，表示打印机始终在线
10、和无故障，10、12、14、16、18、20、24 引脚直接接地。word7 / 16 图 6 微打电路原理图4.6 系统原理图系统原理图图 8 电路原理图word8 / 165 5 系统软件设计系统软件设计5.1 主程序流程图如图主程序流程图如图否是开始系统初始化关闭态调用保存子程序是打印键启动键按下是保存键是回显键是定时键是转换键是复位键调用打印子程序调用回显子程序调用转换子程序调用复位子程序调用定时子程序图 9 主程序流程图word9 / 165.2 保存子程序流程图保存子程序流程图Yes开始调用按键计数函数，返回序号值将测量值保存到 24C01 指定的地址处地址根据序号分配次数25NO
11、完毕图 10 保存子程序流程图word10 / 165.3 回显子程序流程图回显子程序流程图.5开始调用按键计数函数，返回序号值将 24C01 中序号对应地址处的数据读出地址根据序号计算 ，并处理后送 12864 显示，打印机打印。Number1/number0NO完毕图 11 回显子程序流程图5.45.4 打印子程序流程图打印子程序流程图Number1%Number0word11 / 16是是否BUSY 有效吗？发送数据发送 STB完毕开始否是否ACK 有效吗？数据发完吗？图 12 打印子程序流程图6 6 测试与结果分析测试与结果分析由于采用的是非接触式测量，因为滴液进入角度、离开角度，以与
12、单片机计数速度有限制等等原因，测量结果存在误差。具体测量数据与误差详见下表：测量测量次数次数滴数滴数滴量滴量滴速滴速误差误差word12 / 161230030ML40 滴滴/分分12240030ML80 滴滴/分分2330040 滴滴/分分1430060 滴滴/分分253084ML40 滴滴/分分1620060 滴滴/分分1715020 滴滴/分分0880010ML60 滴滴/分分990010ML40 滴滴/分分1080010ML80 滴滴/分分0通过以上测量，可以看出测试结果、误差、距离都符合题目要求：测量精度要求0.1%，线性回程误差0.01。其中第 6，7，9 项误差偏大，原因是测量过
13、程中人为的原因造成桌子晃动等 ，但满足根本要求：测量精度要求0.5%，线性回程误差0.05.7 7 使用操作说明使用操作说明本系统采用六按键控制，分为启动/关闭键、单位转换键、复位键、保存键、回显键、定时键、打印键。根据按下按键的不同进入不同的功能状态。功能状word13 / 16态有关闭态、测量态、保存态、回显态、打印态、定时态。下面为具体的操作流程：（1）按下电源开关，系统开始初始化，启动/停止键为停止时，进入关闭态，有“你们好的字样。2按下启动/停止键为启动时，进入测量态，系统清零。各测量值为零。3打开滴液装置，系统开始测量滴速，滴数，滴量。且结果实时显示，按下各个功能键进入不同的功能状
14、态。4假如按保存键，如此进入保存态，此时 LCD 显示保存值，每按一次保存键，值数将从 1 开始向上增加，当增加到 25 时又会回到 1。按完增加键后本次测量结果保存到序号位对应的地址处。5假如按回显键，如此进入回显态，LCD 显示回显值，打印机打印出此值，每按一次回显键，序号数字将从 1 开始向上增加，当增加到保存的最大值时又会回到 1。6假如按下打印键，如此进入打印态。微型打印机启动并开始将测量的实时结果打印出来，打印完成自动回到测量态。各个按键的功能说明如下：1单位转换键功能：可以实现升，毫升，公升，立方米之间的转换。2复位键功能：当前测量的数据清零，系统复位。3保存键功能：该键用于保存
15、当前显示的测量的数据，按一次如此保存一组测量值。最多可以保存 25 组测量值。（4）回显键功能：该键用于回显当前测量的数据，按一次如此在 LCD 端回显一组测量值，同时打印机端输出这组值。可以回显已经保存过的值。5打印键word14 / 16功能：可以实时打印出当前 LCD 显示的测量值，便于纸质保存。（6）定时键功能：该键可以实现三分钟定时，按该键，如此在三分钟后系统关闭。可以按复位键重新进入系统，或者重新开启系统。如果三分钟之内，8 8 参考文献参考文献18051 系列单片机 C 程序设计完全手册 某某科技，人民邮电科技2单片机 Keil Cx51 应用开发技术 王为青，程国钢，人民邮电科技3单片机原理与应用 X 毅刚等，高等教育
