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烟台大学机电汽车工程学院 液位检测系统设计
第2章 系统硬件设计
2.1 系统总体功能概述
该系统以AT89C51作为核心控制部件，外加传感器。一片A/D转换芯片和一片数码管驱动芯片来完成系统的预期任务，即液位的检测、显示和超限报警。LM1042外接的热阻探针温度的变化依赖于周围材料的热阻的大小，而空气和液体的热阻大小有很大差别，从而可以根据探针在液体中的深度不同时电阻的不同检测出液位的深度信息，由LM1042内部转换电路网络转换为与液位成线性关系的电压信号，再由A/D转换芯片AD0809将模拟信号转换为数字信号，实现液位信息的输入，AT89C51从ADC0809读取液位信息后进行数据处理和超限判断，随后将处理过的数据分别通过位码和段码送给相应的芯片。同时，若液位超限则由单片机驱动蜂鸣器报警。
图2-0为系统总体结构图：
图2-0 系统总体结构图
各部分功能：
1. 电源部分提供+5V +15V电压供系统各部分使用。 2. 传感器LM1042实现液位信息到电压信号的转换。
3. 由LM1042输出的电压信号比较小，必须经过放大器的一次放大 4. ADC0809将放大器输出的电压信号经A/D转换后送到单片机。
5. AT89C51为处理器，实现液位信息的接收、数据处理、和输出到LED显示端. 6. 蜂鸣器部分在单片机检测到液位超限是由单片机驱动实现声音报警。 7. 单片机对液位数据处理后输出，送给相应芯片控制LED动态显示。
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2.2 核心芯片的选择 （1）单片机AT89C51 AT89C51单片机简介
单片机是把微型计算机主要部分集成在一块芯片上的单芯片微型计算机。 单片机应用系统的基本构成如图2-1
如图2-1 单片机应用系统的基本构成
AT89C51简介
AT89C51主要参数如表所示：
AT89C51含 E2PROM电可编闪速存储器。有两级或三级程序存储器保密系统，防止E2PROM中的程序被非法复制。不用紫外线擦除，提高了编程效率。程序存储器E2PROM容量可达20K字节。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性。 高且价廉的方案。 1.主要特性： 与MCS-51兼容
4K字节可编程闪烁存储器
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寿命：1000写/擦循环
全静态工作：0HZ-24HZ 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 2.管脚说明：
VCC:供电电压 GND:接地
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，他可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLISH 进行校验时，P0输出源码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉位高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLISH 进行校验时，P1口作为第八地址接受。
P2口位一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。胖口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给地址“1”时，他利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出器特殊功能寄存器的内容。P2口在FLISH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是八个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接受输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，他们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。
P3口也作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管脚备选功能 P3.0 RXD (串行输入口)
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P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（计时器0外部输入） P3.5 T1（计时器1外部输入） P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLISH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高，如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的的选通信号。在有外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部存储器时，这两次有效的/PSEN信号讲不出现。
/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部存储器（0000H-FFFFH），不管内部是否有程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁存为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）.
XTAL1:反向放大振荡器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2:来自反响振荡器的输出。 3.I/O口引脚：
a:P0口，双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用； b:P1口，8位准双向I/O口
c:p2口，8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用； d:P3口，8位准双向I/O口，双功能复用。 （2）传感器LM1042
传感器由液位检测专用集成芯片LM1042和一组热探针组成，实现液位信号到电压信号的转换。LM1042使用热阻探针技术来测量非可燃性液体的液面高度，它能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042
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