51单片机毕业设计论文

1.1核心芯片8051单片机 (2)

1.2 ADC0809转换芯片 (5)

1.2.1 ADC0809的逻辑结构 (5)

1.2.2 ADC0809 的通道选择 (6)

1.2.3 ADC0809的引脚图及各引脚作用 (6)

1.3 MC14499芯片 (8)

1.3.1.MC14499的结构及功能介绍 (8)

1.3.2 MC14499在单片机中的应用 (10)

1.4 74LS373芯片 (13)

1.5 LED数码管 (15)

1.5.1 LED数码管显示器的结构 (15)

1.5.2 LED数码管显示器的显示段码 (17)

1.5.3 LED显示器的参数 (18)

1.6 X25045 (18)

2 系统硬件设计 (20)

2.1系统设计原理和系统框图 (21)

2.1.1设计原理 (21)

2.1.2系统框图 (21)

2.2液位传感器设计 (22)

2.2.1 传感器原理 (22)

2.2.2 传感器的组成 (22)

2.2.3 测量原理 (23)

2.2.4 将电容转化成电信号部分 (24)

2.2.5 电信号放大电路设计 (25)

2.3 A/D0809模数转换 (25)

2.4 显示电路的设计 (27)

2.5 键盘电路 (29)

2.5.1矩阵式键盘的工作原理 (30)

2.5.2 硬件电路设计及电路图 (30)

2.6 继电器控制水泵加水电路 (31)

2.7 报警电路 (32)

2.8 电源电路 (33)

2.8.1 直流电源电路 (33)

2.8.2 备用电源切换电路 (34)

2.9看门狗电路 (35)

3 系统软件的设计 (38)

3.1 软件设计流程图 (38)

3.2矩阵键盘程序设计 (40)

3.2.1 程序设计内容 (40)

3.2.2系统程序 (40)

3.3 ADC0809模数转换流程图 (42)

4 结论 (45)

附录A (46)

1 主要芯片介绍

1.1核心芯片8051单片机

计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。所出的系列产品有8051、8031、8751。其代表就是8051。其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。

整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。

系统的原理是采用电容式传感器测量液体的液位值,通过单片机的转换与分析在LED上显示及输出控制；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,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。

图1-1 8051管脚图

上图是8051的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：

Pin40:正电源脚，正常工作或对片内EPROM抄写程序时，接+5V电源。

Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。

Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。

8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容,振荡电容的值一般取10PF-30PF。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。本设计采用外部时钟电路，外接晶振和电容组成振荡器。输入输出(I/O)引脚：Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚,Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚。

在对单片机设计中，P0口作为程序存储器扩展口，且是扩展并行输入/输出接口的接口，另外也作为模数转换的数据传输口,P2口为程序存储器扩展口的高

V复位信号复用脚，当8051 8位地址总线口，P1口为输入/输出口。Pin9:RESET/

pd

通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现2个时钟周期以上的高平，系统

即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H， P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。8051的初始态如下：

表1-1 寄存器初始状态

8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见图1-2。此外，RESET/V

pd

是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失, 此设计采用自动复位电路

SW

V CC

C1

上电自动复位电路手动复位

图1-2 复位电路

Pin30:ALE/P 当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE 端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE 会跳过一个脉冲。

如果单片机是EPROM ，在编程其间,prog 将用于输入编程脉冲。

Pin29:PSEN 当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号，PC 的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU 读入并执行。在编程时，EA/V pp 脚还需加上21V 的编程电压。

1.2 ADC0809转换芯片

1.2.1 ADC0809的逻辑结构

ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近型A/D 转换器，采用CMOS 工艺制造。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1-3）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

图 1-3 ADC0809的内部结构

EOC

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7