3、單片機(jī)實(shí)時處理及控制

　　針對本課題而言，硬件電路應(yīng)該盡量的簡單，部分能用軟件實(shí)現(xiàn)電路盡可能的不用硬件電路，以此來達(dá)到產(chǎn)品的小型化、價格低、性能可靠的目的。在選擇單片機(jī)時也應(yīng)充分考慮其便利和實(shí)用，8031單片機(jī)最大缺點(diǎn)是需要外接EPROM，電路復(fù)雜，而且EPROM還是用紫外線進(jìn)行擦除的，使用起來很不方便。在經(jīng)過廣泛的比較之后，確定采用ATMEL 公司的AT89C52 FLASH單片機(jī)。它不僅具有8031單片機(jī)的一切功能，還有許多功能是8031所沒有的。其內(nèi)部帶有8KB可多次擦寫的FLASH內(nèi)部程序存儲器，可用電擦除，十分方便。

　　AT89C52單片機(jī)主要有以下一些特點(diǎn)：

　　（1）、與MCS-51產(chǎn)品兼容；

　　（2）、具有8KB可改寫的FLASH內(nèi)部程序存儲器，可進(jìn)行1000次擦/寫操作；

　　（3）、全靜態(tài)操作：0Hz到24MHz；

　　（4）、三級程序存儲器加密；

　　（5）、256字節(jié)內(nèi)部RAM；

　　（6）、32條可編程I/O線；

　　（7）、3個16位定時/計數(shù)器；

　　（8）、8個中斷源；

　　（9）、可編程串行口；

　　（10）、低功耗空閑和掉電方式。

　　單片機(jī)實(shí)時處理及控制部分的主要功能是接收來自紅外光電傳感器轉(zhuǎn)換過的電信號，同時接收輸入電路送來的狀態(tài)信息，經(jīng)過判斷計算后，一方面發(fā)出控制指令，控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行液位的檢測與跟蹤；另一方面送出所需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示和狀態(tài)指示。因此，這一部分是本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它的性能的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能好壞。具體硬件電路是以AT89C52單片機(jī)為核心，通過擴(kuò)展并口8255來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3所示。

　　由圖3可以看出，鍵入電路與AT89C52的P1口相連，接收所鍵入的狀態(tài)信息并送單片機(jī)。液位信號直接送P3.0口，在自動跟蹤時，單片機(jī)對P3.0口不斷地查詢，一有信號就進(jìn)行判斷處理。液滴信號與P3.2口（即INT0中斷引腳）相連，由于液滴的檢測是隨時的，因此需要用中斷來控制，當(dāng)液滴信號一來中斷便響應(yīng)，記錄下液滴數(shù)。上、下限位信號分別接P3.4、P3.5口，在運(yùn)行中，一但出現(xiàn)了上、下限位信號時，說明已超出了預(yù)定的運(yùn)行范圍，單片機(jī)收到信號后，發(fā)出控制指令，停止電機(jī)的轉(zhuǎn)動。其它一些如顯示、電機(jī)驅(qū)動等控制信號的發(fā)出由總線分時送8255，完成預(yù)定的任務(wù)。

　　8255的片選信號/CS及口地址選擇線A0和A1分別由AT89C52的P2.7和P0.0、P0.1經(jīng)地址鎖存后提供，故8255的A口、B口、C口及控制口地址分別為7FFCH、7FFDH、7FFEH和7FFFH。8255的D0～D7分別與AT89C52的P0.0～P0.7相連，其/RD、/WR與AT89C52的/RD、/WR一一對應(yīng)相接。

　　三、 軟件設(shè)計

　　系統(tǒng)軟件是整個系統(tǒng)的重要組成部分，只有在它的指揮控制下硬件電路才能進(jìn)行工作，完成相應(yīng)的功能，而且部分硬件電路的缺陷還可以通過軟件編程加以彌補(bǔ)。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，軟件是用MCS－96匯編語言，采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、自動檢測跟蹤子程序、校準(zhǔn)子程序、顯示子程序等組成。在本系統(tǒng)中，高精度測量的實(shí)現(xiàn)在很大程度上是由軟件來保證的。

　　主程序包括系統(tǒng)參數(shù)初始化和循環(huán)工作過程，是本系統(tǒng)中軟件部分的核心。它主要完成的任務(wù)是：首先，對單片機(jī)狀態(tài)參量和程序自定義的狀態(tài)參量進(jìn)行系統(tǒng)初始化；其次，對各子程序進(jìn)行管理和控制，安排相應(yīng)的指令，提供子程序的入口數(shù)據(jù)，以達(dá)到完成系統(tǒng)功能的目的。

　　液位自動檢測跟蹤子程序的功能是控制液位跟蹤器以底液液面為起始位置，連續(xù)地跟蹤液面的變化，并換算出實(shí)際的液體體積值，實(shí)時地進(jìn)行顯示。其執(zhí)行步驟是：首先，紅外光電傳感器自動檢測到液位，并設(shè)此液位為跟蹤的底液面，顯示為“0”。然后，進(jìn)入實(shí)時跟蹤狀態(tài)，只要液位有變化（上升），檢測器便會自動跟蹤，實(shí)時顯示所跟液體的體積，直到液位不再變化為止。

　　校準(zhǔn)子程序是在每次更換量筒時進(jìn)行的，目的是找出量筒內(nèi)液體的體積與電機(jī)的步進(jìn)數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系，然后送給單片機(jī)，進(jìn)行體積計算時就有了新的標(biāo)準(zhǔn)，以此來提高測量精度。

　　四、結(jié)束語

　　采用AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的液位檢測系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)100ml玻璃量筒中，液位變化范圍在0-200mm時，能達(dá)到0.1ml的分辨率。實(shí)踐證明，本液位檢測系統(tǒng)性能價格比高、控制方式可靠，其設(shè)計思路和方法可以為自動蒸餾測控系統(tǒng)所借鑒，具有廣闊的應(yīng)用前景。