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坝堤管涌渗漏监测系统系统总体设计

方案一:采用

方案一:采用C8051F单片机作为主控制器。C8051F单片机集成12位DAC,集成高精度内部时钟振荡器。指令执行速度最高达100MIPS,C8051F单片机是封装最小的集成模拟功能的单片机,11个管脚可以提供8个用户I/O。集成模拟、数字外设,包括ADC、DAC、电压比较器、高精度内部振荡器、高电压60V差分放大器等等。I/O口通过Crossbar与片内各个功能单元连接,可以动态进行I/O口的分配。C8051F单片机能提供多达5个16位定时器,他们可以用来ADC采样,DAC波形生成,方波输出等,考虑到价格以及功能的原因,C8051F单片机并不适合本系统。

方案二:采用AT89S52单片机作为主控制器。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。它和标准51系列单片机相比较具有运算速度快,抗干扰能力强,支持ISP在线编程,片内含8k空间的可反复擦写1000次的Flash只读存储器,具有256bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个I/O口,2个16位可编程定时计数器。其指令系统和传统的8051系统兼容,降低了系统软件设计的难度,电路设计简单、价格低廉。

方案三:采用AT89C51单片机为主控制器。AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89C51单片机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。现在市场上AT89S51/52已经取代了AT89C51/52。

综合以上三种方案,我们选择比较经济比较实用的方案二更为合适,AT89S52完全可以满足本系统的设计要求,使用AT89S52单片机为我们整个系统的控制核心更为合适。单片机AT89S52如图2.1所示。

 

 

 1.1.1 电源模块论证

方案一:采用半波整流电路。半波整流是一种利用二极管的单向导通特性来进行整流的常见电路,除去半周、下半周的整流方法,叫半波整流。作用是将交流电转换为直流电,也就是整流。变压器的次级绕组与负载相接,中间串联一个整流二极管,就是半波整流。利用二极管的单向导电性,只有半个周期内有电流流过负载,另半个周期被二极管所阻,没有电流。这种电路,变压器中有直流分量流过,降低了变压器的效率;整流电流的脉动成分太大,对滤波电路的要求高。只适用于小电流整流电路。

方案二:采用单相桥式整流电路。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路。单相桥式整流电路在带电感性负载的工作情况理想。单相桥式整流电路的优点是:线路简单、调整方便。单相桥式整流电路具有输出电流脉动小,功率因数高,变压器二次电流为两个等大反向的半波,没有直流磁化问题,变压器利用率高的优点。

综合以上方案,根据本系统的控制要求,选择方案二单相桥式整流电路更为合理更为合适。

1.1.2 显示模块论证

方案一:采用LCD显示电路。采用两片HD61202作为列驱动器,同时使用一片HD61203作为行驱动器的液晶模块。HY12864具有简单而功能较强的指令集,与微控制器的数据传输采用8位并行传输方式。在HY12864中,两片HD61202的ADO均接高电平,RST也接高电平,这样在使用HY12864时就不必再考虑这两个引脚的作用了。片内Flash中存入了需要使用的字符库,通过调用LCD字符显示程序,可以显示中英文字符,市场价格比较高。

方案二:采用LED数码管显示电路。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的,加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。当数码管特定的段加上电压后,这些特定的段就会发亮,以形成我们眼睛看到的 2个8数码管字样了。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分,也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成,而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成,一般情况下,单个发光二极管的管压降为1.8V左右,电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管,发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。电路简单、经济适用、实现起来比较容易。

由于本系统显示模块对漏水位置进行显示,四位静态显示就可以满足系统的设计要求,而LED数码管显示恰恰可以很好完成本系统的任务要求,所以选择方案二更为合适。

1.1.3 键盘模块论证

方案一:采用矩阵式键盘电路。矩阵式键盘电路适用于按键数量较多的场合,它由行线和列线组成,按键位于行、列的交叉点上,行线、列线分别连接到按键开关的两端。通常情况下,按键无动作时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,则对应的行线和列线短接,行线电平状态将由于此行线连接的列线电平决定。很明显,在按键较多的场合中,矩阵键盘要节省很多的I/O口线。

方案二:采用独立式按键电路。独立式按键电路是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线,每根I/O口线上的按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路配置灵活,软件结构简单。通常按键输入都采用低电平有效,上拉电阻保证了按键断开时,I/O口线有确定的高电平。由于每个独立式按键单独占有一根I/O口线,I/O口浪费量较大,在按键数量不多的情况下,常常采用这种按键电路。

综合以上方案,根据本系统设计要求。由于本系统的按键数量相对不是很多,而且单片机的I/O分配足够,考虑到键盘电路的稳定,方便等原因,本系统采用独立式按键电路。


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