【正文】 . . . .. .電氣自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目： 基于單片機(jī)的輸液滴速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　　　本任務(wù)及要求：以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)測(cè)與控制的系統(tǒng)，能檢測(cè)點(diǎn)滴速度，控制點(diǎn)滴速度，并能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)采用主站控制從站的有線監(jiān)控系統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)醫(yī)療輸液過(guò)程的群控。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成群控系統(tǒng)控制裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試。　設(shè)計(jì)包括：總體方案的確定；單片機(jī)的選擇； 各模塊電路的設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)；各模塊調(diào)試；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等。 一、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間：第二周：明確課題任務(wù)及要求，搜集課題所需資料，掌握資料查閱方法，了解本課題研究現(xiàn)狀、存在問(wèn)題及研究的實(shí)際意義。第三周至第四周：查閱相關(guān)資料，自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，確定課題總體方案，明確課題任務(wù)，確定個(gè)人研究重點(diǎn)，做好文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告。第七周至第十周：根據(jù)自己研究的方向，確定自己的總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)硬件總體模塊圖及軟件模塊圖。第十一周至第十三周：完成本系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試。 第十四周至第十七周：整理資料，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 第十八周答辯。目 錄摘　要... 1Abstract 2第1章　單片機(jī)及多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)... 1　單片機(jī)的概述... 1　單片機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用... 1　MCS51單片機(jī)的基本組成... 3　MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能... 3 單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)成... 5　多單片機(jī)控制系統(tǒng)的概述... 7　單片機(jī)在輸液點(diǎn)滴的研究現(xiàn)狀... 8 課題的主要內(nèi)容及發(fā)展前景... 9 課題的主要內(nèi)容... 9 課題的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望... 9第2章　系統(tǒng)方案確定... 11　系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求... 11　系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案... 12　系統(tǒng)各模塊方案選擇... 12　單片機(jī)型號(hào)的選擇... 12　點(diǎn)滴速度檢測(cè)和液面檢測(cè)方案的論證與比較... 13　滴速控制方案的論證與比較... 13　電機(jī)控制算法的選擇... 14　鍵盤、顯示及聲光報(bào)警部分... 15　主從站協(xié)議部分... 15第3章　硬件設(shè)計(jì)... 16　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)... 16... 17　主站硬件電路設(shè)計(jì)... 17　通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)... 20　從站電路設(shè)計(jì)... 21　滴速檢測(cè)與液面檢測(cè)電路設(shè)計(jì)... 21　鍵盤顯示電路設(shè)計(jì)... 22　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)... 24　報(bào)警電路和通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)... 26第4章　軟件設(shè)計(jì)... 27　主站軟件設(shè)計(jì)... 27　主站總體流程設(shè)計(jì)... 27　鍵盤顯示程序設(shè)計(jì)... 27 報(bào)警程序設(shè)計(jì)... 28　與從站通訊... 29　從站軟件設(shè)計(jì)... 30　系統(tǒng)定義和總體流程... 30　滴速和液面判斷及報(bào)警... 32　滴速控制程序設(shè)計(jì)... 33　鍵盤及顯示程序設(shè)計(jì)... 34　與主站通信... 35第5章　系統(tǒng)調(diào)試、抗干擾及制板... 36　系統(tǒng)調(diào)試... 36　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象及影響... 36　常用硬件抗干擾與保護(hù)措施... 37　軟件抗干擾... 37　PCB板設(shè)計(jì)... 37結(jié)束語(yǔ)... 38參考文獻(xiàn)... 39致 謝... 40附 錄... 41附錄A　主站程序... 41附錄B　從站程序... 48附錄C　主站硬件電路總圖... 58附錄D　從站硬件電路總圖... 59附表E　3D效果圖... 60基于單片機(jī)的輸液滴速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本系統(tǒng)以Atmel89C52單片機(jī)為核心，輔以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鍵盤、LCD 顯示、LED 顯示、光電傳感器數(shù)據(jù)采集等外圍電路組成，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)主站控制多個(gè)從站的有線液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控系統(tǒng)。電機(jī)控制使用了模糊控制的控制算法，可以有效的減小超調(diào)量和靜態(tài)誤差，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。主站使用LCD 顯示，用戶界面友好。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；驅(qū)動(dòng)；鍵盤；光電傳感器摘　要The design of the liquid inputing system basing on onechip puterAbstract:With the development at full speed of science and technology in recent years, the application of the onechip puter is being moved towards deepenning constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled onechip puter application system, the onechip puter often uses as a key part, only onechip puter respect knowledge is not enough, should also follow the concrete hardware structure , and direct against and use the software of target39。s characteristic to bine concretly, in order to do perfectly.The system is designed to construct a wired monitor system of a master station controlling multiple slave stations,with a onemicro controller Atmel89C52 as the key, plimented by stepper motor　drive, keyboard, LCD display, LED display and photoelectric censor data collection out side circuit. The bination of fuzzy control working on the motor drive can effectively reduce the amount of over regulating and stable error and shorten the time of adjusting. Key words:onechip puter；drive；keyboard；photoelectricAbstract第1章　單片機(jī)及多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)　單片機(jī)的概述單片機(jī)，也稱單片微型計(jì)算機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)家族中的一員，它以獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和超群的優(yōu)點(diǎn)，深得各個(gè)領(lǐng)域的青睞，應(yīng)用十分之泛，近年來(lái)發(fā)展極其迅速。世界上的各個(gè)半導(dǎo)體廠商都抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，推出自己的產(chǎn)品，一時(shí)間單片機(jī)如雨后春筍般蓬勃發(fā)展和流行起來(lái)。在近30年的時(shí)間里，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小大體集成電路到大規(guī)模集成電路四個(gè)階段，尤其是隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛躍發(fā)展，20世紀(jì)70年代初誕生的單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)應(yīng)用日益廣泛。而單片機(jī)的問(wèn)世，更進(jìn)一步推動(dòng)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)應(yīng)用滲透到各行各業(yè)，達(dá)到了前所未有的普及程度。　單片機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用一、單片機(jī)的特點(diǎn)：（１）重量輕、耗電少、價(jià)格低、電源單一。（２）抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般的通用CPU；程序指令及常數(shù)、表格固化在ROM中，不易被破壞；許多信號(hào)通道均在一塊芯片內(nèi)。（３）集成度限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小。一般ROM小于8KB，RAM小于256個(gè)字節(jié)，但可在外部擴(kuò)展，通常ROM、RAM可分別擴(kuò)展至64KB。（４）面向控制，控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快。其結(jié)構(gòu)組成與指令系統(tǒng)都著重滿足工控要求。指令系統(tǒng)中均有極其豐富的條件轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作及位處理功能。一般來(lái)說(shuō)，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的其它微處理器。（５）開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便，研制周期短。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件，芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線以及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)?！　《?、單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、使用靈活、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)、可在各種惡劣的條件下工作等特點(diǎn)。特別是它強(qiáng)大的面向控制的能力、使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面得到廣泛應(yīng)用。（1）單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用在各類儀器儀表中，引入單片機(jī)使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化功能大大提高，例如精密數(shù)字溫度計(jì)、智能電度表、微機(jī)多功能PH測(cè)試等等。（2） 單片機(jī)在工業(yè)測(cè)控中的應(yīng)用。用單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，例如MCS51單片機(jī)控制電鍍生產(chǎn)線、溫度人工氣候控制、報(bào)警系統(tǒng)控制、IBMPC/XT和單片機(jī)組成的二級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。（3） 單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用 MCS51系列單片機(jī)具有通信接口，為單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備中的應(yīng)用提供了良好的條件，例如MCS51系列單片機(jī)控制的串行自動(dòng)呼叫應(yīng)答系統(tǒng)、列車無(wú)線通信系統(tǒng)、MCS51單片機(jī)無(wú)線遙控系統(tǒng)等。（4） 單片機(jī)在日常生活及家電中的應(yīng)用單片機(jī)越來(lái)越廣泛應(yīng)用于日常生活的智能電器產(chǎn)品以及家電中。例如電子秤、銀行計(jì)息電腦、電腦縫紉機(jī)、心率監(jiān)護(hù)控制、彩色電視機(jī)、電冰箱控制、洗衣機(jī)控制等等。（5） 單片機(jī)與Internet隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，Internet已經(jīng)成為信息社會(huì)的重要組成部分，Internet技術(shù)已經(jīng)深入到日常生活中和工作中。Internet技術(shù)得以迅速發(fā)展，其主要推動(dòng)力之一是標(biāo)準(zhǔn)成熟的PC工業(yè)。無(wú)論是PC機(jī)的硬件平臺(tái)，還是軟件操作系統(tǒng)，都要求高度標(biāo)準(zhǔn)化，上網(wǎng)方式也大同小異。而對(duì)于各類家用電器和智能裝置，情況就不同了，它們的心臟多是單片機(jī)，但由于單片機(jī)芯片品種繁多，其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)也各不相同，因此，它不能像PC機(jī)那樣通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口和接口軟件直接接到Internet，如果能夠?qū)⒏黝愔悄苎b置或家用電器與Internet連接起來(lái)，一方面可充分利用Internet資源，另一方面還可獲得一些電子設(shè)備信息。由此可見(jiàn)，單片機(jī)與Internet的緊密結(jié)合將為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)創(chuàng)另一片天地。機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。它是通過(guò)機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)、信息技術(shù)緊密結(jié)合而成的一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域。這種結(jié)合形成一種技術(shù)趨勢(shì)，涌現(xiàn)了嶄新的產(chǎn)品及先進(jìn)的制造技術(shù)，因而使整個(gè)機(jī)械、儀表、控制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指機(jī)械微電子技術(shù)、機(jī)電轉(zhuǎn)換技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。采用單片機(jī)作為機(jī)電產(chǎn)品的控制器，可充分發(fā)揮其體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低、安裝靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，提高產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化水平?！CS51單片機(jī)的基本組成　MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能一、MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在一塊小芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分，其核心部分是中央處理器CPU，它由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。運(yùn)算器用來(lái)完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和進(jìn)行位操作，由算術(shù)邏輯單元（ALU）、位處理器、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2等組成?？刂破魇怯脕?lái)統(tǒng)一指揮和控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的部件，它由控制邏輯、內(nèi)部振蕩電路OSC、指令寄存器及其譯碼器、程序計(jì)數(shù)器PC及其增量器、程序地址寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、RAM地址寄存器、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針SP等組成?！CS51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)二、MCS51單片機(jī)的管腳功能采用HMOS制造工藝的MCS51單片機(jī)都采用40管腳雙列直插式封裝；而采用CHMOS制造工藝的80C51/80C31,除采用40腳雙列式直插式封裝外，還有用方形的封裝方式?！　　　　　　　　?　　　　　　8031管腳　 各管腳功能說(shuō)明如下：⑴　電源管腳VCC(40腳):接＋5V；VSS（20腳）：接地。⑵　時(shí)鐘信號(hào)腳XTAL1(19腳),XTAL2(18腳):外部時(shí)鐘信號(hào)腳。⑶　控制線1）RST/Vpd(9腳):當(dāng)作RST使用時(shí)，為復(fù)位輸入端；當(dāng)作為Vpd使用時(shí)，當(dāng)VCC掉電下，可作備用電源。2）/Vpp（31腳）：為訪問(wèn)內(nèi)部或外部程序儲(chǔ)存器的選擇號(hào)。對(duì)片內(nèi)RPROM編程時(shí)，Vpp接入21V編程電壓。3）ALE/（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部?jī)?chǔ)存器時(shí)，ALE信號(hào)的負(fù)跳變將P0口上的低8位送入地址鎖存器，不訪問(wèn)外部?jī)?chǔ)存器時(shí)，ALE端仍以固定的振蕩頻率的1/6速率輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)對(duì)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，該管腳PROG用于輸入編程脈沖。4）（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。⑷　輸入/輸出口線1）P0口（32～39腳）：雙向I/O口，既可接地址鎖存器作低8位地址I/O口使用也可以作數(shù)據(jù)I/O口使用。能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。2)P1口（1～8腳）：具有內(nèi)部上位電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。3）P2口（21～28腳）：8位具有內(nèi)部上位電阻的準(zhǔn)雙向I/O口，在接收外部存儲(chǔ)器時(shí)，P2口作為地址高8位。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。4）P3口（10～17腳）：8位具有內(nèi)部上位電阻的準(zhǔn)雙向I/O口，其每一位又有如下特殊功能：（RXD）：串行口輸入端。（TXD）：串行口輸出端。（）:外部中斷0輸入端，低電平有效。（）:外部中斷1輸入端，低電平有效。（T0）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端。（T1)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部事件