【正文】 晶體管 —— 集成電路 —— 大規(guī)模集成電路 ， 現(xiàn)在一塊芯片上完全可以集成幾百萬甚至上千萬只晶體管 ， 使得計算機體積更小 ， 功能更強 .特別是近20年時間里 ， 計算機技術(shù)獲得飛速的發(fā)展 ， 計算機在工農(nóng)業(yè) ， 科研 ， 教育 ， 國防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用 ， 計算機技術(shù)已經(jīng)是一個國家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志 。 在 MCS48 的帶領(lǐng)下 ， 其后 ， 各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機 ， 象Zilog 公司的 Z8 系列 .到了 80 年代初 ， 單片機已發(fā)展到了高性能階段 ， 象 INTEL 公司的 MCS51 系列 ， Motorola 公司的 6801 和 6802 系列 ， Rokwell 公司的 6501 及 6502 系列等等 ， 此外 ， 日本的著名電氣公司 NEC 和 HITACHI 都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機 。 美國 Microchip 公司發(fā)布了一種完全不兼容 MCS51 的新一代 PIC 系列單片機 ， 引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注 ， 特別它的產(chǎn)品只有 33條精簡指令集吸引了不少用戶 ， 使人們從 INTEL 的 111條復(fù)雜指令集中走出來 。 MOTOROLA 公司的 MC68HC05 系列其高速低價等特點贏得了不少用戶 。 1990 年美國 INTEL 公司推出了 80960 超級 32位單片機引起了計算機界的轟動 ， 產(chǎn)品相繼投放市場 ， 成為單片機發(fā)展史上又一個重要的里程碑 。 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 7 管理及過程控制等領(lǐng)域 ， 大致可分如下幾個范疇 ： 1. 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗 低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便 的 優(yōu)點 ，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中 ， 結(jié)合不同類型的傳感器 ， 可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、 元素、壓力等物理量的測量 .采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化 ， 且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大 .例如精密的測量設(shè)備 (功率計 ， 示波器 ， 各種分析儀 )。 5. 單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛 ， 例如醫(yī)用呼吸機 ， 各種分析儀 ， 監(jiān)護儀 ，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等 。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 象 80C51 就采用了 HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 ).CMOS 雖然功耗較低 ， 但由于其物理特征決定其工作速度不夠高 ， 而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點 ， 這些特征 ， 更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合 。 現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多 ， 各具特色 ， 但仍以 80C51 為核心的單片機占主流 ， 兼容其結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品 ， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的 Winbond 系列單和指令系統(tǒng)的有PHILIPS 公司片機 。系統(tǒng)的默認(rèn)速度設(shè)定值為 60 滴 /min， 可以通過鍵盤來修改設(shè)定值。若聲報警持續(xù) 1 分鐘后無人復(fù)位，則有單片機發(fā)出信號控河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 制電動機，使輸液器上的下滑輪處于無液滴滴出的狀態(tài)，這樣可以大大提高 輸液的安全性。 數(shù)據(jù)采集方案 數(shù)據(jù)采集一般可以采用以下幾種方案： 方案一：使用發(fā)光二極管和光敏三極管組合。雖然紅 89C51 滴速檢測 氣泡、液位檢測 顯示器模塊 鍵盤模塊 聲光報警模塊 電機控制模塊 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 外光波長比可見光長，受可見光的影響較小，但是紅外光也有一定的缺點 ，如大氣、潮濕的天氣、霧和云 對它有衰減作用 。其缺點是當(dāng)按鍵較多時占用單片機的 I/O 口數(shù)目較多，優(yōu)點是電路設(shè)計及簡單，編程相對容易一些。采用單片機控制步進電動機，控制信號為數(shù)字信號，不再需要數(shù) /模轉(zhuǎn)換，具有快速起 /停功能，步距角可降低到 度、延時短、定位準(zhǔn)確 、精度高和可操作性強。直流電動機精度較低，不易實現(xiàn)精確的位置控制。但使用方便，價格便宜。 方案一：在一定時間 t內(nèi)滴下的點滴的滴數(shù) n計算點滴的速度，計算公式為 v=60n/t。 方案二：根據(jù)一定滴數(shù) n 滴下所經(jīng)過的時間 t 計算點滴的速度，計算公式為v=60n/t(滴 /min)。 顯示方案選擇 方案一：采用串行顯示接口芯片 MAX7219，由單片機的三位 I/O 口來直接對其進行控制，并由 MAX7219 直接連接 LED，因為 7219 可以直接驅(qū)動 LED。所以 系統(tǒng)設(shè)計中需要用到 A/D轉(zhuǎn)換器 。 ADC0809 是一種逐次比較式 8 路模擬輸入、 8位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器，其輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到 MCS51 的數(shù)據(jù)總線上。 下面的程序是采用軟件延時的方式，分別對 8路模擬信號輪流采樣 1次，并依次把結(jié)果轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)存儲區(qū)的轉(zhuǎn)換程序。 如下圖 31 圖 31 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 數(shù)據(jù)采集電路 采集部分的傳感器采用光電開關(guān)。為了防止輸液器的漏斗傾 斜引起水滴的偏移，導(dǎo)致不能正常檢測。綜合考慮信號大小和靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性，通過調(diào)整 R2 將靜態(tài)工作點設(shè)置為 6V。 ⑷ 比較電路：將耦合得到的電壓信號，經(jīng) D4。 聲光報警模塊 當(dāng)點滴的速度低于 20滴 /min或高于 150滴 /min時，單片機發(fā)出控制信號，觸發(fā)蜂鳴器報警。使用前可河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 以設(shè)定滴速、在輸液時可以隨時暫停輸液，并可以在任意時刻重新啟動繼續(xù)輸液，為了提高整機的安全性能，還配有異常情況造成的流速過快或停止時的報警裝置，報警的同時 停止輸液。這樣就要用到一個加鍵和一個減鍵。 模 塊外觀及尺寸 圖 35 引腳 符號 說明 輸入 /輸出 1 VDD 正電源必須接 輸入 2 VLCD LCD屏工作電壓調(diào)整可調(diào)整視角對比度必須接 輸入 3 /INT WDT/定時器輸出 ， 集電極開路輸出不用可不接 輸出 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 4 LED 不用 輸入 5 BZ 壓電陶瓷蜂鳴片驅(qū)動 正 極輸出 6 /BZ 壓電陶瓷蜂鳴片驅(qū)動極 輸出 7 /CS 模塊片選 ， 內(nèi)部上拉必須接 輸入 8 /RD 模塊數(shù)據(jù)讀出控制線 ， 內(nèi)部上拉 輸入 9 /WR 模塊數(shù)據(jù) /指令寫入控制線 ， 內(nèi)部上拉必須接 輸入 10 DATA 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 ， 內(nèi)部上拉必須接 輸入 /輸出 11 VSS 負(fù)電源 ， 接地線必須接與單片機連接時如下圖： 圖 36 /RD /IRQ BZ可不用，用三線接口即可 /CS、 /WR、 DATA。直流電機的電路比較簡單，單片機可以直接通 過兩個 I/O 口就可以方 便地控制電動機的正反轉(zhuǎn)，從而控制輸液器的速度。兩字節(jié)除法 MOV R6， R2 MOV R7， R3 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 19 圖 37 鍵盤掃描 顯示 判斷是否有液 ?滴 ? 延時 5S 滴速檢測 發(fā)送 檢測值 =設(shè)定值 ? 檢測值 設(shè)定值 調(diào)快 調(diào)慢 液面是否達到警戒線 報警并加緊滴管 開始 結(jié)束 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 CALL HB2 。計算雙字節(jié)商 DVD2： CLR C 。********二進制向 BCD 碼轉(zhuǎn)化 ******** HB2: CLR A 。雙字節(jié)十六進制數(shù)的萬位數(shù) ；不超過 6，不用調(diào)整 DJNZ R2， HB3 。向 LCD 傳輸數(shù)據(jù)時，這里采取連續(xù)讀數(shù)據(jù)的方式，即這里河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 24 按照時許送入首地址，其后這里連續(xù)送如數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的地址自動加 03 顯示一位數(shù)碼要轉(zhuǎn)化成 3個 8位二進制數(shù)，顯示不同的數(shù)碼，編程時這里采用了查表的方式，具體程序段如下： PCON: EQU 87H ORG 0000H JMP START ORG 0100H START: CLR 。SYSEN CALL WRCOM MOV 20H， 00 。******LCD 寫地址 ****** WRDD: SETB 。 D=1(101) CALL DLY5 SETB 。 /WR=1 CALL DLY5 CLR 。DATA=1 CALL DLY5 WRR1: NOP CALL DLY5 SETB CALL DLY5 DJNZ R4， ADDWRZ RET 。******LCD 顯示子程序 ****** WR123: NOP SETB CALL DLY5 NOP CLR CALL DLY5 CLR CALL DLY5 SETB CALL DLY5 SETB CALL DLY5 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 29 CLR CALL DLY5 CLR CALL DLY5 SETB CALL DLY5 CLR CALL DLY5 SETB CALL DLY5 SETB CALL DLY5 JZ XS2 XS1: MOV R2 ， 2 LP11: CLR CALL DLY5 CLR CALL DLY5 SETB CALL DLY5 DJNZ R2， LP11 MOV R2， 4 LP12: CLR CALL DLY5 SETB CALL DLY5 SETB CALL DLY5 DJNZ R2， LP12 JMP BEGIN XS2: MOV R2， 6 LP2: CLR CALL DLY5 CLR 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 30 CALL DLY5 SETB CALL DLY5 DJNZ R2， LP2 BEJIN: MOV R6， 3 MOV A， RO