【文章內(nèi)容簡介】 所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時間。例如，當(dāng)需要計(jì)算 DJNZ 指令完成所需要的時間時，首先必須要知道晶振的頻率，設(shè)所用晶振為 12MHz，則一個機(jī)器周期就是 1us。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要 2us。如果該指令需要執(zhí)行 500次，正好 1000us，也就是 1ms。機(jī)器周期不僅對于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單 片機(jī)定時器和計(jì)數(shù)器的時間基準(zhǔn)。例如一個單片機(jī)選擇了 12MHz晶振，那么當(dāng)定時器的數(shù)值加1時，實(shí)際經(jīng)過的時間就是 1us，這就是單片機(jī)的定時原理。 所以，如果最小系統(tǒng)中沒有時鐘電路，便沒有時鐘周期，單片機(jī)也就無法工作。為此本次設(shè)計(jì)了由一個 12mHZ 晶振，兩個濾波電容，和一個起振電阻組成的時鐘電路來為最小系統(tǒng)中的 AT89C51 單片機(jī)提供時鐘脈沖。 本次設(shè)計(jì)始終電路如圖 ： 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –10– 圖 時鐘電路圖 （ 二 ） 12864 液晶顯示電路 本次采用的顯示屏為 12864 液晶顯示屏，相較于數(shù)碼管顯示電路， 12864 液晶顯示屏具有結(jié)構(gòu)簡單，刷新速度快，不包含像數(shù)碼管外圍驅(qū)動電路，極大程度降低了故障的發(fā)生率， 12864 液晶顯示模塊是 128 64 點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個中文漢字（ 16X16 點(diǎn)陣）、 128 個字符（ 8X16 點(diǎn)陣）及 64X256點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。可與 CPU 直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)： 8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等 12864 屏幕 IO 口電路如圖 所示 圖 12864 屏幕 IO 口電路圖 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –11– （四） 鍵盤電路 本次設(shè)計(jì)需要設(shè)置灌裝規(guī)格，容量等，需要使用按鍵電路來給單片機(jī)提供信息，按鍵開關(guān)采用共地方式，即為當(dāng)按下按鍵時，引腳輸出低電平，當(dāng)待機(jī)狀態(tài)時，引腳輸出高電平 鍵盤電路如圖 所示： 圖 鍵盤電路原理 圖 （五） 電磁閥控制電路 繼電器執(zhí)行模塊電路如圖 ： 圖 繼電器執(zhí)行 模塊 電路 圖 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –12– 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 輸出 方式為單片機(jī)通過繼電器驅(qū)動電路 ， 從而控制電磁閥門的開閉 ，因?yàn)?單片機(jī)的 IO 口輸出為帶載能力很微弱的電壓信號，驅(qū)動能力極低，因此需要使用一個 S8050NPN 三極管來作為繼電器的驅(qū)動 電路，當(dāng)三極管基極輸出為低電平時，三極管的發(fā)射極和集電極具有很大阻抗，可以近似看做為斷路狀態(tài)，當(dāng)基極為高電平時，發(fā)射極和集電極導(dǎo)通，這時，發(fā)射機(jī)為高電平，從而驅(qū)動繼電器合閘，控制電磁閥門開啟。 （六） 計(jì)數(shù)單元電路 本次設(shè)計(jì)中使用的計(jì)數(shù)單元為光電式計(jì)數(shù)單元 。傳統(tǒng)機(jī)械觸碰開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，且無法安裝在固定位置，利用光電檢測技術(shù)是工業(yè)光電信息技術(shù)的主要方式，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)以及復(fù)雜自動控制系統(tǒng)和信息處理技術(shù)的提高，它以測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、信息效率極高及自動化程度高等突出特點(diǎn)發(fā)展十 分迅速 ,并推動著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光電電子計(jì)數(shù)器的輔助功能也逐漸增加，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了多功能計(jì)數(shù)器，多功能計(jì)數(shù)器產(chǎn)品的響應(yīng)度較高，交直、流電兩用、耗能低、價格低、無機(jī)械碰撞、無磨損、使用壽命長，既可計(jì)數(shù)，又可計(jì)算，還可實(shí)現(xiàn)斷線報(bào)警；通用光電計(jì)數(shù)器不僅可測頻率、周期還可以測多周期平均、時間間隔、頻率比和累計(jì)等。 本次使用的光電計(jì)數(shù)器由兩部分組成，即為發(fā)射部分和接收部分，其中發(fā)射部分為LED，可以發(fā)出紅外光，接收部分為紅外接收管，當(dāng)接收管接收到發(fā)射管的紅外光時，可以輸出高電平，當(dāng)紅外光 被容器屏蔽時，可輸出低電平，單片機(jī)可以根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出的高低電平來計(jì)算容器數(shù)。 光電計(jì)數(shù)單元模塊電路如圖 ： 圖 光電計(jì)數(shù) 模塊 電路 圖 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –13– （七） 脈沖 流量計(jì) 的工作原理 在管道中心安放一個渦輪，兩端由軸承支撐．當(dāng)流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動 力矩 ，使渦輪克服 摩擦力矩 和 流體阻力 矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)．在一定的流量范圍內(nèi)，對一定的流體介質(zhì) 粘度 ，渦輪的旋轉(zhuǎn) 角速度 與流體流速成正比．由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn) 角速度 得到，從而可以計(jì)算得到通過管道的流體流量． 設(shè)計(jì)中選用的流量計(jì)實(shí)物圖如圖 3. 8所示： 圖 流量計(jì)實(shí)物圖 渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機(jī)殼外的傳感線圈來檢測．當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)永久 磁鋼 產(chǎn)生的 磁力線 時，就會引起傳感線圈中的 磁通 變化．傳感線圈將檢測到的 磁通 周期變化信號送入 前置放大器 ，對信號進(jìn)行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的 脈沖信號 ，送入 單位換算 與流量積算電路得到并顯示累積 流量值；同時亦將 脈沖信號 送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路，將 脈沖信號 轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而指示瞬時流量值 。 （ 八 ） 電磁閥選擇 縱觀國內(nèi)外電磁閥，到目前為止，從動作方式上可分為三大類即：直動式、反沖式、先導(dǎo)式，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同以及原理上的區(qū)別反沖式又可分為：膜片式反沖電磁閥、活塞式反沖電磁閥；先導(dǎo)式又可分為：先導(dǎo)式膜片電磁閥、先導(dǎo)式活塞電磁閥；從閥座及密封材料上分又可分為：軟密封電磁閥、鋼性密封電磁閥、半鋼性密封電磁閥。 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –14– 一、直動式電磁閥 原理：常閉型直動式電磁閥通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力把閥芯提起，使關(guān) 閉件離遠(yuǎn)開閥座密封副打開；斷電時，電磁力消失，靠彈簧力把關(guān)閉元件壓在閥座上閥門關(guān)閉。（常開型與此相反） 。 特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓差時能正常工作， DN50以下可任意安裝，但電磁頭體積較大。如我公司引進(jìn) HERION 公司技術(shù)生產(chǎn)的直動電磁閥可用于 104 Mpa真空。 二、反沖型電磁閥 原理：它的原理是一種直動和先導(dǎo)相結(jié)合，通電時，電磁閥先將輔閥打開，主閥下腔壓力大于上腔壓力而利用壓差及電磁閥的同時作用把閥門開啟；斷電時，輔閥利用彈簧力或介質(zhì)壓力推動關(guān)閉件，向下移動便閥門關(guān)閉。 特點(diǎn)：在零壓差或高壓時也能可靠工作，但功率及體積較大，要求豎直安裝。 三、先導(dǎo)式電磁閥 原理：通電時，電磁力驅(qū)動先導(dǎo)閥打開先導(dǎo)閥，主閥上腔壓力迅速下降，在主閥上下腔內(nèi)形成壓差，依靠介質(zhì)壓力推動主閥關(guān)閉件上移，閥門開啟；斷電時，彈簧力把先導(dǎo)閥關(guān)閉，入口介質(zhì)壓力通過先導(dǎo)孔迅速進(jìn)入主閥上腔在上腔內(nèi)形成壓差，從而使主閥關(guān)閉。 本設(shè)計(jì)中采用 常閉型直動式電磁閥 ，上電閥開啟，實(shí)物圖如圖 所示： 圖 所示電磁閥實(shí)物圖 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –15– 四、軟件設(shè)計(jì) （一）主程序流程圖 系統(tǒng)上電后顯示歡迎使用 流量控制 系統(tǒng)，過后 顯示需 要的灌裝的規(guī)格 ， 確認(rèn)后系統(tǒng)自動保存， 系統(tǒng)的軟件整體流程圖如圖 所示： 圖 主程序流程圖 開始 程序初始化 液晶顯示初始化 設(shè)定按鍵 確定灌裝規(guī)格 讀取按鍵 結(jié)束 記錄灌裝數(shù)目 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –16– （二） 編程環(huán)境介紹 KEIL C51標(biāo)準(zhǔn) C編譯器為 8051微控制器的軟件開發(fā)提供了 C語言環(huán)境 ,，本站特地制作了一個相對簡單的教程。 此軟件能 嵌入?yún)R編語言保留了匯編代碼高效 ,快速的特點(diǎn)。 KEIL C51編譯器的功能不斷增強(qiáng) ,使你可以更加貼近 CPU本身 ,及其它的衍生產(chǎn)品，其效率已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)搞的程度。 C51已被完全集成到 uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中 ,這個集成 開發(fā)環(huán)境包含：編譯器 ,匯編器 ,實(shí)時操作系統(tǒng) ,項(xiàng)目管理器 ,調(diào)試器。 uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 Keil C51 軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編 ,PLM 語言和 C 語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用。 如圖 界面： 圖 keil 打開界面 工程新建后保存即可在打開界面進(jìn)行編程 ，如圖 。 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –17– （ 三 ）軟件程序各模塊函數(shù)介紹 液晶屏初始化 函數(shù)： void Init_ST7920() 主要對 12864液晶在顯示前進(jìn)行端口初始化，方便數(shù)據(jù)到來時的顯示。 PSB=1。 設(shè)置為 8BIT 并口工 作模式 RES=0。復(fù)位 RES=1。復(fù)位置高 Write_Cmd(0x30)。選擇基本指令集 DelayUs2x(50)。延時大于 100us Write_Cmd(0x30)。選擇 8bit數(shù)據(jù)流 DelayUs2x(20)。延時大于 37us Write_Cmd(0x0c)。 開顯示 (無游標(biāo)、不反白 ) DelayUs2x(50)。延時大于 100us 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –18– Write_Cmd(0x01)。清除顯示，并且設(shè)定地址指針為 00H DelayMs(15)。延時大于 10ms Write_Cmd(0x06)。指定在資料的讀取及寫 入時，設(shè)定游標(biāo)的移動方向及指定顯示的移位，光標(biāo)從右向左加 1位移動 計(jì)數(shù)中斷函數(shù) ： void InitINT(void) 外部中斷初始化 { EA=1。 //全局中斷開 EX0=1。 //外部中斷 0 開 IT0=1。 //邊沿觸發(fā) EX1=1。 //外部中斷 1 開 IT1=1。 //IT1=1 表示邊沿觸發(fā) } 主程序 void main (void) { unsigned char i。 InitINT()。 Init_ST7920()。 //初始化 LCD_PutString(0,2, 歡迎使用 )。 LCD_PutString(0,3, 流量控制系統(tǒng) )。 for(i=0。i10。i++) DelayMs(200)。 ClrScreen()。 while(S1==0) { if(S2==0) {DelayMs(20)。 if(S2==0) { while(S2==0)。 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –19– Set_Flag=~Set_Flag。 } } if(Set_Flag==0) { LCD_PutString(0,0,灌裝嘴 1： )。 if(S3==0) {DelayMs(20)。 if(S3==0) { vol_set1++。 } } if(S4==0) {DelayMs(20)。 if(S4==0) { vol_set1。 } } num[0]=vol_set1/100。 num[1]=vol_set1%100/10。 num[2]=vol_set1%10。 LCD_PutString(0,1,VOL: mL)。 Write_Cmd(0x92)。 Write_Data(num[0])。 DelayMs(4)。 Write_Data(num[1])。 DelayMs(4)。 延時函數(shù)介紹 mS 延時函數(shù) ， 含有輸入?yún)?shù) unsigned char t， 無返回值 unsigned char 是定義無符號字符變量 ， 其值的范圍是 0~255 這里使用晶振 12M，精確延時請使用匯編 */ void DelayMs(unsigned char t) 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –20– { while(t) { //大致延時 1mS DelayUs2x(245)。 DelayUs2x(245)。 } } 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –21– 五、系統(tǒng)調(diào)試 遼東學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 –22– 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)基于 89C51 單片機(jī) ，實(shí)現(xiàn)了 基于單片機(jī)的流量控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 。 功能 實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)之后，我們需要了解自己的所學(xué)應(yīng)該如何應(yīng)用在實(shí)踐中，因?yàn)槿魏沃R都源于實(shí)踐，歸于實(shí)踐，所以要將所學(xué)的知識在實(shí)踐中來檢驗(yàn)。 在做畢業(yè)設(shè)計(jì) 期間，在老師的指導(dǎo)下，通過自身的不斷努力，無論是思想上，學(xué)習(xí)上，都取得 了長足的發(fā)展和巨大的收獲， 學(xué)會 用科學(xué)的精神