【文章內(nèi)容簡介】 識 和 基 本 技 能 ， 結(jié) 合 實(shí) 踐 來 提 高 學(xué) 生 的 分 析 與 解 決實(shí) 際 問 題 的 能 力 的 重 要 環(huán) 節(jié) ， 而 對 折 線 流 量 計 的 研 究 不 僅 要 求 我 們 綜 合 前 面 所 學(xué)的 知 識 ， 還 要 求 我 們 進(jìn) 一 步 學(xué) 習(xí) 更 多 的 有 關(guān) 此 類 方 面 的 知 識 。 并 且 流 量 計 在 工 業(yè)中 的 應(yīng) 用 也 相 當(dāng) 的 廣 泛 ， 然 后 運(yùn) 用 單 片 機(jī) 控 制 ， 使 其 具 有 更 好 的 技 術(shù) 指 標(biāo) ， 有 利于 生 產(chǎn) ， 具 有 實(shí) 際 的 社 會 意 義 。單 片 微 型 機(jī) 簡 稱 單 片 機(jī) ， 它 是 在 一 片 芯 片 上 集 成 了 中 央 處 理 部 件 ， 存 儲 器 、定 時 器 /計 數(shù) 器 和 各 種 輸 入 輸 出 設(shè) 備 等 接 口 部 件 。 單 片 機(jī) 是 微 機(jī) 發(fā) 展 的 一 個 重 要的 分 支 ， 自 問 世 以 來 ， 性 能 不 斷 地 改 善 和 提 高 ， 加 之 單 片 機(jī) 具 有 集 成 度 高 、 功 能鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 7 頁強(qiáng) 、 速 度 快 、 體 積 小 、 功 耗 小 、 使 用 方 便 、 性 能 可 靠 、 價 格 便 宜 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 故 在 工業(yè) 控 制 、 數(shù) 據(jù) 采 集 和 處 理 、 通 信 系 統(tǒng) 、 家 用 電 器 等 領(lǐng) 域 的 應(yīng) 用 日 益 廣 泛 。 國 內(nèi) 雖然 起 步 較 晚 ， 但 單 片 機(jī) 的 潛 力 越 來 越 被 人 們 所 重 視 ， 尤 其 在 工 業(yè) 控 制 、 自 動 化 儀器 儀 表 、 計 算 機(jī) 系 統(tǒng) 接 口 、 智 能 化 外 設(shè) 等 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 發(fā) 展 很 快 。 它 的 應(yīng) 用 對 于 產(chǎn) 品升 級 換 代 、 機(jī) 電 一 體 化 都 具 有 重 要 的 意 義 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 電 流 、 電 壓 、 溫 度 、壓 力 、 流 量 、 流 速 和 開 關(guān) 量 都 是 常 用 的 主 要 被 控 參 數(shù) 。 采 用 單 片 機(jī) 對 溫 度 進(jìn) 行 控制 不 僅 具 有 控 制 方 便 、 簡 單 和 靈 活 性 大 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 而 且 可 以 大 幅 度 提 高 被 控 溫 度 的技 術(shù) 指 標(biāo) ， 從 而 能 夠 大 大 的 提 高 產(chǎn) 品 的 質(zhì) 量 和 數(shù) 量 。隨 著 計 算 機(jī) 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā) 展 和 普 及 ， 單 片 機(jī) 以 其 體 積 小 、 應(yīng) 用 靈 活 、 可 靠 性和 性 能 價 格 比 高 等 有 點(diǎn) 、 在 工 業(yè) 控 制 、 只 能 儀 器 儀 表 、 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 和 各 種 家 用電 器 等 諸 多 領(lǐng) 域 得 到 了 極 為 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 畢 業(yè) 設(shè) 計 是 培 養(yǎng) 學(xué) 生 綜 合 運(yùn) 用 本 學(xué) 科 及其 他 學(xué) 科 的 基 本 理 論 、 專 業(yè) 知 識 和 基 本 技 能 ， 結(jié) 合 實(shí) 踐 來 提 高 學(xué) 生 的 分 析 與 解 決實(shí) 際 問 題 的 能 力 的 重 要 環(huán) 節(jié) ， 而 對 折 線 流 量 計 的 研 究 不 僅 要 求 我 們 綜 合 前 面 所 學(xué)的 知 識 ， 還 要 求 我 們 進(jìn) 一 步 學(xué) 習(xí) 更 多 的 有 關(guān) 此 類 方 面 的 知 識 。 并 且 流 量 計 在 工 業(yè)中 的 應(yīng) 用 也 相 當(dāng) 的 廣 泛 ， 然 后 運(yùn) 用 單 片 機(jī) 控 制 ， 使 其 具 有 更 好 的 技 術(shù) 指 標(biāo) ， 有 利于 生 產(chǎn) ， 具 有 實(shí) 際 的 社 會 意 義 。 單 片 機(jī) 的 發(fā) 展單 片 機(jī) 按 照 其 用 途 可 分 為 通 用 型 和 專 用 型 兩 大 類 。 通 常 所 說 的 單 片 機(jī) 都 是 通用 型 單 片 機(jī) 。通 用 型 單 片 機(jī) 把 可 開 發(fā) 資 源 （ 如 ROM、 RAM、 EPROM、 I/O 口 等 ） 全 部 提 供給 使 用 者 。單 片 機(jī) 的 發(fā) 展 歷 史 可 劃 分 為 四 個 階 段 ：第 一 階 段 （ 19741976 年 ） ： 單 片 機(jī) 初 級 階 段 。 因 工 藝 限 制 ， 單 片 機(jī) 采 用 雙片 的 形 式 而 且 功 能 比 較 簡 單 。 例 如 仙 童 公 司 生 產(chǎn) 的 F8 單 片 機(jī) ， 只 包 括 了 8 位CPU、 64B 的 RAM 和 兩 個 并 行 口 。 需 加 一 塊 3851（ 由 1KBROM、 定 時 器 /計 數(shù) 器和 兩 個 并 行 I/O 口 構(gòu) 成 ） 。 才 能 組 成 一 臺 完 整 的 計 算 機(jī) 。第 二 階 段 （ 19761978 年 ） ： 低 性 能 單 片 機(jī) 階 段 。 典 型 產(chǎn) 品 是 Intel 公 司制 造 的 MCS48 系 列 單 片 機(jī) ， 片 內(nèi) 集 成 了 8 位 CPU、 并 行 I/O 口 、 8 位 定 時 器 /計 數(shù) 器 、 RAM 和 ROM 等 。 單 無 串 行 口 ， 中 斷 系 統(tǒng) 比 較 簡 單 ， 片 內(nèi) RAM 和 ROM 容鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 8 頁易 較 小 且 尋 址 范 圍 不 大 于 4KB。第 三 階 段 （ 19781982 年 ） ： 高 性 能 單 片 機(jī) 階 段 。 代 表 性 的 產(chǎn) 品 有 Intel公 司 的 MCS5 Motorola 公 司 的 6801 和 Zilog 公 司 的 Z8 等 。 片 內(nèi) 普 通 帶 有串 行 I/O 口 、 多 級 中 斷 系 統(tǒng) 、 16 位 定 時 器 /計 數(shù) 器 ， 片 內(nèi) ROM、 RAM 容 量 加 大 ，尋 址 范 圍 可 達(dá) 64KB， 有 的 片 內(nèi) 還 帶 有 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 。 這 類 單 片 機(jī) 性 能 價 格 比 高 ，目 前 仍 被 廣 泛 用 用 ， 是 當(dāng) 今 數(shù) 量 較 多 的 單 片 機(jī) 機(jī) 種 。第 四 階 段 （ 1982現(xiàn) 在 ） ： 8 位 單 片 機(jī) 鞏 固 發(fā) 展 及 16 位 、 32 位 單 片 機(jī) 推 出階 段 。 16 位 單 片 機(jī) 的 典 型 產(chǎn) 品 是 Intel 公 司 的 MCS96 系 列 單 片 機(jī) ， 主 振 位12MHz， 片 內(nèi) RAM 位 232B， ROM 為 8KB， 中 斷 處 理 為 8 級 ， 而 且 片 內(nèi) 帶 有 多 通 道10 位 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 和 高 速 輸 入 /輸 出 部 件 （ HIS/HSO） ， 實(shí) 時 處 理 能 力 很 強(qiáng) 。 32位 單 片 機(jī) 除 了 更 高 的 集 成 度 外 ， 其 主 振 已 達(dá) 20MHz,使 32 位 單 片 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 處 理速 度 比 16 位 單 片 機(jī) 增 快 許 多 ， 性 能 比 8 位 、 16 位 單 片 機(jī) 更 加 優(yōu) 越 。20 世 紀(jì) 80 年 代 以 來 ， 單 片 機(jī) 的 發(fā) 展 非 常 迅 速 。 就 通 用 單 片 機(jī) 而 言 ， 世 界 上一 些 著 名 的 計 算 機(jī) 廠 家 已 投 放 市 場 的 產(chǎn) 品 就 有 50 多 個 系 列 ， 400 多 個 品 種 。單 片 機(jī) 的 產(chǎn) 品 已 占 整 個 微 機(jī) （ 包 括 一 般 的 微 型 處 理 器 ） 產(chǎn) 品 的 80%以 上 ， 其 中8 位 單 片 機(jī) 的 產(chǎn) 量 又 已 占 整 個 單 片 機(jī) 產(chǎn) 量 的 60%以 上 。 這 說 明 8 位 單 片 機(jī) 將 在今 后 若 干 年 后 仍 是 工 業(yè) 檢 測 、 控 制 應(yīng) 用 的 主 角 。 單 片 機(jī) 的 特 點(diǎn)（ 1） 集 成 度 高在 一 個 芯 片 上 集 成 了 構(gòu) 成 一 臺 微 型 計 算 機(jī) 所 需 要 的 基 本 部 件 ， 能 滿 足 很 多 應(yīng)用 領(lǐng) 域 對 硬 件 的 功 能 要 求 ， 因 此 由 單 片 機(jī) 組 成 的 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 體 積 小 、 功耗 低 。（ 2） 控 制 性 能 強(qiáng)單 片 機(jī) 是 為 了 滿 足 工 業(yè) 控 制 而 設(shè) 計 的 ， 所 以 實(shí) 時 控 制 功 能 特 別 強(qiáng) ， 其 CPU可 以 對 I/O 接 口 直 接 進(jìn) 行 操 作 ， 位 操 作 能 力 更 是 其 他 計 算 機(jī) 無 法 比 擬 的 ， 能 有 針對 性 地 解 決 從 簡 單 到 復(fù) 雜 的 各 類 控 制 任 務(wù) 。（ 3） 可 靠 性 高單 片 機(jī) 的 CPU、 存 儲 器 、 I/O 接 口 集 成 在 同 一 芯 片 內(nèi) 部 ， 各 部 件 間 的 連 接 緊湊 ， 數(shù) 據(jù) 在 傳 送 時 收 到 的 干 擾 小 ， 且 不 易 受 環(huán) 境 條 件 的 影 響 ， 所 以 單 片 機(jī) 的 可 靠鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 9 頁性 高 。（ 4） 性 能 價 格 比 高 由 于 單 片 機(jī) 功 能 強(qiáng) 、 價 格 便 宜 ， 其 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 印 制 電 路 板 小 ， 所 接 插 件 少 ，安 裝 調(diào) 試 簡 單 ， 使 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 性 能 價 格 比 高 于 一 般 的 微 型 計 算 機(jī) 系 統(tǒng) 單 片 機(jī) 的 應(yīng) 用單 片 機(jī) 以 其 卓 越 的 性 能 、 很 高 的 性 能 價 格 比 ， 使 其 在 許 多 領(lǐng) 域 都 得 到 了 廣 泛應(yīng) 用 。 利 用 它 可 開 發(fā) 便 攜 式 智 能 監(jiān) 測 控 制 儀 器 。 還 可 以 指 導(dǎo) 它 應(yīng) 用 于 產(chǎn) 品 的 內(nèi) 部 ，取 代 部 分 老 式 機(jī) 械 、 電 子 零 件 或 元 器 件 ， 可 使 產(chǎn) 品 縮 小 體 積 、 增 強(qiáng) 功 能 ， 實(shí) 現(xiàn) 不同 程 度 的 智 能 化 。 這 是 其 他 任 何 計 算 機(jī) 機(jī) 種 無 法 比 擬 的 。 單 片 機(jī) 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 有 以下 幾 個 方 面 ：（ 1） 在 智 能 儀 器 儀 表 上 的 應(yīng) 用 　 　 單 片 機(jī) 具 有 體 積 小 、 功 耗 低 、 控 制 功能 強(qiáng) 、 擴(kuò) 展 靈 活 、 微 型 化 和 使 用 方 便 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 儀 器 儀 表 中 ， 結(jié) 合 不 同類 型 的 傳 感 器 ， 可 實(shí) 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 。 例 如 精 密 的 測 量 設(shè) 備 （ 功 率 計 ，示 波 器 ， 各 種 分 析 儀 ） 。（ 2） 在 工 業(yè) 控 制 的 應(yīng) 用 　 　 用 單 片 機(jī) 可 以 構(gòu) 成 形 式 多 樣 的 控 制 系 統(tǒng) 、 數(shù) 據(jù)采 集 系 統(tǒng) 。 例 如 工 業(yè) 流 水 線 的 智 能 話 管 理 等 。（ 3） 在 家 用 電 器 中 的 應(yīng) 用 　 　 可 以 這 樣 說 ， 現(xiàn) 在 的 家 用 電 器 基 本 上 都 采用 了 單 片 機(jī) 控 制 ， 從 電 飯 褒 、 洗 衣 機(jī) 、 電 冰 箱 、 空 調(diào) 機(jī) 、 彩 電 、 其 他 音 響 視 頻 器材 、 再 到 電 子 秤 量 設(shè) 備 ， 五 花 八 門 ， 無 所 不 在 。（ 4） 在 計 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 和 通 信 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 　 　 現(xiàn) 代 的 單 片 機(jī) 普 遍 具 備 通 信接 口 ， 可 以 很 方 便 地 與 計 算 機(jī) 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 通 信 ， 為 在 計 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 和 通 信 設(shè) 備 間 的 應(yīng)用 提 供 了 極 好 的 物 質(zhì) 條 件 ， 現(xiàn) 在 的 通 信 設(shè) 備 基 本 上 都 實(shí) 現(xiàn) 了 單 片 機(jī) 智 能 控 制 ， 從手 機(jī) ， 電 話 機(jī) 、 小 型 程 控 交 換 機(jī) 、 樓 宇 自 動 通 信 呼 叫 系 統(tǒng) 、 列 車 無 線 通 信 、 再 到日 常 工 作 中 隨 處 可 見 的 移 動 電 話 ， 集 群 移 動 通 信 ， 無 線 電 對 講 機(jī) 等 。（ 5） 醫(yī) 用 設(shè) 備 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 　 　 單 片 機(jī) 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(jī) ， 各 種 分 析 儀 ， 監(jiān) 護(hù) 儀 ， 超 聲 診 斷 設(shè) 備 及 病 床 呼 叫 系 統(tǒng) 等 等 。（ 6） 在 各 種 大 型 電 器 中 的 模 塊 化 應(yīng) 用 　 　 某 些 專 用 單 片 機(jī) 設(shè) 計 用 于 實(shí) 現(xiàn)特 定 功 能 ， 從 而 在 各 種 電 路 中 進(jìn) 行 模 塊 化 應(yīng) 用 ， 而 不 要 求 使 用 人 員 了 解 其 內(nèi) 部 結(jié)鐵路技校畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第 10 頁構(gòu) 。 如 ： 音 樂 信 號 以 數(shù) 字 的 形 式 存 于 存 儲 器 中 （ 類 似 于 ROM） ， 由 微 控 制 器 讀出 ， 轉(zhuǎn) 化 為 模 擬 音 樂 電 信 號 （ 類 似 于 聲 卡 ） 。（ 7） 單 片 機(jī) 在 汽 車 設(shè) 備 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 　 　 單 片 機(jī) 在 汽 車 電 子 中 的 應(yīng) 用 非常 廣 泛 ， 例 如 汽 車 中 的 發(fā) 動 機(jī) 控 制 器 ， 基 于 CAN 總 線 的 汽 車 發(fā) 動 機(jī) 智 能 電 子 控制 器 ， GPS 導(dǎo) 航 系 統(tǒng) ， abs 防 抱 死 系 統(tǒng) ， 制 動 系 統(tǒng) 等 等 。第二章 控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其系統(tǒng)原理 總 體 方 案 設(shè) 計單 片 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 根 據(jù) 各 種 傳 感 器 、 變 送 器 送 來 的 脈 沖 信 號 ， 輸 入 單 片 機(jī) 的 定時 /計 數(shù) 器 T0、 T1， 經(jīng) 過 數(shù) 字 濾 波 后 ， 根 據(jù)