1、 机械工程与自动化学院 成 绩 :指 导 教 师:起 止 日 期: 2014.6.30 2014711 目 录摘要21 设计任务及要求32 系统方案设计33 硬件设计44 软件设计75 仿真及调试86 结论 10参考文献 10摘 要气液采样器控制系统，是利用单片机的计算控制能力，将即时流量显示到LED上，并能设置流量最大限制。其结构简单，实用性强，被广泛用于工业中。本设计应用AT89C51芯片作为核心，用六个一位LED数码管进行显示，使用按键输入，用脉冲模拟流量计。计数范围1ml999999ml。对硬件要求低，节约成本。该控制系统可用于一般工作中，通过改装和增加外围电路，提高性能，有更大范围的
2、适用性。关键词：计算机 气液采样 at89c511 设计任务及要求（1）任务用LED显示采样气体的流量，能用按键进行流量设定。有溢出停止功能。（2）目的1、掌握LED和按键的基本工作方式。2、掌握脉冲计数方法。3、通过使用各基本指令，进一步熟练掌握单片机的编程和程序调试。（3）思路利用AT89C52的特点及周期脉冲的特点，设计一种基于周期脉冲单片机控制，再利用LED数码管显示的流量采集器。本系统硬件利用AT89S52作为CPU进行总体控制，通过周期脉冲芯片获取准确详细的时间和流速，对电机进行控制，同时利用6个一位的数码管对流量进行准确显示。利用按键和LED的输入和输出的特点，设计可设定初值和显
3、示当前流量的气液采样器控制系统。利用AT89C51作为CPU进行总体控制，首先用按键对流量值进行上限设定，显示在LED上，再通过INT1的外部中断工作方式，对P3.3的脉冲进行计数，同步显示在LED上，当流量溢出时，向泵控制电路发出停止指令。2系统设计电机控制模块按键模块LED状态显示晶振电路6个1位LED显示模块AT89C52单片机流量计脉冲根据系统设计的要求和设计思路，确定该系统的系统设计结构图。如图所示。硬件电路主要由AT89C52单片机控制器单元、流量计脉冲、按键模块、晶振电路、电机控制模块、LED状态显示、LED显示模块等构成。3 硬件设计3.1 晶振电路AT89c51在工作时需要外
4、部提供时钟信号，因此，本设计选择在其18脚19脚之间接上12MHz的晶振，为单片机提供1s的机器振荡周期。其电路连接图如图所示。在图中，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在2050pF。3.2 气体直接采集电路按下按键B6能直接打开电机M1，开始采集气体，根据观察来确定采集量。3.3 6个1位LED数码管原理及电路如下6个一位LED数码管用动态显示的方法，对设定值和当前值进行显示。由于I/O口数量和数码管数量限制，故采用切换显示设定值和当前值。 数码管显示原理：将六个显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，而各位的共阳极分别由相应I/O线控制，开成各
5、位分时选通。在某一时刻只让某一位的位选线处于选通状态，而其它各位处于关闭状态，同时段码线上显示相应字符的段码。如此，在同一时刻，只有被选通的那一位显示出守符，而其它位熄灭。在下一时刻，显示下一位，循环扫描。在数码管的余辉和人眼视觉暂留作用下，只要调整好每位显示间隔，就能达到同时显示效果。3.4 按键电路如下按键功能说明： B1是采集开关按钮，B2是设置量程，实现毫升与升的转换 B3，B4，B5分别设置需要采集量各位，十位，百位的值到10变为0. 所有按键通过与门74ls08连接与单片机中断口INT0连接。3.5 流量计模拟脉冲电路 用自脉冲模拟流量计脉冲，可更改脉冲频率模拟不同流速。脉冲发射周
6、期为65ms的矩形脉冲。4 软件设计4.1、系统工作流程图 Y5 仿真及调试系统调试过程利用Proteus绘制出相应硬件电路后进行仿真，遇到如下几个问题： 1 计数器中断使用出现问题 2 不能保证在按下启动按钮后才开始计数 3 采集完成后出现错误 计数器中断使用错误，无法达到预想效果，便采用外部中断INT1，能够完成采样测量。将外部中断开关设置在开关子程序中，开关打开，才打开外部中断INT1，确保准确测量。采集完成后出现错误，不能再次使用。便设置完成后数据初始化，关断外部中断INT1。并把测量值重新设置为零，但设置的阀值不变。系统调试结果：1限定值设定：2电机启动，开始采样：3电机关闭，采样结
7、束6 结 论我认为本次气液采样器控制系统的核心部分是脉冲计数模块，在设计这一模块的时候，为了实现其功能，需要使用外部中断，而键盘也使用外部中断，故INT0和INT1都会被占用，但是脉冲使用的外部脉冲必须在开关打开过后INT0才能被打开另外按键输入/控制模块，对外部中断和键盘扫描的连用比较难，通过不断调试，才能找到合理的使用。在此次课程设计过程中，学习到了脉冲计数，按键输入，LED输出，电机基本驱动控制的方法。在实现基本功能后，对整个程序、电路进行优化的过程中，通过查阅资料，交流，学习到了多种如何绕开硬件限制来达到功能实现的方法。对于那些由于时间和知识水平不够而没有详细说明的模块，如电机的多功能控制，气液区分，精度保证等模块，还需要多多学习，完善。【参考文献】1 陈海宴51单片机原理及应用：北京航空航天大学出版社20102 刘建清. 51单片机新颖实例非常入门与视频演练：电子工业出版社3 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程：电子工业出版社 20094 刘秀英. 单片机应用设计200例；北京航空航天大学出版 2006
