基于单片机的输液滴速控制系统设计本科学生毕业设计.docx
- 文档编号:2380891
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:DOCX
- 页数:66
- 大小:220.98KB
基于单片机的输液滴速控制系统设计本科学生毕业设计.docx
《基于单片机的输液滴速控制系统设计本科学生毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的输液滴速控制系统设计本科学生毕业设计.docx(66页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
基于单片机的输液滴速控制系统设计本科学生毕业设计
电气自动化毕业设计
题 目:
基于单片机的输液滴速控制系统设计
电气工程,电气自动化,自动化,计算机应用控制毕业设计,毕业论文,单片机类,PLC类毕业设计,强电,弱电,照明系统,变电站等毕业设计,毕业论文!
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
本任务及要求:
以单片机为核心,设计一个液体点滴速度监测与控制的系统,能检测点滴速度,控制点滴速度,并能发出报警信号。
系统采用主站控制从站的有线监控系统方式实现医疗输液过程的群控。
设计的主要内容是完成群控系统控制装置的软、硬件设计及调试。
设计包括:
1、总体方案的确定;2、单片机的选择;3、各模块电路的设计;4、软件设计;5、各模块调试;6、编写设计说明书等。
一、进度安排及完成时间:
1、第二周:
明确课题任务及要求,搜集课题所需资料,掌握资料查阅方法,了解本课题研究现状、存在问题及研究的实际意义。
2、第三周至第四周:
查阅相关资料,自学相关内容,确定课题总体方案,明确课题任务,确定个人研究重点,做好文献综述、开题报告。
3、第七周至第十周:
根据自己研究的方向,确定自己的总体设计方案,设计硬件总体模块图及软件模块图。
4、第十一周至第十三周:
完成本系统的软、硬件设计及调试。
5、第十四周至第十七周:
整理资料,撰写毕业设计论文。
6、 第十八周答辩。
目 录
基于单片机的输液滴速控制系统的设计
摘要:
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
本系统以Atmel89C52单片机为核心,辅以步进电机驱动、键盘、LCD显示、LED显示、光电传感器数据采集等外围电路组成,实现了一个主站控制多个从站的有线液体点滴速度监控系统。
电机控制使用了模糊控制的控制算法,可以有效的减小超调量和静态误差,缩短调节时间。
主站使用LCD显示,用户界面友好。
关键字:
单片机;驱动;键盘;光电传感器
摘 要
Thedesignoftheliquidinputingsystembasingonone-chipcomputer
Abstract:
Withthedevelopmentatfullspeedofscienceandtechnologyinrecentyears,theapplicationoftheone-chipcomputerisbeingmovedtowardsdeepenningconstantly,drivetraditionisitmeasurecrescentbenefittoupgradedaytocontrolatthesametime.Inmeasuringinrealtimeandautomaticallycontrolledone-chipcomputerapplicationsystem,theone-chipcomputeroftenusesasakeypart,onlyone-chipcomputerrespectknowledgeisnotenough,shouldalsofollowtheconcretehardwarestructure,anddirectagainstandusethesoftwareoftarget'scharacteristictocombineconcretly,inordertodoperfectly.
Thesystemisdesignedtoconstructawiredmonitorsystemofamasterstationcontrollingmultipleslavestations,withaone-microcontrollerAtmel89C52asthekey,complimentedbysteppermotor drive,keyboard,LCDdisplay,LEDdisplayandphotoelectriccensordatacollectionoutsidecircuit.Thecombinationoffuzzycontrolworkingonthemotordrivecaneffectivelyreducetheamountofoverregulatingandstableerrorandshortenthetimeofadjusting.
Keywords:
one-chipcomputer;drive;keyboard;photoelectric
Abstract
第1章 单片机及多单片机应用系统
1.1 单片机的概述
单片机,也称单片微型计算机,是微型计算机家族中的一员,它以独特的结构和超群的优点,深得各个领域的青睐,应用十分之泛,近年来发展极其迅速。
世界上的各个半导体厂商都抓住这个机会,推出自己的产品,一时间单片机如雨后春笋般蓬勃发展和流行起来。
在近30年的时间里,电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小大体集成电路到大规模集成电路四个阶段,尤其是随着大规模集成电路技术的飞跃发展,20世纪70年代初诞生的单片机微型计算机,使得计算机应用日益广泛。
而单片机的问世,更进一步推动了计算机应用技术的发展,使计算机应用渗透到各行各业,达到了前所未有的普及程度。
1.2 单片机的特点与应用
一、单片机的特点:
(1)重量轻、耗电少、价格低、电源单一。
(2)抗干扰能力强、可靠性高。
芯片本身是按工业测控环境设计的,其抗工业噪声干扰优于一般的通用CPU;程序指令及常数、表格固化在ROM中,不易被破坏;许多信号通道均在一块芯片内。
(3)集成度限制,片内存储器容量较小。
一般ROM小于8KB,RAM小于256个字节,但可在外部扩展,通常ROM、RAM可分别扩展至64KB。
(4)面向控制,控制功能强,运行速度快。
其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。
指令系统中均有极其丰富的条件转移指令,I/O口的逻辑操作及位处理功能。
一般来说,单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的其它微处理器。
(5)开发应用方便,研制周期短。
片内具有计算机正常运行所必须的部件,芯片外部有许多供扩展用的三总线以及并行、串行输入/输出管脚,很容易构成各规模的计算机应用系统。
二、单片机的应用
单片机具有体积小、使用灵活、成本低、易于产品化、抗干扰能力强、可在各种恶劣的条件下工作等特点。
特别是它强大的面向控制的能力、使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到广泛应用。
(1)单片机在智能仪表中的应用
在各类仪器仪表中,引入单片机使得仪器仪表数字化、智能化、微型化功能大大提高,例如精密数字温度计、智能电度表、微机多功能PH测试等等。
(2) 单片机在工业测控中的应用。
用单片机可以构成各种工业测控系统、自适应控制系统、数据采集系统等,例如MCS-51单片机控制电镀生产线、温度人工气候控制、报警系统控制、IBM-PC/XT和单片机组成的二级计算机控制系统等。
(3) 单片机在计算机网络与通信技术中的应用
MCS-51系列单片机具有通信接口,为单片机在计算机网络与通信设备中的应用提供了良好的条件,例如MCS-51系列单片机控制的串行自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、MCS-51单片机无线遥控系统等。
(4) 单片机在日常生活及家电中的应用
单片机越来越广泛应用于日常生活的智能电器产品以及家电中。
例如电子秤、银行计息电脑、电脑缝纫机、心率监护控制、彩色电视机、电冰箱控制、洗衣机控制等等。
(5) 单片机与Internet
随着网络技术的发展,Internet已经成为信息社会的重要组成部分,Internet技术已经深入到日常生活中和工作中。
Internet技术得以迅速发展,其主要推动力之一是标准成熟的PC工业。
无论是PC机的硬件平台,还是软件操作系统,都要求高度标准化,上网方式也大同小异。
而对于各类家用电器和智能装置,情况就不同了,它们的心脏多是单片机,但由于单片机芯片品种繁多,其结构和指令系统也各不相同,因此,它不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接口软件直接接到Internet,如果能够将各类智能装置或家用电器与Internet连接起来,一方面可充分利用Internet资源,另一方面还可获得一些电子设备信息。
由此可见,单片机与Internet的紧密结合将为单片机应用系统的发展开创另一片天地。
机电一体化是机械工业发展的方向。
它是通过机械技术与微电子技术、信息技术紧密结合而成的一个新的学科领域。
这种结合形成一种技术趋势,涌现了崭新的产品及先进的制造技术,因而使整个机械、仪表、控制的产品结构发生根本变化。
机电一体化产品是指机械微电子技术、机电转换技术、自动控制技术与计算机于一体,具有智能化特征的机电产品。
采用单片机作为机电产品的控制器,可充分发挥其体积小、功能强、可靠性高、价格低、安装灵活方便等优点,提高产品的自动化、智能化水平。
1.3 MCS-51单片机的基本组成
1.3.1 MCS-51单片机的内部结构及管脚功能
一、MCS-51单片机的内部结构
MCS-51单片机的功能框图如图1.1所示。
在一块小芯片上集成了一个微型计算机的各个部分,其核心部分是中央处理器CPU,它由运算器和控制器两大部分组成。
运算器用来完成算术运算、逻辑运算和进行位操作,由算术逻辑单元(ALU)、位处理器、累加器ACC、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2等组成。
控制器是用来统一指挥和控制计算机进行工作的部件,它由控制逻辑、内部振荡电路OSC、指令寄存器及其译码器、程序计数器PC及其增量器、程序地址寄存器、程序状态字寄存器PSW、RAM地址寄存器、数据指针DPTR、堆栈指针SP等组成。
图1.1 MCS-51单片机内部结构
二、MCS-51单片机的管脚功能
采用HMOS制造工艺的MCS-51单片机都采用40管脚双列直插式封装;而采用CHMOS制造工艺的80C51/80C31,除采用40脚双列式直插式封装外,还有用方形的封装方式。
如图1.2所示为双列直插式封装单片机管脚图。
图1.2 8031管脚
各管脚功能说明如下:
⑴ 电源管脚
VCC(40脚):
接+5V;VSS(20脚):
接地。
⑵ 时钟信号脚
XTAL1(19脚),XTAL2(18脚):
外部时钟信号脚。
⑶ 控制线
1)RST/Vpd(9脚):
当作RST使用时,为复位输入端;当作为Vpd使用时,当VCC掉电下,可作备用电源。
2)
/Vpp(31脚):
为访问内部或外部程序储存器的选择号。
对片内RPROM编程时,Vpp接入21V编程电压。
3)ALE/
(30脚):
当访问外部储存器时,ALE信号的负跳变将P0口上的低8位送入地址锁存器,不访问外部储存器时,ALE端仍以固定的振荡频率的1/6速率输出正脉冲信号。
当对片内EPROM编程时,该管脚PROG用于输入编程脉冲。
4)
(29脚):
外部程序存储器读选通信号。
⑷ 输入/输出口线
1)P0口(32~39脚):
双向I/O口,既可接地址锁存器作低8位地址I/O口使用也可以作数据I/O口使用。
能驱动8个LSTTL负载。
2)P1口(1~8脚):
具有内部上位电阻的8位准双向I/O口,可驱动4个LSTTL负载。
3)P2口(21~28脚):
8位具有内部上位电阻的准双向I/O口,在接收外部存储器时,P2口作为地址高8位。
能驱动4个LSTTL负载。
4)P3口(10~17脚):
8位具有内部上位电阻的准双向I/O口,其每一位又有如下特殊功能:
P3.0(RXD):
串行口输入端。
P3.1(TXD):
串行口输出端。
P3.2(
):
外部中断0输入端,低电平有效。
P3.3(
):
外部中断1输入端,低电平有效。
P3.4(T0):
定时/计数器0外部事件计数输入端。
P3.5(T1):
定时/计数器1外部事件计数输入端。
P3.6(
):
外部数据存储器写选通信号,低电平有效。
P3.7(
):
外部数据存储器读选通信号,低电平有效。
1.3.2单片机最小系统构成
单片机最小系统是指单片机能够工作所必需的外部电路,这些电路包括晶振电路、复位电路、外部程序存储器以及数据存储器等。
下面以典型MCS-51单片机为代表介绍最小系统的各个部分。
一、单片机晶振电路
MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,管脚XTAL1和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输出端,由这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器,这种方式形成的时钟信号称为内部时钟方式,如图1.3a所示;图1.3b所示为外部时钟方式。
a) b)
图1.3 a)外部时钟方式 b)内部时钟方式
二、单片机复位电路
1)单片机复位后的状态
无论是HMOS型还是CHMOS型单片机,振荡器处于运行状态时,如果在单片机的RST引脚保持2个机器周期(24个振荡周期)的高电平,则单片机内部执行复位操作,以后每个周期执行一次,直至RST端变低。
为保证单片机可靠复位,设计复位电路时要考虑VCC的上升时间的振荡器建立时间,通常使RST端持续20ms以上的高电平。
复位后单片机从程序存储器的地址0000H处开始运行,内部寄存器的状态如表1.1所示。
表1.1 复位后单片机寄存器状态
专用寄存器
复位状态
专用寄存器
复位状态
PC
0000H
TH0
00H
ACC
00H
TL0
00H
B
00H
TH1
00H
专用寄存器
复位状态
专用寄存器
复位状态
PSW
00H
TL1
00H
SP
07H
TH2
00H
DPTR
0000H
TL2
00H
P0~P3
FFH
RLDH
00H
IP
×××0000B
RLDL
00H
IE
0××0000B
SCON
00H
TMOD
00H
SBUF
××××××××
TCON
00H
PCON
0××××0000B
T2CON
00H
复位后,ALE和PESE为高电平,内部RAM不受复位的影响,此时内部RAM的状态不确定。
2)单片机复位电路
如图1-4所示分别为单片机的几种复位电路。
a) b)
c)
图1.4 a)上电复位 b)按键电平复位 c)按键脉冲复位
上电复位如图1.4a所示,它是在VCC与VSS管脚之间接入RC电路。
上电瞬间RST端电位与VCC相同,随着电容充电电流的减小,RST端的电位逐渐下降。
只要VCC的上升时间不超过1ms,振荡器建立时间不超过10ms,按图中的时间常数(C1=22μF,R1=1KΩ),上电复位 电路就能保证在上电开机时完成复位操作。
上电复位所需要的最短时间是振荡器建立时间加上2个机器周期。
在这段时间内,RST端的电平应维持高于施密特触发器的下阀值。
图1.4b所示为一种上电与按键复位电路,在实际应用系统中,有些外围芯片也需要复位电路,如果这些复位电平与单片机的要求一致,则可以与相连。
为了防止干扰窜入复位端,引起内部某些寄存器错误复位,可在RST管脚上接一个去耦电容。
在应用系统中,为了保证复位电路可靠地工作,常将RC电路在接施密特电路后,再接入单片机复位端和外围电路复位端,如图1.4c所示。
系统有多个复位端时,能保证可靠地同步复位。
1.4 多单片机控制系统的概述
随着人类社会的不断进步,工程科学技术在推动人类文明的进步中一直起着发动机的作用。
随着科学技术的不断更新,单片机控制系统在各个领域中的应用日趋广泛,不但使得更多的单片机控制系统投入生产设备,大大的提高了劳动生产效率和产品质量,改善劳动条件。
在工业控制领域,多机控制系统很多,如大型检测监控系统、机器人控制系统、水利工程、桥梁工程等。
单个单片机在这些应用场合往往只负责一小部分系统和控制和检测,对于整个系统的检测和各个子系统的协调控制则由功能更为强大的单片机的或者工业PC机来完成。
单片机虽然有着强劲的功能,但在要求快速响应、实时性强、控制量多的场合(如电梯群控系统等),单个单片机是很难胜任的,虽然此时可以选用高性能处理器,但综合考虑其性价比,多单片机控制系统更为突出。
多单片机控制系统就是指由多个单片机或者PC机与多个单片机构成的更为复杂的控制系统,其间构成多为分布式等,多个单片机通过网络协议连接成主从式或者对等式等。
在性能更为强大的基础上能完成的任务更复杂、应用场合更多、人机界面更完善,在此等应用场合,多单片机控制系统显示出了优越性。
单片机以高可靠性、高性价比、小小体积等而广泛应用工业控制、数据采集、智能化仪表等实时控制系统中。
但其内存小,指令系统简单,在人机交换数据管理等方面有一定的局限性。
因此利用PC机与单片机混合控制系统就能
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 输液 控制系统 设计 本科 学生 毕业设计