基于89C52的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表設(shè)計(jì)課題 基于89c52的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控設(shè)計(jì)學(xué)院名稱(chēng) ： 電氣工程學(xué)院 6計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：基于89c52的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012-06-112012-06-15 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包

2、含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究

3、所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期：

4、 年 月 日 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)題 目 基于89c52液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控設(shè)計(jì)課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題來(lái)源自擬指導(dǎo)教師主要內(nèi)容（參數(shù)）利用89c51設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以下功能：1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液滴速度和存儲(chǔ)液位高低；2能顯示屏顯示實(shí)時(shí)液滴速度值；3能通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定液滴速度；4根據(jù)設(shè)計(jì)的液滴速度比較快速的把實(shí)際液滴速度調(diào)整到給定值；任務(wù)要求（進(jìn)度）第1天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，查閱技術(shù)資料，確定設(shè)計(jì)方案。第2天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。要求畫(huà)出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。第3天：軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序。第4-5天：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

5、。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、語(yǔ)言流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確。主要參考資料 1. 1.單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序. 邊春元等 編著. 人民郵電出版社. 2005 2.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程. 高吉祥 主編.電子工業(yè)出版社.20073.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用. 張毅坤等 編著. 西安電子科技大學(xué)出版社.19984.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) . 王兆月等 編著. 機(jī)械工業(yè)出版社 .20065.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編2003 北京理工大學(xué)出版社2005審查意見(jiàn)系（教研室）主任簽字： 年 月 日 目 錄1 引言：52 總體方案設(shè)計(jì)62.1 系統(tǒng)基本方案62.2 方案論證與比較72

6、.3 系統(tǒng)各個(gè)模塊的選擇與論證72.4 系統(tǒng)最終方案確定93 系統(tǒng)硬件的基本組成部分93.1 點(diǎn)滴速度測(cè)量電路93.2 儲(chǔ)液檢測(cè)電路103.3 鍵盤(pán)控制電路113.4顯示電路123.5 點(diǎn)滴速度控制電路設(shè)計(jì)123.6單片機(jī)模塊144 軟件設(shè)計(jì)164.1系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)164.2檢測(cè)點(diǎn)滴速度子程序174.3儲(chǔ)液檢測(cè)子程序184.4點(diǎn)滴速度控制子程序194.5鍵盤(pán)顯示子程序195 結(jié)論216 總結(jié)和體會(huì)217 參考文獻(xiàn)228 附錄23附錄1 主要元器件清單23附錄2 程序清單23附錄3 系統(tǒng)使用說(shuō)明29附錄4 系統(tǒng)原理總圖301 引言：隨著社會(huì)的發(fā)展，隨著科技的進(jìn)步。運(yùn)來(lái)越多的地方需要用到一些高科

7、技設(shè)備來(lái)為人們服務(wù)。目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控點(diǎn)滴輸液裝置器，將液體容器掛在一定高度，利用勢(shì)差將液體輸入病人體內(nèi)，用軟管夾對(duì)軟管夾緊和放松控制滴速，藥物的有無(wú)將威脅病人的生命安全，為此醫(yī)護(hù)人員要不定時(shí)的觀(guān)察藥物的情況，本設(shè)計(jì)根據(jù)需要設(shè)定液位控制高度，同時(shí)具備報(bào)警、高度顯示等功能，使用了紅外對(duì)射傳感器，使其具有與液面不接觸的特點(diǎn)，可用于有毒、腐蝕性液體液位的控制，簡(jiǎn)單、方便、安全、具有較高的使用價(jià)值。根據(jù)實(shí)際需要，本設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求：（1）在漏斗處檢測(cè)點(diǎn)滴速度，并制作一個(gè)數(shù)顯裝置，能動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴/分）。（2）通過(guò)改變吊瓶高度，控制點(diǎn)滴速度，也可以通過(guò)控制輸液軟管夾頭的松緊等其他方式

8、來(lái)控制點(diǎn)滴速度。點(diǎn)滴速度可用鍵盤(pán)設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為20150（滴/分），控制誤差范圍為設(shè)定值10%1滴。（3）調(diào)整時(shí)間3min（從改變?cè)O(shè)定值起到點(diǎn)滴速度基本穩(wěn)定，能人工讀出數(shù)據(jù)為止）。（4）當(dāng)h1降到警戒值（23cm）時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。所以，本設(shè)計(jì)通過(guò)光學(xué)元件測(cè)定點(diǎn)滴速度，并通過(guò)步進(jìn)電機(jī)調(diào)整輸液瓶高度，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)就是為了減少人力浪費(fèi)，獲得良好醫(yī)療效果而設(shè)計(jì)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置， 利用這種裝置可以通過(guò)電機(jī)控制儲(chǔ)液瓶的高度來(lái)達(dá)到控速的目的; 通過(guò)傳感系統(tǒng)來(lái)確定點(diǎn)滴速度和對(duì)液位警戒線(xiàn)的檢測(cè); 通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置液體點(diǎn)滴速度。所以對(duì)液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控的研究十分有意義。 2 總體方案

9、設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)思想主要是想借助單片機(jī)，對(duì)醫(yī)療點(diǎn)滴輸液加以半自動(dòng)化的控制。首先通過(guò)液位傳感器檢測(cè)信號(hào)，然后將檢測(cè)到的信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，通過(guò)數(shù)碼管，將床位信息顯示在監(jiān)控室，然后由護(hù)理人員對(duì)具體情況進(jìn)行處理。2.1 系統(tǒng)基本方案 根據(jù)題目要求系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)模塊：點(diǎn)滴速度測(cè)量模塊，儲(chǔ)液液面檢測(cè)模塊，鍵盤(pán)顯示模塊，電機(jī)系統(tǒng)控制（點(diǎn)滴速度控制）模塊。系統(tǒng)的基本框圖如圖2.1所示。 圖2.1 系統(tǒng)基本框圖 2.2 方案論證與比較 由于題目所要求的系統(tǒng)比較復(fù)雜，涉及速度檢測(cè)、速度控制、電機(jī)控制、數(shù)碼顯示、自動(dòng)報(bào)警等各個(gè)方面。所以我們考慮利用89c52單片機(jī)作為核心控制部分來(lái)構(gòu)成題目所要求的系統(tǒng)。2.

10、3 系統(tǒng)各個(gè)模塊的選擇與論證（1） 點(diǎn)滴速度測(cè)量方案一 ：采用電感式傳感器測(cè)量點(diǎn)滴速度。在輸液器的漏斗外圍繞線(xiàn)圈作為敏感元件。當(dāng)液滴滴下是電感量發(fā)生變化，通過(guò)lc振蕩電路后輸出變化的頻率值，經(jīng)過(guò)f/v變換電路及電壓比較后輸出ttl電平信號(hào)來(lái)檢測(cè)點(diǎn)滴速度。此方案測(cè)量精度比較高，但是外圍電路比較復(fù)雜。方案二：采用紅外對(duì)管發(fā)射接收。采用斷續(xù)式的工作方式，在點(diǎn)滴落下時(shí)阻擋了接收管接收紅外線(xiàn)，產(chǎn)生高電平的脈沖信號(hào)。為了提高抗干擾能力，可以采用兩對(duì)紅外傳感器一發(fā)一收，而不是只用一只傳感器以反射式狀態(tài)工作。紅外傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)：尺寸小，質(zhì)量輕，安裝在滴斗上較簡(jiǎn)單；對(duì)輔助電路要求少，在近距可以用直流發(fā)射，電路

11、簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。此方案簡(jiǎn)單，較容易實(shí)現(xiàn)。（2） 儲(chǔ)液檢測(cè)電路題目要求是在儲(chǔ)液瓶中的液位低于23cm時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在此是關(guān)鍵如何檢測(cè)到液位的高度，報(bào)警較易實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)液位有多種方法。方案一：同點(diǎn)滴速度測(cè)量模塊，仍然采用紅外對(duì)管發(fā)射接收。根據(jù)該接收管收到的光強(qiáng)的大小來(lái)判斷液位是否達(dá)到警戒水位。方案二：采用稱(chēng)重傳感器檢測(cè)。利用稱(chēng)重傳感器檢測(cè)總質(zhì)量，并與實(shí)際測(cè)量中當(dāng)液體液面達(dá)到設(shè)定位置時(shí)的總質(zhì)量相比較，根據(jù)液體體積與質(zhì)量的關(guān)系，當(dāng)測(cè)量總質(zhì)量與設(shè)定值相等時(shí)發(fā)出報(bào)警。方案三：用測(cè)定電容的方法來(lái)檢測(cè)。在瓶壁上用兩塊薄金屬箔包裹構(gòu)造出一個(gè)電容。根據(jù)電容中的介質(zhì)不同，可以確定是否達(dá)到警戒水位。此數(shù)據(jù)可以由實(shí)驗(yàn)中

12、得出。（3） 電機(jī)控制系統(tǒng)（點(diǎn)滴速度控制）模塊利用電機(jī)來(lái)控制調(diào)節(jié)點(diǎn)滴的速度有兩種方案：方案一：通過(guò)改變滴斗到受液瓶的高度h2來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)滴的速度。由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)儲(chǔ)液瓶使儲(chǔ)液瓶上升或下降改變滴斗到受液瓶的高度h2，從而調(diào)節(jié)點(diǎn)滴速度。此種調(diào)節(jié)方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。方案二：通過(guò)控制滴速夾的松緊來(lái)控制點(diǎn)滴的速度。不過(guò)滴速夾用于大范圍的調(diào)節(jié)滴速，難以控制，適用于粗調(diào)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路:方案一: 采用直流電機(jī)。由于直流電機(jī)上電即轉(zhuǎn)動(dòng)，掉電后慣性較大，停機(jī)時(shí)還會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后才可停下來(lái)。轉(zhuǎn)矩小、 無(wú)抱死功能，如果要求準(zhǔn)確停在一個(gè)位置，其閉環(huán)算法較復(fù)雜。方案二: 采用步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖進(jìn)行控制，將電

13、脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線(xiàn)位移的電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電機(jī)每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度或前進(jìn)一步，其輸出的角位移或線(xiàn)位移與輸人的脈沖數(shù)成正比， 轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，不再需要數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換，具有快速啟/ 停能力，可在一剎那間實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)或停止，且步距角降低小，延時(shí)短，定位準(zhǔn)確，精度高，可操作性強(qiáng)。（4） 鍵盤(pán)顯示單元根據(jù)題目條件，滴速的大小要由人工設(shè)定的。滴速的設(shè)定值與調(diào)整值都可以在鍵盤(pán)上顯示。對(duì)于其顯示有以下的兩種方案：方案一：采用液晶顯示屏和通用矩陣鍵盤(pán)。液晶顯示屏（lcd）具有功耗小、輕薄短小無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫(huà)

14、面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。方案二：采用五位led七段數(shù)碼管顯示點(diǎn)滴數(shù)目。按鍵采用單列五按鍵。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化，對(duì)外界環(huán)境要求較低。同時(shí)數(shù)碼管采用bcd編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。2.4 系統(tǒng)最終方案確定根據(jù)以上方案的論證分析，結(jié)合器件與設(shè)備等因素，系統(tǒng)各模塊方案確定如下：（1）點(diǎn)滴速度測(cè)量采用紅外對(duì)管發(fā)射接收方式。（2）儲(chǔ)液檢測(cè)電路仍然采納紅外對(duì)管發(fā)射接收裝置。（3）點(diǎn)滴速度控制是利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（4）鍵盤(pán)控制及顯示用的是矩陣式鍵盤(pán)和五位七段數(shù)碼管。3 系統(tǒng)硬件的基本組成部分 本題目中運(yùn)用了檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)

15、和電子技術(shù)。系統(tǒng)可以分為傳感器檢測(cè)部分和控制部分。傳感器檢測(cè)部分：系統(tǒng)利用紅外對(duì)管發(fā)射接收即光點(diǎn)傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制器可以辨別的電信號(hào)。傳感器檢測(cè)電路包括2個(gè)單元電路：點(diǎn)滴速度測(cè)量電路、儲(chǔ)液檢測(cè)電路。智能控制部分：系統(tǒng)中控制器件根據(jù)有傳感器變換輸出的電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制點(diǎn)滴的速度及數(shù)碼管的顯示，完成了點(diǎn)滴裝置的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)速、數(shù)碼顯示及報(bào)警功能等各項(xiàng)任務(wù)。開(kāi)控制部分主要包括3個(gè)電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路。3.1 點(diǎn)滴速度測(cè)量電路 采用紅外對(duì)管發(fā)射接收測(cè)量點(diǎn)滴速度，其電路原理圖如圖3.1所示。圖3.1點(diǎn)滴速度測(cè)量電路根據(jù)光學(xué)折射原理,光線(xiàn)在穿透

16、密度不同的介質(zhì)時(shí),在交界面將產(chǎn)生反射與折射。將滴管放置在檢測(cè)用槽形光耦的中間,在檢測(cè)過(guò)程中,液滴呈近橢圓狀向下作加速運(yùn)動(dòng)并通過(guò)槽型光耦,由于液滴的表面是曲面,所以上半部與下半部將光線(xiàn)兩次折射,使接收端接收不到光而產(chǎn)生兩次高電平,僅在液滴中部光線(xiàn)可以直射穿過(guò),使接收端輸出低電平,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。3.2 儲(chǔ)液檢測(cè)電路儲(chǔ)液檢測(cè)電路圖仍然是和點(diǎn)滴速度測(cè)量電路一樣，只是所接單片機(jī)的接口不同。其電路圖如3.2.圖所示。該電路圖的原理和點(diǎn)滴速度檢測(cè)電路的原理是一樣的。由于紅外光在水中和空氣中的吸收系數(shù)不同，從而通過(guò)空氣和水后的光強(qiáng)也是不同的。 其報(bào)警信號(hào)也是由儲(chǔ)液信號(hào)來(lái)決定的。當(dāng)儲(chǔ)液的液面的高度為23cm

17、后，會(huì)由紅外對(duì)管發(fā)射接收產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，即為報(bào)警信號(hào)。圖3 .2.儲(chǔ)液檢測(cè)電路3.3 鍵盤(pán)控制電路由于本系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)5個(gè)七段數(shù)碼管，來(lái)顯示點(diǎn)滴的速度。數(shù)碼管采用共陰極，由于at89c52單片機(jī)每個(gè)i/o的拉電流只有12ma。所以在位碼和段碼都加上了反向驅(qū)動(dòng)器。 圖3.3鍵盤(pán)控制電路3.4顯示電路由于本系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)5個(gè)七段數(shù)碼管，來(lái)顯示點(diǎn)滴的速度。數(shù)碼管采用共陰極，由于at89c52單片機(jī)每個(gè)i/o的拉電流只有12ma。所以在位碼和段碼都加上了三級(jí)管來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，如圖3.4所示。圖3.4 顯示電路圖3.5 點(diǎn)滴速度控制電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)將點(diǎn)滴速度采集信號(hào)和儲(chǔ)液信號(hào)進(jìn)行處理后，在

18、相應(yīng)的單片機(jī)的i/o控制口輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行精確的控制。點(diǎn)滴的控制其實(shí)是靠單片機(jī)檢測(cè)滴速，得到一個(gè)反饋量，輸出一定信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)儲(chǔ)液瓶的上升或下降來(lái)調(diào)節(jié)滴斗的高度即控制點(diǎn)滴的速度。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路就如圖3.5示。采用的是h型的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。整個(gè)的電路可以分為兩級(jí)：第一級(jí)接單片機(jī)的i/o口，用射級(jí)跟隨電路加大電流的驅(qū)動(dòng)能力；第三級(jí)才是驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)p3.0為高電平時(shí)，q5導(dǎo)通，q3，q7導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為+5v，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)p3.1為高電平時(shí)，q6導(dǎo)通，q4，q8導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為-5v，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。本電路采用的是h型的開(kāi)

19、關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。整個(gè)的電路可以分為兩級(jí)：第一級(jí)接單片機(jī)的i/o口，用射級(jí)跟隨電路加大電流的驅(qū)動(dòng)能力；第三級(jí)才是驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)p3.0為高電平時(shí)，q5導(dǎo)通，q3，q7導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為+5v，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)p3.1為高電平時(shí)，q6導(dǎo)通，q4，q8導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為-5v，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。點(diǎn)滴控制靠單片機(jī)檢測(cè)滴速，得到一個(gè)反饋量，輸出一定信號(hào)控制電機(jī)上升或下降調(diào)節(jié)滴斗的高度。圖3.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在電動(dòng)機(jī)上安裝一個(gè)連桿，連桿的另一頭接s1開(kāi)關(guān)，每當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一周，四s1開(kāi)關(guān)閉合一次，則通過(guò)單片機(jī)的p3.2口就可以送入一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)。在單位時(shí)間內(nèi)觀(guān)察計(jì)數(shù)值即可的到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖3.6所示的電路為電動(dòng)

20、機(jī)的速度采集電路。圖3.6電機(jī)轉(zhuǎn)速采集電路3.6單片機(jī)模塊3.6.1 時(shí)鐘電路stc89c52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳rxd和txd分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3.7(a) 所示。在rxd和txd引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212mhz之間選擇，電容值在530pf之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路如圖3.7（b)所示，rxd接地，txd接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬

21、度，一般采用頻率低于12mhz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘p1和p2，供單片機(jī)使用。本次設(shè)計(jì)選用內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路。(a)內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 (b)外部方式時(shí)鐘電路圖3.7（a)(b)時(shí)鐘電路3.6.2 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把pc初始化為0000h，使單片機(jī)從0000h單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新動(dòng)。 rst引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6mhz的晶振，則復(fù)位信

22、號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4us才能完成復(fù)位操作。整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(rst)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.8（a）所示。這佯，只要電源vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.8（b）所示。而按鍵脈沖

23、復(fù)位則是利用rc微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其電路如圖3.8（c）所示。(a)上電復(fù)位 (b)按鍵電平復(fù)位 (c)按鍵脈沖復(fù)位圖3.8(a)(b)(c)復(fù)位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6mhz晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖3.6.5（b）上電復(fù)位方式。4 軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) 主程序構(gòu)成無(wú)限循環(huán)，主要完成單片機(jī)初始化，關(guān)中斷，菜單顯示內(nèi)容初始化，按鍵掃描，電機(jī)運(yùn)行，計(jì)時(shí)等功能。 圖4.1主程序設(shè)計(jì)4.2檢測(cè)點(diǎn)滴速度子程序檢測(cè)點(diǎn)滴速度子程序主要是用與系統(tǒng)信號(hào)的采集。經(jīng)過(guò)光電傳感器采集，后由施密特觸發(fā)器整形，輸出到單片機(jī)的端口送入單

24、片機(jī)內(nèi)部。檢測(cè)點(diǎn)滴速度子程序如圖4.2所示。 圖4.2檢測(cè)點(diǎn)滴速度子程序4.3儲(chǔ)液檢測(cè)子程序本程序主要是用于測(cè)量?jī)?chǔ)液瓶?jī)?nèi)部的液位高度的，當(dāng)液位低于23cm時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果液位的高度不在此區(qū)間內(nèi)，則點(diǎn)滴的速度照常采集，并送入單片機(jī)內(nèi)部。其儲(chǔ)液子程序流程圖如圖4.3所示。 圖4.3儲(chǔ)液子程序流程圖4.4點(diǎn)滴速度控制子程序根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，首先讀出6秒內(nèi)的點(diǎn)滴的數(shù)目（將一分種平均劃分成十分），進(jìn)而得到當(dāng)前的點(diǎn)滴的速度。根據(jù)其設(shè)定的速度值與當(dāng)前的點(diǎn)滴的速度的誤差來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，即控制儲(chǔ)液瓶的位置的高低，進(jìn)一步影響下一個(gè)6秒內(nèi)的點(diǎn)滴的速度，如此的循環(huán)往復(fù)。其點(diǎn)滴速度的電動(dòng)機(jī)控制程序流程

25、圖如4.3所示。 圖4.4點(diǎn)滴速度的電動(dòng)機(jī)控制程序流程圖4.5鍵盤(pán)顯示子程序鍵盤(pán)及顯示字程序主要是用于判斷速度有沒(méi)有調(diào)整的動(dòng)向和點(diǎn)滴速度的顯示（包括當(dāng)前值和設(shè)定值）。其程序流程圖如4.5所示。 圖4.5系統(tǒng)鍵盤(pán)顯示子程序 5 結(jié)論 本系統(tǒng)完成了在滴斗處檢測(cè)點(diǎn)滴速度，并制作了一個(gè)數(shù)碼管顯示裝置，能動(dòng)態(tài)顯示點(diǎn)滴速度（滴/分）。通過(guò)改變高度控制點(diǎn)滴速度，點(diǎn)滴速度可用鍵盤(pán)設(shè)定并顯示，設(shè)定范圍為20150(滴/分)，誤差在要求范圍內(nèi)。點(diǎn)滴速度的測(cè)量比較精確，在全量程內(nèi)其誤差小于3(滴/分)。設(shè)置點(diǎn)滴速度功能中，控制精度在全量程范圍內(nèi)優(yōu)于4(滴/分)，但是還是有一定的誤差，經(jīng)分析主要是由以下原因造成的：1

26、由于瓶中的水不斷減少，造成水滴的下落速度不均勻。2在測(cè)量水滴的實(shí)際滴速時(shí)，是通過(guò)控制秒表計(jì)時(shí)來(lái)獲得時(shí)間數(shù)據(jù)，從數(shù)碼管的后三位讀出點(diǎn)滴的滴數(shù)，由于人在控制秒表時(shí)有誤差，這也是引入測(cè)量誤差的一個(gè)原因。2中斷處理的進(jìn)入和中斷處理程序都會(huì)有一定時(shí)間的延時(shí)，這也是造成測(cè)量誤差的一個(gè)因素。3在動(dòng)態(tài)控制時(shí)，由于瓶處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其上升、下降運(yùn)動(dòng)不可避免的會(huì)產(chǎn)生加速度，導(dǎo)致水滴下落時(shí)速度不穩(wěn)定。4算法本身不可能是完全精確的，必然存在舍入誤差等，這些誤差會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。6 總結(jié)和體會(huì)本次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了各類(lèi)傳感器。同時(shí)查閱了大量相關(guān)資料，包括查閱相關(guān)書(shū)籍和網(wǎng)上的資料，獲得了一些相關(guān)信息。在方案設(shè)計(jì)方面，討論篩選出最

27、優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，比如在設(shè)計(jì)顯示電路時(shí)我們放棄lcd液晶來(lái)顯示,而直接運(yùn)用了數(shù)碼管顯示電路。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解設(shè)計(jì)電路的程序與設(shè)計(jì)理念。通過(guò)這次學(xué)習(xí)，讓我們對(duì)各種電路都有了大概的了解，對(duì)于我們以后的學(xué)習(xí)有很大的幫助。這次課設(shè)中，我充分利從用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的原理，也逐步了解了機(jī)控知識(shí)，在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會(huì)了簡(jiǎn)單應(yīng)用。這個(gè)階段也許就是學(xué)習(xí)的初級(jí)階段，最重要的是在枯燥中發(fā)現(xiàn)新奇，逐漸獲得興趣。學(xué)習(xí)的動(dòng)力大部分來(lái)自信心，剛開(kāi)始的時(shí)候不知道該怎么做，查了大量的芯片資料和相關(guān)課本知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也加深了知識(shí)的理解，并且在摸索之中設(shè)計(jì)出原理圖。從中，我體會(huì)到抱以極大的信心，耐得住寂寞，并且持之以恒

28、，對(duì)學(xué)習(xí)、工作有著巨大的意義的。通過(guò)討論與實(shí)踐，我們加強(qiáng)對(duì)電子器件的了解。也增加了對(duì)電子設(shè)計(jì)的興趣，對(duì)電子應(yīng)用感到好奇?？傊覀冏龅嚼碚撀?lián)系實(shí)際，學(xué)過(guò)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)這門(mén)課程，而此次課程設(shè)計(jì)恰恰提供了一個(gè)好機(jī)會(huì)，讓我們從實(shí)踐中加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。因此這次課程設(shè)計(jì)收益匪淺。7 參考文獻(xiàn) 1.單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序. 邊春元等 編著. 人民郵電出版社. 2005 2.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程. 高吉祥 主編.電子工業(yè)出版社.20073.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用. 張毅坤等 編著. 西安電子科技大學(xué)出版社.19984.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù) . 王兆月等 編著. 機(jī)械工業(yè)出版社 .20

29、065.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編2003 北京理工大學(xué)出版社20058 附錄附錄1 主要元器件清單 元 件 數(shù)量 at89s51 1個(gè) 555 3個(gè)紅外對(duì)射光電二極管 3個(gè) 7404 2片 d1207 2個(gè) a928a 2個(gè) 按鍵 4個(gè) 排阻11k 1個(gè) 晶振電路 1k 數(shù)碼管 3個(gè)附錄2 程序清單 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的如件程序清單如下：sddd data 30hmc1 data 31hmc2 data 32hmc3 data 33hmc4 data 34hmc5 data 35hmc6 data 36hmc7 data 37hmc8 data 38hmc9 data 39hmc10 dat

30、a 3ahcjdd data 40hxs1 data 41hxs2 data 42hxs3 data 43hk_enter bit p1.0k_jia bit p1.1k_jian bit p1.2org 0000hljmp mainorg 0013hlcall int1org 001bhlcall t1org 0100hmain:mov sp,#60h ;給堆棧指針賦初值mov tmod,#14h ;定時(shí)器1在模式1下工作、計(jì)數(shù)器0工作在模式0mov tl1,#0b0h ;定時(shí)器每50ms產(chǎn)生一次溢出mov th1,#3ch setb et1 ;使能定時(shí)器1中斷setb it1;邊沿觸發(fā)se

31、tb ex1;開(kāi)外部中斷1setb ea ;使能總中斷setb tr1 ;開(kāi)始計(jì)時(shí)mov tl0,#00hmov th0,#00hsetb tr0 ;開(kāi)始計(jì)數(shù)mov r5,#0ahmov r6,#0ffhmov r7,#78hmov r0,# mc1clr p1.7mov sddd,#64hmov cjdd,#78hmov mc1,#78hmov mc2,#00hmov mc3,#00hmov mc4,#00hmov mc5,#00hmov mc6,#00hmov mc7,#00hmov mc8,#00hmov mc9,#00hmov mc10,#00hloop:mov a,mc1add a,

32、mc2add a,mc3add a,mc4add a,mc5add a,mc6add a,mc7add a,mc8add a,mc9add a,mc10mov cjdd,alcall jpclmov r2,cjddlcall sjcl;數(shù)據(jù)處理程序 lcall display;調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序lcall dianjiajmp loopt1:push pswpush accdjnz r7,tc1mov r7,#78hmov r0,tl0inc r0mov tl0,#00hmov th0,#00hcjne r0,#3bh,tc1mov r0,# mc1tc1:mov tl1,#0b0h mov

33、 th1,#3chpop accpop pswretiint1:push pswpush accsetb p1.7pop accpop pswretijpcl:jb k_enter,quitlcall k_delayjb k_enter,quitloop2:mov r2,sdddlcall sjcllcall displayjb k_jia,quit1lcall k_delayjb k_jia,quit1lcall jiaquit1:jb k_jian,quit0lcall k_delayjb k_jian,quit0lcall jianquit0:djnz r5,loop2mov r5,#0

34、ahdjnz r6,loop2quit:mov r5,#0ahmov r6,#0ffhretjia:mov a,sdddinc amov sddd,acjne a,#96h,tc2mov sddd,#14htc2:mov r5,#00ahmov r6,#0ffhretjian:mov a,sddddec amov sddd,acjne a,#14h,tc3mov sddd,#96htc3:mov r5,#0ahmov r6,#0ffh retk_delay:setb psw.4setb psw.3mov r5,#0c8hjoop1: mov r4,#0ffhjoop2: djnz r4,joo

35、p2 djnz r5,joop1clr psw.4clr psw.3 retsjcl:mov a,r2mov b,#64hdiv abmov xs1,amov a,#0ahxch a,bdiv abmov xs2,amov xs3,bretdianji:clr cmov a,cjddcjne a,sddd,loop3 clr p1.6clr p1.5ajmp tc4loop3:jc loop4subb a,sdddcjne a,#05h,loop5ajmp tc4loop5:jc tc4clr p1.6setb p1.5ajmp tc4loop4:mov a,sdddsubb a,cjddcj

36、ne a,#05h,loop6ajmp tc4loop6:jc tc4setb p1.6clr p1.5tc4:retdisplay:mov dptr,#distabmov r3,#01hmov r1,# xs1dplop:mov a,r1movc a,a+dptrmov p2,r3mov p0,amov a,r3rl amov r3,ainc r1lcall ds1mcjne r3,#08h,dplopmov p0,#000h ;一次顯示結(jié)束，p0口復(fù)位mov p2,#000h ;p2口復(fù)位retds1m:setb psw.4setb psw.3mov r7,#05hjoop0: mov r

37、6,#64hjoop: djnz r6,joopdjnz r7,joop0clr psw.4clr psw.3ret;數(shù)碼管tabdistab: db03fh ;0 db006h ;1 db05bh ;2 db04fh ;3 db066h ;4 db06dh ;5 db07dh ;6 db007h ;7 db07fh ;8 db06fh ;9 db000h ;noneend附錄3 系統(tǒng)使用說(shuō)明本點(diǎn)滴速度監(jiān)控系統(tǒng)可以在20150（滴/分）范圍內(nèi)設(shè)定任意溫度值，超出范圍自動(dòng)調(diào)整點(diǎn)滴速度，返回到20或150（滴/分）。通過(guò)按enter鍵確認(rèn)開(kāi)始速度的設(shè)定；p1.1的up鍵為加1鍵，每按一次使設(shè)定速度

38、值加1p1.2的down鍵為減1鍵，每按下一次設(shè)定速度值減1。設(shè)置完速度需要再次按erter鍵確認(rèn)速度設(shè)定完成，之后顯示實(shí)測(cè)速度值。附錄4 系統(tǒng)原理總圖電機(jī)轉(zhuǎn)速采集模塊：電機(jī)速度控制模塊：特別說(shuō)明：由于該原理圖過(guò)于巨大，只得從中拆出兩個(gè)模塊來(lái)單獨(dú)畫(huà)出。在實(shí)際中兩個(gè)模塊接口按標(biāo)注的接口號(hào)接入單片機(jī)即可。學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全意識(shí)

39、到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書(shū)本人及導(dǎo)師完全同意中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“章程”)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤(pán)版）電子雜志社”在中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開(kāi)出版，并同意編入cnki中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)，在中國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。論文密級(jí)：公開(kāi)保密（_年_月至_年_月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)作者簽名：_ 導(dǎo)師簽名：_年_月_日 _年_月_日獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名: 二一年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)