畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 </p><p>　　題 目： 基于單片機(jī)的流量檢測(cè) </p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><

2、p>　　作 者 姓 名： </p><p>　　導(dǎo)師及職稱(chēng)： </p><p>　　導(dǎo)師所在單位： 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　2012年6月13日</p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p>&l

3、t;p>　　2012 屆 電氣工程 學(xué)院</p><p>　　電子信息工程 專(zhuān)業(yè)</p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　?、?畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目</p><p><b>　　中文：</b></p><p>　

4、　基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　英文：</b></p><p>　　The Design of Flow Detection System Based On MCU</p><p><b>　?、?原始資料</b></p><p>　　[1] 謝維成、楊加國(guó).單片機(jī)原

5、理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[2] 梁國(guó)偉、蔡武昌.流量測(cè)量技術(shù)及儀表[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[3] 徐曉光、潘偉;、徐康.基于單片機(jī)的渦輪流量檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008,08.</p><p>　　[4] 魏穎.基于單片機(jī)的流量檢測(cè)表設(shè)計(jì)[J].太原科技

6、，2007,10.</p><p>　　[5] 蘇貝、周常柱、胡松.單片機(jī)在流量測(cè)量中的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息雜志，2005,5.</p><p>　　[6] 王玉巧、蔡曉艷.基于單片機(jī)的流量控制[J].科技信息，2010,9X. </p><p>　　Ⅲ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)內(nèi)容</p><p><b>　　1、課題研究的意義

7、</b></p><p>　　流量的測(cè)量在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，隨著傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為流量的精確測(cè)量提供了新的手段，對(duì)流量檢測(cè)技術(shù)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)本課題的研究與設(shè)計(jì)，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已學(xué)課程的基本知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和開(kāi)發(fā)工作，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測(cè)的能力。</p><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容：<

8、/p><p>　　由流量傳感器采集流量信息，然后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬信號(hào)離散化后傳給單片機(jī)。單片機(jī)在系統(tǒng)軟件的控制作用下，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，向外部輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)LED顯示。LED數(shù)碼管顯示動(dòng)態(tài)的流量，同時(shí)，若流量超過(guò)上下限范圍，報(bào)警電路產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，提醒流量不在正常范圍內(nèi)，需采取相應(yīng)控制。系統(tǒng)軟件主要包括主程序，顯示程序等供主程序調(diào)用的子程序。</p><p><b&g

9、t;　　3、提交的成果：</b></p><p>　?。?）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）正文；</p><p><b>　　（2）硬件電路圖；</b></p><p><b>　?。?）程序源代碼；</b></p><p>　?。?）一篇引用的外文文獻(xiàn)及其譯文；</p><p&g

10、t;　?。?）主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要。</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字） </p><p><b>　　教研室主任（簽字）</b></p><p>　　批 準(zhǔn) 日 期2012年01月0日</p><p>　　接受任務(wù)書(shū)日期2012年01月10日</p><p>　　完 成 日 期201

11、2年06月13日</p><p>　　接受任務(wù)書(shū)學(xué)生（簽字）</p><p>　　基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)中過(guò)程控制是流量測(cè)量與儀表應(yīng)用的一大領(lǐng)域，流量與溫度、壓力和物位一起統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)程控制中的四大參數(shù)，人們通過(guò)這些參數(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視

12、與控制。對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。</p><p>　　流量的檢測(cè)和控制在化工、能源電力、冶金、石油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在天然氣工業(yè)蓬勃發(fā)展的現(xiàn)在，天然氣的計(jì)量引起了人們的特別關(guān)注，因?yàn)樵谔烊粴獾牟杉⑻幚?、?chǔ)存、運(yùn)輸和分配過(guò)程中，需要數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的流量計(jì)，其中有些流量計(jì)涉及到的結(jié)算金額數(shù)字巨大，對(duì)測(cè)量和控制準(zhǔn)確度和可靠性要求特

13、別高。流量計(jì)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、水利建設(shè)、生物工程、管道輸送、航天航空、軍事領(lǐng)域等也都有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國(guó)Atmel公司的單片機(jī)AT89C51作為主控芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，結(jié)合渦輪流量傳感器，AD轉(zhuǎn)換器，四位LED顯示，聲光報(bào)警器等，采用C語(yǔ)音編程，設(shè)計(jì)了一款可對(duì)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并具有上下限報(bào)警功能的渦輪流量計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)天然氣的流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)。本文詳細(xì)論述了基于單

14、片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，主要解決系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51；ADC0809；流量檢測(cè)；渦輪流量傳感器</p><p>　　The Design of Flow Detection System Based on MCU </p><p><b>　　Abstract</b>

15、;</p><p>　　Process control is a big field of the flow measurement and instrumentation in industrial production. Flow and temperature, pressure and thing location are together collectively referred to the fou

16、r big parameters of the process control. Through these parameters ,the production process are monitoring and controlled. The accurate measurement and adjustment for fluid flow are is to guarantee the safe and economic op

17、eration, improve product quality and reduce the material consumption, to improve the</p><p>　　This article is from the economical and practical point of view, using of the United States Atmel Corporation AT8

18、9C51 microcontroller as a master chip and the data memory unit, combined with Vortex flow sensor, AD converter, four LED digital display, sound and light alarm and so on. Dominated by the C programming language, it descr

19、ibe a design of a turbine flow-meter which has a real-time detection of flow and the alarm function. This flow meter can realize the detection the natural gas in the p</p><p>　　Keywords：AT89C51,；ADC0809,；Flo

20、w Detecting；Vortex Flow Sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言……………………………………………………………………………………………1</p><p>　　第1章 緒論……………………………………………………………………………………2</p><p&g

21、t;　　1.1 選題的背景和意義………………………………………………………………………2</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………………2</p><p>　　1.3 研究?jī)?nèi)容及需解決的問(wèn)題………………………………………………………………3</p><p>　　第2章 流量傳感器………………………………………………

22、……………………………4</p><p>　　2.1 流量計(jì)分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)……………………………………………………………………4</p><p>　　2.2 渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理………………………………………………………………5</p><p>　　2.3 渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)………………………………………………………………………6</p><p&g

23、t;　　第3章 系統(tǒng)工作原理…………………………………………………………………………7</p><p>　　3.1 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.2 工作原理…………………………………………………………………………………7</p><p>　　3.3 元器件的選擇………………………………………………

24、……………………………7</p><p>　　3.3.1 單片機(jī)……………………………………………………………………………7</p><p>　　3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器………………………………………………………………………10</p><p>　　3.3.3 LED數(shù)碼管……………………………………………………………………14</p><p

25、>　　第4章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………………16</p><p>　　4.1 傳感器的設(shè)計(jì)與信號(hào)的采集…………………………………………………………16</p><p>　　4.2 放大電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………17</p><p>　　4.3 單片機(jī)硬件電路及其外圍電路的設(shè)計(jì)……………

26、………………………………18</p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)時(shí)鐘電路……………………………………………………………………18</p><p>　　4.3.2 復(fù)位電路…………………………………………………………………………18</p><p>　　4.3.3 單片機(jī)與A/D接口………………………………………………………………19</p><

27、p>　　4.3.4 單片機(jī)與LED顯示的接口……………………………………………………20</p><p>　　4.3.5 報(bào)警電路…………………………………………………………………………21</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………22</p><p>　　5.1 單片機(jī)C語(yǔ)言特點(diǎn)…………………………………

28、……………………………………22</p><p>　　5.2 主程序及流程圖…………………………………………………………………………23</p><p>　　5.3 A/D轉(zhuǎn)換程序及流程圖………………………………………………………………24</p><p>　　5.4顯示程序及流程圖 ……………………………………………………………………25</p>&

29、lt;p>　　5.5 報(bào)警程序及流程圖………………………………………………………………………26</p><p>　　第6章 抗干擾技術(shù)…………………………………………………………………………27</p><p>　　6.1 干擾的來(lái)源………………………………………………………………………………27</p><p>　　6.2 硬件措施………………………………

30、…………………………………………………27</p><p>　　6.2.2 模擬量輸入回路抗干擾措施…………………………………………………27</p><p>　　6.2.2長(zhǎng)線(xiàn)傳輸?shù)目骨_措施…………………………………………………………27</p><p>　　6.3 軟件措施…………………………………………………………………………………27</p>

31、<p>　　6.3.1 插入NOP指令……………………………………………………………………28</p><p>　　6.3.2 設(shè)置軟件陷阱……………………………………………………………………28</p><p>　　6.3.3 設(shè)置看門(mén)狗………………………………………………………………………28</p><p>　　結(jié)論與展望…………………………………

32、………………………………………………29</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………30</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………31</p><p>　　附錄A 硬件電路圖………………………………………………………………………32</p><

33、p>　　附錄B 程序源代碼………………………………………………………………………33</p><p>　　附錄C 外文文獻(xiàn)…………………………………………………………………………36</p><p>　　附錄D 外文文獻(xiàn)中文翻譯………………………………………………………………40</p><p>　　附錄E 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要…………………………

34、…………………………43</p><p><b>　　插圖清單</b></p><p>　　圖 2-1 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………5</p><p>　　圖 3-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………………7</p><p>　　圖 3-2 AT89C51引

35、腳圖……………………………………………………………8</p><p>　　圖 3-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)………………………………………………………11</p><p>　　圖 3-4 ADC0809引腳圖…………………………………………………………12</p><p>　　圖 3-5 ADC0808/0809工作時(shí)序…………………………………………………1

36、4</p><p>　　圖 3-6 共陰極數(shù)碼管原理圖與實(shí)物圖……………………………………………15</p><p>　　圖 4-1 霍爾元件的基本電路………………………………………………………16</p><p>　　圖 4-2 旋轉(zhuǎn)傳感器磁體設(shè)置………………………………………………………16</p><p>　　圖 4-3 放大器

37、原理圖………………………………………………………………17</p><p>　　圖 4-4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路………………………………………………………………18</p><p>　　圖 4-5 復(fù)位電路………………………………………………………………………18</p><p>　　圖 4-6 A/D接口電路…………………………………………………………………19&l

38、t;/p><p>　　圖 4-7 LED接口電路………………………………………………………………21</p><p>　　圖 4-8 報(bào)警電路……………………………………………………………………21</p><p>　　圖 5-1 程序結(jié)構(gòu)圖…………………………………………………………………22</p><p>　　圖 5-2 主程序流程

39、圖…………………………………………………………………23</p><p>　　圖 5-3 A/D轉(zhuǎn)換程序及流程圖 ……………………………………………………24</p><p>　　圖5-4 顯示程序及流程圖…………………………………………………25</p><p>　　圖 5-5 報(bào)警程序及流程圖…………………………………………………………26</p>

40、;<p>　　圖 6-1 RC濾波電路………………………………………………………………27</p><p><b>　　表格清單</b></p><p>　　表3-1 P3口各位的第二功能…………………………………………………………………9</p><p>　　表3-2 VST和D1D0的關(guān)系…………………………………………

41、………………11</p><p>　　表3-3 地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系……………………………………………13</p><p>　　表3-4 八段LED數(shù)碼顯示管字型碼表…………………………………………15</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　流量是現(xiàn)代工業(yè)測(cè)量過(guò)程中的一個(gè)重要參數(shù)，人類(lèi)對(duì)流體的

42、測(cè)量具有悠久的歷史。流量檢測(cè)的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)，古羅馬凱撒時(shí)代已采用孔板測(cè)量居民的飲用水水量；公元前1000年左右古埃及用堰法測(cè)量古尼羅河的流量；我國(guó)著名的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀(guān)察水量大小等等。流量?jī)x表應(yīng)用范圍很廣，在工業(yè)生產(chǎn)、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)工程、交通運(yùn)輸、生物技術(shù)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域都有涉及。</p><p>　　為了適應(yīng)各種用途，各種類(lèi)型的流量計(jì)相繼問(wèn)世，投入使用的類(lèi)型有上百種

43、。根據(jù)其測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)原理大致分為差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、容積式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、超聲流量計(jì)、插入式流量計(jì)等。</p><p>　　20世紀(jì)隨著各領(lǐng)域?qū)α髁繙y(cè)量需求的牽引，使得流量計(jì)得到快速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為流量計(jì)的制造技術(shù)提供各種新型的元器件，進(jìn)一步推動(dòng)了流量計(jì)從機(jī)械式向智能化、模塊化發(fā)展。新技術(shù)、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使得流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)

44、確度越來(lái)越高，流量的測(cè)量范圍越來(lái)越廣。同時(shí)流量計(jì)對(duì)測(cè)量介質(zhì)的要求在降低，適用范圍也越來(lái)越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，將基于單片機(jī)的技術(shù)，進(jìn)行一款可對(duì)流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并具有上下限報(bào)警功能的渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)，該產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)天然氣的流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)。</p><p><b>　　緒論</b></p><p

45、>　　1.1 選題的背景和意義 </p><p>　　流量就是在單位時(shí)間內(nèi)流體通過(guò)一定截面積的量。這個(gè)量用流體的體積來(lái)表示，稱(chēng)為瞬時(shí)體積流量，簡(jiǎn)稱(chēng)體積流量；用流量的質(zhì)量來(lái)表示稱(chēng)為瞬時(shí)質(zhì)量流量，簡(jiǎn)稱(chēng)質(zhì)量流量。這一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值稱(chēng)為累積流量。</p><p>　　對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)的流體的流量進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)稱(chēng)為流量計(jì)量。流量測(cè)量的流體是多樣化的，如測(cè)量對(duì)象有氣體、液體

46、、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測(cè)量準(zhǔn)確度也各不相同。因此，流量測(cè)量的任務(wù)就是根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類(lèi)、流動(dòng)狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等測(cè)量條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量量值的正確傳遞。</p><p>　　流量的測(cè)量在熱電生產(chǎn)、石油化工、食品衛(wèi)生等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為氣體流量的精確測(cè)量提供了新的手段。充分利用單片機(jī)豐富的硬件資源，配以

47、適當(dāng)?shù)臋z測(cè)接口電路，可精確測(cè)量由渦街流量傳感器或電磁流量傳感器輸出的代表流量大小的脈沖信號(hào)，以及氣體在當(dāng)?shù)貭顟B(tài)下的壓力、溫度等模擬電壓信號(hào)。由軟件計(jì)算出流量，以簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高可靠性、高精度、多功能的氣體流量檢測(cè)系統(tǒng)。工業(yè)生產(chǎn)中過(guò)程控制是流量測(cè)量與儀表應(yīng)用的一大領(lǐng)域，流量與溫度、壓力和物位一起統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)程控制中的四大參數(shù)，人們通過(guò)這些參數(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制。對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)

48、量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)本課題的研究，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已學(xué)課程的基本知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)和開(kāi)發(fā)工作，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測(cè)。對(duì)流體流量進(jìn)行正確測(cè)量和調(diào)節(jié)是保證生產(chǎn)過(guò)程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低物質(zhì)消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理的基礎(chǔ)。流量的檢測(cè)和控制在化工、能源電力、冶金、石油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。人們?yōu)榱丝刂拼髿馕廴荆?/p>

49、必須對(duì)污染大氣的煙氣以及其他溫室氣體排放量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；廢液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人們必須對(duì)廢液和污水進(jìn)行處理，對(duì)排放量進(jìn)行控制。于是數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的煙氣排放點(diǎn)和污水排放口都成了流量測(cè)量對(duì)象。同時(shí)在科學(xué)試驗(yàn)領(lǐng)域，需要大量的流量控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真與試驗(yàn)。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　17世紀(jì)托里拆利奠定差壓式流量計(jì)的理論基礎(chǔ)，這是流量

50、測(cè)量的里程碑。自那以后，18、19世紀(jì)流量測(cè)量的許多類(lèi)型儀表的雛形開(kāi)始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計(jì)等。20世紀(jì)由于過(guò)程工業(yè)、能量計(jì)量、城市公用事業(yè)對(duì)流量測(cè)量的需求急劇增長(zhǎng)，才促使儀表迅速發(fā)展，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展極大地推動(dòng)儀表更新?lián)Q代，新型流量計(jì)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。至今，據(jù)稱(chēng)已有上百種流量計(jì)投向市場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)使用中許多棘手的難題可望獲得解決。</p><p>　　我國(guó)近代

51、流量測(cè)量技術(shù)發(fā)展比較晚，早起所需的流量?jī)x表均從國(guó)外進(jìn)口。中國(guó)流量?jī)x表制造業(yè)從上世紀(jì)30年代中期以?xún)x表修配開(kāi)始，到解放前后在上海、天津等沿海地區(qū)形成了現(xiàn)代流量?jī)x表的民族工業(yè)。到改革開(kāi)放前，經(jīng)歷了仿制、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、自行研究開(kāi)發(fā)過(guò)程，目前已近初具規(guī)模，基本上能滿(mǎn)足中等水平流量?jī)x表的需要。改革開(kāi)放以來(lái)又經(jīng)歷了技術(shù)引進(jìn)，與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)企業(yè)合資、合作，儀表性能和水平有了很大提高。近年國(guó)際主流企業(yè)紛紛在中國(guó)建立生產(chǎn)基地，既增強(qiáng)了研發(fā)能力也增添了競(jìng)爭(zhēng)因素

52、，現(xiàn)在我國(guó)流量計(jì)產(chǎn)品已很全面，基本覆蓋所有行業(yè)，滿(mǎn)足各行業(yè)產(chǎn)生需要，技術(shù)革新較快，但在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上仍然有很大提高的空間。</p><p>　　流量顯示儀表的發(fā)展經(jīng)過(guò)了機(jī)械運(yùn)算記錄圖表式，模擬運(yùn)算機(jī)械計(jì)數(shù)式，簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算數(shù)顯示和微處理器運(yùn)算及多功能數(shù)字顯示四個(gè)過(guò)程。自從單片機(jī)出現(xiàn)后，各種各樣的智能流量顯示儀不斷出現(xiàn)，取代了原有的傳統(tǒng)的機(jī)械式或者純模擬、數(shù)字電路構(gòu)成的流量顯示儀。智能流里顯示儀以單片機(jī)為核心可以進(jìn)行

53、各種流最計(jì)算、累加、顯示等功能。流量顯示儀具有使用方便、工作可靠、可進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)。從上世紀(jì)80年代以來(lái)，各種智能流量顯示儀就不斷出現(xiàn)，功能也不斷拓展、完善。智能流量顯示儀正朝著低功耗、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能方向發(fā)展。具體來(lái)說(shuō)，智能流量顯示儀可以實(shí)現(xiàn)流量及其它信號(hào)的采集、流量計(jì)算累加及補(bǔ)償計(jì)算、數(shù)據(jù)示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳愉及打印等功能。根據(jù)用戶(hù)的不同需要，開(kāi)發(fā)人員可以設(shè)計(jì)出具有不同功能的智能流量顯示儀，軟件編程非常靈活。</p>

54、<p>　　1.3 研究?jī)?nèi)容及需解決的問(wèn)題</p><p>　　本文主要研究的是基于單片機(jī)的流量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)天然氣的流量的檢測(cè)，并將流量值實(shí)時(shí)顯示在LED數(shù)碼管上，且如果流量值超過(guò)上下限范圍，即調(diào)用報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。</p><p>　　本文詳細(xì)論述了該設(shè)計(jì)的具體方案，主要解決系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，硬件電路的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。其中硬件電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最

55、小系統(tǒng)、流量傳感器的設(shè)計(jì)、放大器的設(shè)計(jì)、AD轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)、LED顯示接口設(shè)計(jì)、報(bào)警器設(shè)計(jì)等，軟件設(shè)計(jì)包括主程序、信號(hào)采集與AD轉(zhuǎn)換程序、顯示程序及報(bào)警程序。由于實(shí)際應(yīng)用中傳感器輸出的信號(hào)比較微弱，易受到內(nèi)部干擾及外部干擾的影響，所以在設(shè)計(jì)結(jié)尾描述了一些抗干擾措施。</p><p>　　一個(gè)產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)是復(fù)雜與艱巨的，設(shè)計(jì)的好壞直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的效率和安全。在設(shè)計(jì)過(guò)程中的遇到的每個(gè)難點(diǎn)都得一一克服，而本設(shè)計(jì)的

56、難點(diǎn)在于如何設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行的流量傳感器，各芯片的如何應(yīng)用與合理搭接，而軟件的編寫(xiě)如何簡(jiǎn)潔無(wú)誤也是一個(gè)難點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中不斷克服改進(jìn)，力求方案的可行性。</p><p><b>　　第2章 流量傳感器</b></p><p><b>　　2.1 流量計(jì)分類(lèi)</b></p><p>　　流量測(cè)量方法和儀表的種類(lèi)繁多,分類(lèi)方法也很

57、多。至今為止,可供工業(yè)用的流量?jī)x表種類(lèi)達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒(méi)找到一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量?jī)x表。 這60多種流量?jī)x表,每種產(chǎn)品都有它特定的適用性,也都有它的局限性。按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類(lèi);按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量,其儀表分別稱(chēng)作總量表和流量計(jì)。 總量表測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流量,是以短暫時(shí)間內(nèi)流過(guò)的總量除以該時(shí)間的商來(lái)表示,實(shí)際

58、上流量計(jì)通常亦備有累積流量裝置,做總量表使用,而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此,以嚴(yán)格意義來(lái)分流量計(jì)和總量表已無(wú)實(shí)際意義。 按照目前最流行、最廣泛的分類(lèi)法,即分為:容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)中的渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)、探針式流量計(jì)，以下分別闡述各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。</p><p><b>　　1.渦

59、輪流量計(jì)</b></p><p>　　渦輪流量計(jì), 是速度式流量計(jì)中的主要種類(lèi), 它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪) 感受流體平均流速, 從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成, 也可做成整體式。</p><p>　　渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱(chēng)為流量計(jì)中三類(lèi)重復(fù)性、精度最佳的產(chǎn)品, 作為十大類(lèi)型流量計(jì)之一, 其產(chǎn)品己發(fā)展為多品種、多系列批量生產(chǎn)

60、的規(guī)模。</p><p><b>　　2.渦街流量計(jì)</b></p><p>　　渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線(xiàn)型游渦發(fā)生體, 流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為: 應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。</p><p>　　渦街流量計(jì)是屬于最年輕的一類(lèi)流量計(jì)

61、, 但其發(fā)展迅速, 目前成為通用的一類(lèi)流量計(jì)。</p><p><b>　　3.電磁流量計(jì)</b></p><p>　　電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性, 可以解決其它流量計(jì)不易應(yīng)用的問(wèn)題, 如臟污流、腐蝕流的測(cè)量。70、80 年代電磁流量在技術(shù)上有重大突破, 使它成為應(yīng)用廣泛的一類(lèi)流量計(jì), 在流量?jī)x表中其使

62、用量百分?jǐn)?shù)不斷上升。</p><p><b>　　4.差壓式流量計(jì)</b></p><p>　　差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓, 已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。</p><p><b>　　5.浮子流量計(jì)</b></p><p>　　浮予流量計(jì), 又稱(chēng)轉(zhuǎn)

63、予流量計(jì), 是變面積式流量計(jì)的一種, 在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中, 圓形橫截面的浮子的重力是, 由液體動(dòng)力承受的, 從而使浮子可在錐管內(nèi)自由地上升和下降。浮予流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類(lèi)流量計(jì), 特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。</p><p><b>　　6.容積式流量計(jì)</b></p><p>　　容積式流量計(jì), 又稱(chēng)定排量流量計(jì), 簡(jiǎn)

64、稱(chēng)PD 流量計(jì), 在流量?jī)x表中是精度最高的一類(lèi)。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分, 根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿(mǎn)和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積總量。容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類(lèi), 可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤(pán)流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。</p><p><b>　　7.超聲流量計(jì)</b&

65、gt;</p><p>　　超聲流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束( 或超聲脈沖) 的作用以測(cè)量流量的儀表。根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法( 直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法) 、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣, 因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件, 均屬無(wú)阻礙流量計(jì), 是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類(lèi)流量計(jì), 特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)

66、, 近年來(lái)它是發(fā)展迅速的一類(lèi)流量計(jì)之一。</p><p>　　2.2 渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與原理</p><p>　　渦輪流量計(jì)：氣體渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，如圖2-1所示。它是由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成；被測(cè)流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀

67、表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)即可求出瞬時(shí)流量和累積流量。渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線(xiàn)方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片時(shí)，便有kQ = f ，其中：Q 是流經(jīng)變送器的流量（L/s）；f 是電脈沖頻率（Hz）；k 是儀表系數(shù)（次/升）。管道內(nèi)流體的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線(xiàn)，改變線(xiàn)圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線(xiàn)圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)，此脈動(dòng)信號(hào)的頻

68、率與被測(cè)流體的流量成正比，k 是渦輪變送器的重要特性參數(shù)，它是代表每立方米流量有幾個(gè)脈沖，或者每升流量有幾個(gè)脈沖，不同的儀表有不同的k。渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累積脈沖數(shù)即可求出瞬時(shí)流量和累積流量。</p><p>　　圖2-1 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.3 渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)</p&

69、gt;<p>　　在各種流量計(jì)中渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)是可以得到最佳重復(fù)性的少數(shù)儀表。二者相比，渦輪流量計(jì)又具有自己的特點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工零部件少、質(zhì)量輕、維修方便、成本低的特點(diǎn)。渦輪流量計(jì)還具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍廣、壓力損失小、惰性小、溫度范圍廣及數(shù)字信號(hào)輸出等優(yōu)點(diǎn)。像這樣的技術(shù)參數(shù)其他流量計(jì)則是難以達(dá)到的。因此渦輪流量計(jì)在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛，發(fā)展最迅速。除了在石油、化工、電力工業(yè)中用來(lái)測(cè)量水、油品、燃?xì)獾裙芰髁髁?/p>

70、及食品工業(yè)中測(cè)量牛奶、酒類(lèi)等流量外，由于其兼有測(cè)量準(zhǔn)確度高和重復(fù)性好的特點(diǎn)，故還可以作為校驗(yàn)其它流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)表。渦輪流量計(jì)雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于渦輪必須與流體接觸并轉(zhuǎn)動(dòng)，因此對(duì)被測(cè)流體的潔凈度要求高。流體的溫度、粘度、密度對(duì)儀表指示值也有較大影響。而且由于有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，會(huì)帶來(lái)軸承的磨損，使儀表的使用年限受到影響。因此，必須注意根據(jù)被測(cè)流體的具體情況恰當(dāng)?shù)倪x擇變送器型式及其附屬設(shè)備，如附加適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾器等保護(hù)設(shè)備。應(yīng)該指出，隨著新材料、新工藝的

71、發(fā)展，儀表轉(zhuǎn)動(dòng)部分的耐磨性、變送器的維修性能和壽命正在不斷提高；隨著對(duì)渦輪流量計(jì)粘度修正問(wèn)題研究的不斷深入以及測(cè)量線(xiàn)路的完善和微的應(yīng)用，渦輪流量計(jì)可以方</p><p>　　第三章 系統(tǒng)工作原理</p><p><b>　　3.1 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由流量傳感器采集流量信息，然后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬信號(hào)離散化后傳給單片

72、機(jī)。單片機(jī)在系統(tǒng)軟件的控制作用下，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，向外部輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)LED顯示。LED數(shù)碼管顯示動(dòng)態(tài)的流量，同時(shí)，若流量超過(guò)上下限范圍，報(bào)警電路產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，提醒流量不在正常范圍內(nèi)，需采取相應(yīng)控制。系統(tǒng)軟件主要包括主程序，顯示程序等供主程序調(diào)用的子程序。主程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的總體功能，子程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的具體功能。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖</p>

73、;<p><b>　　3.2 工作原理</b></p><p>　　被測(cè)流體流經(jīng)渦輪流量傳感器時(shí)，傳感器內(nèi)的葉輪借助于流體的動(dòng)能而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，周期性的改變磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的磁阻值，使通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量周期性的發(fā)生變化而產(chǎn)生電脈沖信號(hào)。在一定的流量范圍下，葉輪轉(zhuǎn)速與流體流量成正比，即電脈沖數(shù)量與流量成正比。該脈沖信號(hào)經(jīng)放大器放大后送至二次儀表進(jìn)行流量和總量的顯示或積算。</p

74、><p>　　在測(cè)量范圍內(nèi)，傳感器輸出的脈沖總數(shù)與流過(guò)傳感器的體積總量成正比，其比值稱(chēng)為儀表常數(shù)，以K (次/L)表示。每臺(tái)傳感器都經(jīng)過(guò)實(shí)際標(biāo)定測(cè)得儀表常數(shù)值。當(dāng)測(cè)出脈沖信號(hào)的頻率f 除以?xún)x表常數(shù)K便可求得瞬進(jìn)流量q(L/s)。即q=f/K。流量傳感器采集到流量信息，通過(guò)變換器，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換器將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散信號(hào)，傳給單片機(jī)。單片機(jī)將信號(hào)以數(shù)字形式在LED數(shù)碼管上顯示。</p><

75、p>　　3.3 元器件的選擇</p><p><b>　　3.3.1 單片機(jī)</b></p><p>　　目前在市場(chǎng)常見(jiàn)的有PHILIPS、SIEMENS、INTEL、ATMEL等公司生產(chǎn)的100多種型號(hào)的80C51系列單片機(jī)。這類(lèi)單片機(jī)具有集成度高，性能價(jià)格比優(yōu)越的特點(diǎn)，在上業(yè)測(cè)量控制領(lǐng)域內(nèi)獲得極為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　AT

76、89C51屬于MCS-51系列單片機(jī)，在MCS-51系列中，各類(lèi)單片機(jī)是相互兼容的，只是引腳功能略有差異。T89C51采用INTEL內(nèi)核技術(shù)，結(jié)合ATMEL公司閃存技術(shù)制造，性能穩(wěn)定可靠，在程序不太復(fù)雜的情況下，無(wú)需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，因此，對(duì)于追求可靠性，追求體積輕巧靈便的產(chǎn)品而言，則顯得尤為重要。這也是在課題中采用此產(chǎn)品，而沒(méi)有采用16位或準(zhǔn)16位單片視的一個(gè)主要原因。</p><p>　　AT89C51是一種帶

77、4K宇節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(PEROM)的低功耗、高性能CMOS8位微控制器。由于將多功能8位CPU和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，AT她L的</p><p>　　89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高而價(jià)廉的方案。</p><p>　　AT89C51有4個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，</p><

78、;p>　　3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線(xiàn)。其引腳排列圖如圖3-2所示。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。</p><p>　　圖3- 2 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C51的40個(gè)引腳共分為端口線(xiàn)、電源線(xiàn)

79、和控制線(xiàn)三類(lèi)。</p><p>　　1．端口線(xiàn)（4×8=32條）</p><p>　　8051共有四個(gè)并行I/O端口，每個(gè)端口都有八條端口線(xiàn)，用于傳送數(shù)據(jù)/地址。由于每個(gè)端口的結(jié)構(gòu)各不相同，因此它們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟顒e頗大?，F(xiàn)對(duì)它們綜述如下：</p><p>　　①P0.7—P0.0：這組引腳共有八條，為P0口所專(zhuān)用，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位

80、。這八條引腳共有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況之下。第一種情況是AT89C51不帶片外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O口使用，P0.7—P0.0用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。這時(shí)，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專(zhuān)用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性。第二種情況是AT89C51帶片外存儲(chǔ)器，P0.7—P0.0在CPU訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。&

81、lt;/p><p>　?、赑1.7—P1.0：這八條引腳和P0口的八條引腳類(lèi)似，P1.7為最高位，P1.0為最低位。當(dāng)P1口作為通用I/O使用時(shí)，P1.7—P1.0 的功能和P0口的第一功能相同，也用于傳送用戶(hù)的輸入輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　③P2.7—P2.0：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O使用。它的第二功能和P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出

82、片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不能像P0口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。</p><p>　　④P3.7—P3.0：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同。第二功能作控制用，每個(gè)引腳并不完全相同，如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 P3口各位的第二功能</p><p><b>　　2．電源線(xiàn)（2條）</b

83、></p><p>　　VCC為+5V電源線(xiàn)，VSS為接地線(xiàn)。</p><p><b>　　3．控制線(xiàn)（6條）</b></p><p>　　①ALE/：地址鎖存允許/編程線(xiàn)，配合P0口引腳的第二功能使用。在訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，8051CPU在P0.7—P0.0引腳線(xiàn)上輸出片外存儲(chǔ)器低8位地址的同時(shí)還在A(yíng)LE/線(xiàn)上輸出一個(gè)高電位脈沖，用于把這

84、個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專(zhuān)用地址鎖存器。以便空出P0.7—P0.0引腳線(xiàn)去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。在不訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，8051自動(dòng)在A(yíng)LE/線(xiàn)上輸出頻率為fOSC/6的脈沖序列。該脈沖序列可用作外部時(shí)鐘電源或作為定時(shí)脈沖源使用。</p><p>　　對(duì)于8751，ALE/線(xiàn)還具有第二功能。它可以在對(duì)8751片內(nèi)EPROM編程/校驗(yàn)時(shí)傳送52ms寬的負(fù)脈沖。</p><p&g

85、t;　?、?VPP：允許訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器/編程電源線(xiàn)，可以控制8051使用片內(nèi)ROM還是使用片外ROM。若=1，則允許使用片內(nèi)ROM；若=0，則允許使用片外ROM。</p><p>　　對(duì)8751，/VPP用于在片內(nèi)EPROM編程/校驗(yàn)時(shí)輸入21V編程電源。</p><p>　?、郏浩釸OM選通線(xiàn)，在執(zhí)行訪(fǎng)問(wèn)片外ROM的指令MOVC時(shí)，8051自動(dòng)在線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外ROM芯片

86、的選通。其他情況下，線(xiàn)均為高電平封鎖狀態(tài)。</p><p>　?、躌ST/VPD：復(fù)位/備用電源線(xiàn)，可以時(shí)8051處于復(fù)位（即初始化）工作狀態(tài)。通常，8051 的復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鈕復(fù)位兩種。</p><p>　　RST/VPD的第二功能是作為備用電源輸入端。當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障而降低到規(guī)定低電平時(shí)，RST/VPD線(xiàn)上的備用電源自動(dòng)投入使用，以保證片內(nèi)RAM中信息不丟失。<

87、/p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展I/O接口電路等也需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。</p><p>　　⑤XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線(xiàn)，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接8051片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路。</p><p>　　石英晶振起振后要能在XTAL2線(xiàn)上輸出一個(gè)3V

88、左右的正弦波，以便使MCS-51片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常，fOSC的輸出時(shí)鐘頻率fOSC為0.5MHz—16MHz，典型值為12MHz或11.059MHz。電容C01和C02可以幫助起振，典型值為30pf，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的。</p><p>　　MCS-51所需的時(shí)鐘也可以由外部振蕩器提供。外部時(shí)鐘源應(yīng)是方波發(fā)生器，頻率應(yīng)根據(jù)所用MCS-51中的具體機(jī)型確定。</p

89、><p>　　3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換元件</p><p>　　ADC有兩大類(lèi)：一類(lèi)在電子線(xiàn)路中使用，不帶使能控制端；另一類(lèi)帶有使能控制端，可和微機(jī)直接接口。ADC0809是一種8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和微機(jī)直接接口。</p><p>　　1.主要技術(shù)指標(biāo)和特性</p><p>　?。?）分辨率： 8位。</p><p&

90、gt;　?。?）總的不可調(diào)誤差： ADC0808為±(1/2)LSB,ADC 0809為±1LSB。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換時(shí)間： 取決于芯片時(shí)鐘頻率，如CLK=500kHz時(shí)，TCONV=128μs。</p><p>　?。?）單一電源： +5V。</p><p>　　（5）模擬輸入電壓范圍： 單極性0～5V；雙極性±5V,&

91、#177;10V(需外加一定電路)。</p><p>　?。?）具有可控三態(tài)輸出緩存器。</p><p>　?。?）啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為脈沖式(正脈沖)，上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。</p><p>　?。?）使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　2．內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p

92、><p>　　ADC0809由八路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、256電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)、逐次逼近式寄存器SAR、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。 </p><p>　　圖3-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）八路模擬開(kāi)關(guān)及地址鎖存與譯碼器</p><p>　　八路模擬開(kāi)關(guān)用于輸入IN0—IN7上八路模擬電壓。地址鎖存和

93、譯碼器在A(yíng)LE信號(hào)控制下可以鎖存ADDA、ADDB和ADDC上地址信息，經(jīng)譯碼后控制IN0—IN7上哪一路模擬電壓送入比較器。例如：當(dāng)ADDA、ADDB和ADDC上均為低電平0以及ALE為高電平時(shí)，地址鎖存和譯碼器輸出使IN0上模擬電壓送到比較器輸入端VIN。</p><p>　?。?）256電阻階梯和樹(shù)狀開(kāi)關(guān)</p><p>　　為了簡(jiǎn)化問(wèn)題起見(jiàn)，現(xiàn)以二位電阻階梯和樹(shù)狀開(kāi)關(guān)為例加以說(shuō)明。

94、其中，四個(gè)分壓電阻使A、B、C和D四點(diǎn)分壓成2.5V、1.5V、0.5V和0V。SAR中高位D1控制左邊兩只樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)，低位D0控制右邊四只樹(shù)狀開(kāi)關(guān)。各開(kāi)關(guān)旁的0和1表示樹(shù)狀開(kāi)關(guān)閉合條件，由D1D0狀態(tài)決定。例如：D1=1，則上面開(kāi)關(guān)閉合而下面開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，D1=0時(shí)的情況正好與此相反。樹(shù)狀開(kāi)關(guān)輸出電壓VST和D1D0關(guān)系列出于表3-2。</p><p>　　表3-2 VST和D1D0的關(guān)系</p>

95、<p>　　對(duì)于8位A/D轉(zhuǎn)換器，SAR為八位，電阻階梯、樹(shù)狀開(kāi)關(guān)和上述情況類(lèi)似。只是要有28=256個(gè)分壓電阻，形成256個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓供給樹(shù)狀開(kāi)關(guān)使用。VST送給比較器輸入端。</p><p>　　逐次逼近寄存器和比較器</p><p>　　逐次逼近寄存器(SAR)在A(yíng)/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中存放暫態(tài)數(shù)字量，在A(yíng)/D轉(zhuǎn)換完成后存放數(shù)字量，并可送到“三態(tài)輸出鎖存器”。</p>

96、<p>　　A/D轉(zhuǎn)移前，SAR為全0。A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，控制電路使SAR最高位為1，并控制樹(shù)狀開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)，由此產(chǎn)生VST送給比較器。比較器對(duì)輸入模擬電壓VIN和VST進(jìn)行比較。若VIN<VST，則比較器輸出邏輯0而使SAR最高位由1變?yōu)?；若VIN≥VST，則比較器輸出使SAR最高位保留1。此后，控制電路在保持最高位不變下，依次對(duì)次高位、次次高位……最低位重復(fù)上述過(guò)程，就可在SAR中得到A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量

97、。</p><p>　?。?）三態(tài)輸出鎖存器和控制電路</p><p>　　三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)字量。CPU使OE引腳變?yōu)楦唠娖骄涂梢詮摹叭龖B(tài)輸出鎖存器”取走A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。</p><p>　　控制電路用于控制ADC0809的操作過(guò)程。</p><p><b>　　3．引腳功能</b><

98、;/p><p>　　ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28條引腳，如圖3-4所示，分為四組簡(jiǎn)述如下：</p><p>　　圖3-4 ADC0809引腳圖</p><p>　?。?）IN0～I(xiàn)N7——8路模擬輸入，通過(guò)3根地址譯碼線(xiàn)ADDA、ADDB、ADDC選通一路。</p><p>　　（2）D7～D0——A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可

99、控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線(xiàn)連接。8位排列順序是D7為最高位，D0為最低位。</p><p>　?。?）ADDA、ADDB、ADDC——模擬通道選擇地址信號(hào)，ADDA為低位，ADDC為高位。地址信號(hào)與選中通道對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-3所示。</p><p>　?。?）VR(+)、VR(-)——正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi)DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。在單極性輸入時(shí)，VR(+)=5V，VR(-

100、)=0V；雙極性輸入時(shí)，VR(+)、VR(-)分別接正、負(fù)極性的參考電壓。</p><p>　?。?）ALE——地址鎖存允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)此信號(hào)有效時(shí)，A、B、C三位地址信號(hào)被鎖存，譯碼選通對(duì)應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)，該信號(hào)常和START信號(hào)連在一起，以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　表3-3 地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系</p><p>　

101、?。?）START——A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來(lái)的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開(kāi)始轉(zhuǎn)換。</p><p>　　（7）EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，高電平有效。該信號(hào)在A(yíng)/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。該信號(hào)可作為被CPU查詢(xún)的狀態(tài)信號(hào)，也可作為對(duì)CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)。在需要對(duì)某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的

102、情況下，EOC也可作為啟動(dòng)信號(hào)反饋接到START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第一次啟動(dòng)。</p><p>　?。?）OE——輸出允許信號(hào)，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號(hào)時(shí)，ADC0808/0809的輸出三態(tài)門(mén)被打開(kāi)，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)被讀走。在中斷工作方式下，該信號(hào)往往是CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)。</p><p>　　4．工作時(shí)序與使用說(shuō)明</p><p>

103、　　ADC 0808/0809的工作時(shí)序如圖3-5所示。當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)，ALE信號(hào)一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)緊隨ALE之后(或與ALE同時(shí))出現(xiàn)。START的上升沿將逐次逼近寄存器SAR復(fù)位，在該上升沿之后的2μs加8個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)(不定)，EOC信號(hào)將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后EOC再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降腅OC信號(hào)后，便立即送出OE信號(hào)，打開(kāi)三態(tài)門(mén)，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p&

104、gt;<p>　　模擬輸入通道的選擇可以相對(duì)于轉(zhuǎn)換開(kāi)始操作獨(dú)立地進(jìn)行(當(dāng)然，不能在轉(zhuǎn)換過(guò)程中進(jìn)行)，然而通常是把通道選擇和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)合起來(lái)完成(因?yàn)锳DC0808/0809的時(shí)間特性允許這樣做)。這樣可以用一條寫(xiě)指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道的選擇可有兩種方法，一種是通過(guò)地址總線(xiàn)選擇，一種是通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)選擇。如用EOC信號(hào)去產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，要特別注意EOC的變低相對(duì)于啟動(dòng)信號(hào)有2μs+8個(gè)時(shí)鐘周期的延

105、遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請(qǐng)求。為此，最好利用EOC上升沿產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。</p><p>　　圖3-5 ADC0808/0809工作時(shí)序</p><p>　　3.3.3 LED數(shù)碼管</p><p>　　LED是發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱(chēng)，LED有七段和八段之分，也有共陰和共陽(yáng)兩種。</p><p>　　1．LED數(shù)碼

106、顯示管原理</p><p>　　LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。八段LED顯示管有八只發(fā)光二極管組成，編號(hào)是a、b、c、d、e、f、g和SP，分別和同名管腳相連。七段LED顯示管比八段LED少一只發(fā)光二極管SP，其他的和八段LED相同。</p><p>　　八段LED數(shù)碼顯示管原理很簡(jiǎn)單，是通過(guò)同名管腳是所加電平高低來(lái)控制發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮而顯示不同字形的。例如：若在共陰LED管的SP、g

107、、f、e、d、c、b、a管腳上分別加上7FH控制電平（即：SP上為0伏，不亮；其余為T(mén)TL高電平，全亮），則LED顯示管顯示字形為“8”。7FH是按SP、g、f、e、d、c、b、a順序排列后的十六進(jìn)制編碼（0為T(mén)TL低電平，1為T(mén)TL高電平），常稱(chēng)為字形碼。因此，LED上所顯示字形不同，相應(yīng)字形碼也不一樣。八段共陰能顯示的字形及相應(yīng)字形碼如表4所列。該表常放在內(nèi)存，SGTB為表的起始地址，各地址騙移量為相應(yīng)字形碼對(duì)表始址的項(xiàng)數(shù)。由于“B

108、”和“8”、“D”和“0”字形相同，故“B”和“D”均以小寫(xiě)字母“b”和“d”顯示。</p><p>　　LED數(shù)碼顯示管分為共陰和共陽(yáng)兩種。為共陰八段LED管時(shí)，所有發(fā)光二極管陰極共連后接到引腳G，G腳為控制端，用于控制LED是否點(diǎn)亮。若G腳接地，則 LED被點(diǎn)亮；若G腳TTL高電平，則它被熄滅。</p><p>　　為共陽(yáng)八段LED數(shù)碼顯示管時(shí)，所有發(fā)光二極管陽(yáng)極共連后接到G腳。正常顯

109、示時(shí)G腳接+5V，各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于a—SP各引腳上是否是低電平0伏。因此，共陰和共陽(yáng)所需字形碼正好相反，如表3-4所列。</p><p>　　2．MCS-51對(duì)LED的顯示接口電路</p><p>　　MCS-51對(duì)LED管的顯示可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是各LED管能穩(wěn)定地同時(shí)顯示各自字形；動(dòng)態(tài)顯示是指各LED輪流一遍一遍顯示各自字符，人們因視覺(jué)惰性而看到的是各LE