基于89c52的液体点滴速度监控设计课程设计(编辑修改稿)

基于89c52的液体点滴速度监控设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

数码管采用共阴极，由于 AT89C52 单片机每个 I/O 的拉电流只 有 1— 2mA。 所以在位码和段码都加上了三级管来进行驱动，如图 所示。 图 显示电路图 点滴速度控制电路设计 系统将点滴速度采集信号和储液信号进行处理后，在相应的单片机的 I/O控制口输出对应的控制信号来驱动电动机的正反转，从而进行精确的控制。 点滴的控制其实是靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号驱动电动机，控制电动机的正转或反转，进而带动储液瓶的上升或下降来调节滴斗的高度即控制点滴的速度。 电动机驱动电路就如图 示。 采用的是 H 型的开关驱动电路。 整个的电路可以分为两级 ：第一级接单片机的 I/O 口，用射级跟随电路加大电流的驱动能力；第三级才是驱动电路。 当 为高电平时， Q5 导通， Q3， Q7 导通，电动机两端的电压为 +5V，电动机正 计算机控制课程设计 15 转；当 为高电平时， Q6 导通， Q4， Q8导通，电动机两端的电压为 5V，电动机反转。 本电路采用的是 H 型的开关驱动电路。 整个的电路可以分为两级：第一级接单片机的 I/O 口，用射级跟随电路加大电流的驱动能力；第三级才是驱动电路。 当 为高电平时， Q5 导通， Q3， Q7导通，电动机两端的电压为 +5V，电动机正转；当 为高电平时， Q6 导通， Q4， Q8 导通，电动机两端的电压为5V，电动机反转。 点滴控制靠单片机检测滴速，得到一个反馈量，输出一定信号控制电机上升或下降调节滴斗的高度。 图 电机驱动电路 在电动机上安装一个连杆，连杆的另一头接 S1 开关，每当电动机旋转一周，四 S1 开关闭合一次，则通过单片机的 口就可以送入一个计数信号。 在单位时间内观察计数值即可的到电动机的转速。 图 所示的电路为电动机的速度采集电路。 计算机控制课程设计 16 图 电机转速采集电路 单片机模块 时钟电路 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器 的高增益反相放大器，引脚 RXD 和 TXD分别是此放大器的输入端和输出端。 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。 内部方式的时钟电路如图 (a) 所示。 在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。 定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。 晶体振荡频率可以在 ～ 12MHz 之间选择，电容值在 5～ 30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图 （ b)所示， RXD 接地， TXD 接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。 片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，供单片机使用。 本次设计选用内部方式的时钟电路。 计算机控制课程设计 17 (a)内部方式时钟电路 (b)外部方式时钟电路 图 （ a)(b)时钟电路 复位电路 复位是单片机的初始化操作。 其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新动。 RST 引脚 是复位信号的输入端。 复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24 个振荡周期 (即二个机器周期 )以上。 若使用颇率为 6MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4us 才能完成复位操作。 整个复位电路包括芯片内、外两部分。 外部电路产生的复位信号 (RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如 图 （ a）所示。 这佯，只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。 其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc 电源接通而实现的，其电路如图 （ b）所示。 而按键脉冲复位则是利用 RC 微分电路产生的正脉冲来实现的。 其电路如图 （ c）所示。 计算机控制课程设计 18 (a)上电复位 (b)按键电平复位 (c)按键脉冲复位 图 (a)(b)(c)复位电路 上述电路图中的电阻、电容参数适用于 6MHz 晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于 2 个机器周期。 本系统的复位电路采用图 （ b）上电复位方式。 4 软件设计 系统的主程序设计 主程序构成无限循环，主要完成单片机初始化， 关 中断，菜单显示内容初始化，按键扫描 ，电机运行，计时 等功能。 计算机控制课程设计 19 单 片 机 初始 化 设 置显 示 状 态有 键 操 作。 键 码 分 析命 令 键。 数 码 键 处理设 定 键。 设 定 时 间开 始 计 时到 达 时 间。 电 机 控 制 键。 电 机 工 作是 否 完 成。 电 机 停 止YNYNNYYNYN开 始 图 检测点滴速度子程序 检测点滴速度子程序主要是用与系统信号的采集。 经过光电传感器采集，后由施密特触发器整形，输出到单片机的端口送入单片机内部。 检测点滴速度子程序如图 所示。 计算机控制课程设计 20 开始滴速检测读出6秒内液速度送数目到BUFER,累加得到滴速 图 检测点滴速度子程序 储液检测子程序 本程序主要是用于测量储液瓶内部的液位高度的，当液位低于 2～ 3cm 时，发出报警信号。 如果液位的高度不在此区间内，则点滴的速度照常采集，并送入单片机内部。 其储液子程序流程图如图 所示。 开 始光 电 传 感信 号 变 化否。 发 出 警 报 ，储 液 面 进 入 2到 3 C M 的 警戒 水 位进 入 测 点 滴速 度 子 程 序 图 储液子程序流程图 计算机控制课程设计 21 点滴速度控制子程序 根据题目的设计要求，首先读出 6 秒内的点滴的数目（ 将一分种平均划分成十分），进而得到当前的点滴的速度。 根据其设定的速度值与当前的点滴的速度的误差来确定电动机的正转与反转，即控制储液瓶的位置的高低，进一步影响下一个 6 秒内的点滴的速度，如此的循环往复。 其点滴速度的电动机控制程序流程图如 所示。 开 始当 前 值 与 设 定值 比 较电 机 正 转 储液 瓶 下 降 ，滴 速 变 低电 机 维 持 ，滴 速 稳 定电 机 反 转 ，储 液 瓶 上升 ， 滴 速 变快等 于大 于 小 于 图 点滴速度的电动机控制程序流程图 键盘显示子程序 键盘及显示字程序主要是用于判断速度有没有调整的动向和点滴速度的显示（包括当前值和设定值）。 其程序流程图如 所示。 计算机控制课程设计 22 开 始初 始 化数 据 转 化 为B C D 码 查 表进 入 缓 冲 区判 断 有 没有 键 盘 的按 下延 时 子 程 序显 示继 续 扫 描 显示YN 图 系统键盘显示子程序 计算机控制课程设计 23 5 结论 本系统完成了在滴斗处检测点滴速度，并制作了一个数码管显示装置，能动态显示点滴速度（滴 /分）。 通过改变高度控制点滴速度，点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为 20~150(滴 /分 )，误差在要求范围内。 点滴速度的测量比较精确，在全量程内其误差小于 3(滴 /分 )。 设置点滴速度功能中，控制精度在全量程范围内优于 4(滴 /分 )，但是还是有一定的误差，经分析主要是由以下原因造成的： 1 由于瓶中的水不断减少，造成水滴的下 落速度不均匀。 2 在测量水滴的实际滴速时，是通过控制秒表计时来获得时间数据，从数码管的后三位读出点滴的滴数，由于人在控制秒表时有误差，这也是引入测量误差的一个原因。 2 中断处理的进入和中断处理程序都会有一定时间的延时，这也是造成测量误差的一个因素。 3 在动态控制时，由于瓶处于运动状态，其上升、下降运动不可避免的会产生加速度，导致水滴下落时速度不稳定。 4 算法本身不可能是完全精确的，必然存在舍入误差等，这些误差会影响测量结果。 6 总结和体会 本次设计综合运用了各类传感器。 同时查阅了大量相关 资料，包括查阅相关书籍和网上的资料，获得了一些相关信息。 在方案设计方面，讨论筛选出最优的设计方案，比如在设计显示电路时我们放弃 LCD 液晶来显示 ,而直接运用了数码管显示电路。 通过这次的设计与制作，让我了解设计电路的程序与设计理念。 通 计算机控制课程设计 24 过这次学习，让我们对各种电路都有了大概的了解，对于我们以后的学习有很大的帮助。 这次课设中，我充分利从用了计算机控制技术的原理，也 逐步了解 了机控 知识 ，在课程设计中，学会了简单应用。 这个阶段也许就是学习的初级阶段 ， 最重要的是在枯燥中发现新奇 ， 逐渐获得兴趣。 学习的动力大部分来自信心 ，刚 开始的时候不知道该怎么做，查了大量的芯片资料和相关课本知识，在设计过程中也加深了知识的理解，并且在摸索之中设计出原理图。 从中，我体会到抱以极大的信心，耐得住寂寞，并且持之以恒，对。