西华大学气液采样器单片机课程设计.docx
《西华大学气液采样器单片机课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《西华大学气液采样器单片机课程设计.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
西华大学气液采样器单片机课程设计
单片机应用课程设计
课程代码:
题目:
气液采样器控制系统
学生姓名:
学号:
年级/专业/班:
学院(直属系):
机械工程与自动化学院
成绩:
指导教师:
起止日期:
2014.6.30~2014.7.11
目录
摘要………………………………………………………………………………………………2
1设计任务及要求………………………………………………………………………………3
2系统方案设计…………………………………………………………………………………3
3硬件设计………………………………………………………………………………………4
4软件设计………………………………………………………………………………………7
5仿真及调试……………………………………………………………………………………8
6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1ml~999999ml。
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,有更大范围的适用性。
关键词:
计算机气液采样at89c51
1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1μs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20~50pF。
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。
3.36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。
脉冲发射周期为65ms的矩形脉冲。
4软件设计
4.1、系统工作流程图
Y
5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2010
[2]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2009
[4]刘秀英.《单片机应用设计200例》;北京航空航天大学出版2006