成都工业学院 通信工程系毕业设计论文
第一章 绪论
1.1 单片机应用系统概述
1.1.1单片机及其特点
随着半导体大规模集成电路的不断发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单片机的早期含义为单片微型计算机，准确反映单片机的本质叫法应为微处理器。
一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机的这种特殊结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用的微型计算机无法完成的一些工作。使起具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到的迅猛的发展。单片机的特点可归纳为以下几个方面：（1）性能价格比高；（2）控制功能强；（3）低电压、低功耗；（4）集成度及可靠性高。 1.1.2单片机的一般结构
单片机通常由CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能部件通过内部总线相互连接起来。
图1.1 单片机典型结构框图
1.1.3单片机的应用领域
由于单片机具有上述显著特点，其应用领域无所不至，无论是工业部门，民用部门乃至事业部门，到处都有它的摄影。现将单片机的应用大致归纳为以下几个方面：
（1）在智能仪器仪表中的应用。在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；
CPU 中断 各种I/O 定时/计数器 时钟OSC ROM RAM 1
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（2）在机电一体化中的应用。如数控机械、缝纫机械、医疗设备等领域； （3）在实时过程控制中的应用。如工业过程控制、过程监测、航空航天、尖端武器、机器人系统等各种实时控制系统；
（4）在人类生活中的应用。目前国内外各种家用电器已普遍采用单片机代替传统的控制电路，如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、收音机、音响、电风扇及许多高级电子玩具都配上了单片机；
（5）在其他方面的应用。单片机除以上各方面的应用之外，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信系统、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。
1.1.4单片机的发展
单片机的发展经历了三个阶段:
第一代单片机始于1976年,以Intel公司的MCS-48系列为代表,其特点是采用专门的结构设计.这个系列的弹片机在片内集成了8位,并行I/O口,8位定时计数器,RAM,ROM等.无串行I/O口,中断处理较简单,片内RAM,ROM容量较小,且寻址范围小于4KB.多用于家用电器,计算器和高级玩具.
第二代单片机以Intel公司的MCS-51系列为代表,其技术特点是完善了外部总线,并确立的单片机的控制功能.外部并行总线规范化为16位地址总线，用以寻址外部64KB的程序存储器和数据存储器空间；8位数据总线及相应的控制总线，形成完整的并行三总线结构。同时还提供了多机通讯功能的串行I/O口，具有多级中断处理，16位的定时/计数器，片内的RAM和ROM容量增大，有的片内还带有A/D转换接口。
第三代单片机的显著技术特点是全速发展单片机的控制功能,是8位单片机的高性能阶段及16位单片机发展阶段.另外技术学科的边缘性以及电气商的广泛介入是第三代单片机的重要标志.
从单片机的结构功能上看,单片机的发展趋势将向大容量高性能,小容量低价格和外围电路内装化等几个方面发展.
单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制，系统。单片机应用系统就是利用单片机位某目的而设计的单片机专用系统。单片机应用系统和一般的计算机应用系统一样，也是由硬件和软件所组成。硬件和软件只有紧密相结合，协调一致，才能组成高性能的单片机应用系统。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、在线仿真调试、程序固化等几个阶段。
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第2章 总体方案的设计
2.1 技术要求
设计并制作一个液体点滴速度监测与控制装置，示意图如右图2.1所示。 2.1.1 基本要求
（1）在滴斗处检测点滴速度，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/分）。
（2）通过改变h2控制点滴速度，如右图所示；也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示，设定范围为20~150(滴/分)，控制误差范围为设定值
滴斗 滑轮 点滴移动支架 储液瓶h1 ?10%?1滴。
（3）调整时间≤3分钟（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。
（4）当h1降到警戒值（2~3cm）时，能发出报警信号。 2.1.2 发挥部分
a．能输出点滴速度和报警信号； b．接收主站设定的点滴速度信息并显示。 图2.1 点滴装置 c．对异常情况进行报警。
受液瓶 电动机 滴速夹 h2 2.2 系统总体模块图
根据题目的要求，我们可将液体点滴速度监控装置的主要功能归纳为以下几个方面：滴速检测与控制，液面检测与报警等，具体模块如图2.2所示：
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图2.2 总体模块图
键盘显示 主机 液面检测与报警 控制滴速 滴速检测与报警 2.3 主机各模块图的设计
2.3.1 单片机的选择
本系统采用AT89C51单片机进行控制，此单片机特点是性价比高。
AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强AT89C51 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 1.主要性能参数：
2与 MCS-51 产品指令系统完全兼容 24k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 21000 次擦写周期 2全静态操作：0Hz－24MHz 2三级加密程序存储器 212838 字节内部 RAM 232 个可编程 I／O 口线 22 个 16 位定时／计数器 26 个中断源
2可编程串行 UART 通道 2低功耗空闲和掉电模式 2.功能特性概述：
AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I／O 口线，两个 16 位定时／计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停
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