基于单片机的某液体点滴数的在线测试系统的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的某液体点滴数的在线测试系统的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

杂图形，且清晰度叫高。 其功耗比 LED 发光二极管低大约 3 个数量级，但是寿命比 LED 发光二极管少大约 2 个数量级。 LCD 本身不能直接发光，需要依靠外界光反射才能显示字符，所以在黑暗条件下需要加背光。 此外 LCD 需要交流驱动结构复杂。 方案二：采用发光二极管显示器（ LED）。 一个 LED 显示器只能显示一个字符或者字段，功耗比 LCD 高，但寿命长、响应速度快、本身可以发光、在黑暗条件下可以直接使用、采用直流驱动，结构简单。 由于本设计所显示的字符仅仅为数字，不显示复杂字符，所以采用方案二。 报警电路方案的 确定 本设计采用声光报警。 当单片机接受到报警信号时，驱动 LED 发光二极管发出红色报警灯光，同时驱动 蜂 鸣器发出警报声音。 总体方案框图 根据设计任务的要求，本系统包括液体点滴速度的测速模块、液体点滴速度的控制模块、液体液位检测模块、键盘输入模块、显示模块和报警模块六个部分。 系统的总体 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 6 页 方案框图如图 21 所示 图 21 总体方案框图 由红外测速模块检测出液体的实际点滴速度，由键盘输入控制者要求的点滴速度，由显示模块显示出 键盘输入的值和实际点滴速度的值，由速度调控模块根据键盘输入的值调节实际点滴速度，由液面检测模块检测液位是否低于设定的液位，根据液面检测模块发出的信号通过单片机控制报警系统报警。 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 7 页 第三张 硬件的设计 8031 单片机简介 8031 单片机的组成及结构 1. 中央处理器（ CPU） 中央处理器是单片机的核心部分，是单片机的大脑和心脏，主要完成运算和控制功能。 8031 的 CPU 是一个字长为 8 位的中央处理单元，即他对数据的处理是按字节为单位进行的。 2. 定时器 /计数器 8031 共有 2 个 16 位的定时器 /计数器，可以实现定时和计数功能。 3. 并行 I/O 口 8031 有 4 个 8 位的 I/O 口，可以实现数据的并行输入、输出。 4. 串行口 8031 有 1 个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。 5. 时钟电路 8031 内部有时钟电路，但晶振和微调电容需要外接。 时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。 6. 中断系统 8031 的中断系统功能较强，可以满足一般控制系统的需要。 它共有 5 个中断源： 2个外部中断源，即 2 个定时 /计数中断， 1 个串行口中断。 8031 单片机的引脚定义及 功能 8031 单片机采用 40 脚双列之插封装式，如图 31 所示。 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 8 页 p 1. 01p 1. 34p 1. 67p 1. 78p 1. 12R S T9R X D / P 3 .010T X D / P 3. 111I N T 0 / P 3 .212I N T 1 / P 3 .313T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515W R / P 3 .616R D / P 3 .717X T A L 218X T A L 119P 2. 1 / A 922P 2. 2 / A 1 023P 2. 3 / A 1 124P 2. 4 / A 1 225P 2. 5 / A 1 326P 2. 6 / A 1 427P 2. 7 / A 1 528P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0. 7 / A D 732P 0. 6 / A D 633P 0. 5 / A D 534P 0. 3 / A D 336P 0. 0 / A D 039p 1. 23p 1. 45p 1. 56V c c40P 0. 1 / A D 138P 0. 2 / A D 237P 0. 4 / A D 435P 2. 0 / A 821V s s20 图 31 8031 引脚图 8031 单片机是高性能单片机，因为受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。 引脚的名称和功能如下： 1. 主电源引脚 Vss 和 Vcc Vss（ 20 脚）：接地引脚 Vcc（ 40 脚）：主电源，接 +5V 2. 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 脚）：接外部晶体的一端。 在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。 在采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该引脚接地；对于 CHMOS 单片机，此引脚作为驱动器。 XTAL2（ 18 脚）：接外部晶体的另一端。 在片内它是一个振荡电路反相放大电路的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。 若采用外部时钟电路，对于 CHMOS 单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于 CHMOS 单片机，此引脚应悬浮。 3. 控制信号引脚 RST、 /ALE PROG 、 PSEN 、 /EAVpp RST（ 9 脚）：单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该引脚输入 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 9 页 24 个时钟周期宽度以上的 高电平将使单片机复位（ RESET）。 /ALE PROG （ 30 脚）：访问片外存储器时， ALE 作锁存扩展地址低位字节的控制信号（称允许锁存地址）。 平时不访问片外存储器时，该端以 1/6 的时钟振荡频率固定输出正脉冲，共定时或者其他需要使用；在访问片外存储器时会丢失一个脉冲。 ALE 端的负载驱动能力为定时或者其他需要使用。 PSEN （ 29 脚）：在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为存储器读选信号。 CPU 在向片外存储器取指令期间， PSEN 信号在 12 个时钟周期中两次生效。 不过在访问片外数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号不出现。 PSEN 端可以驱动 8 个低功耗高速 TTL 负载。 /EAVpp （ 31 脚）：当 EA 端输入高电平时， CPU 从片内程序存储器地址 0000H 单元开始执行程序。 当地址超出 4K 时，将自动执行片外程序存储 器的程序。 当 EA 输入低电平时， CPU 仅访问片外程序存储器。 4. 输入 /输出引脚（ P0、 P P2 和 P3 端口引脚） P0、 P P2 和 P3 是 4 个寄存器，也称为 4 个端口，是 8031 单片机与外界联系的 4个 8 位双向并行 I/O 口。 由于数据在传输过程中， CPU 需要对接口电路中输入 /输出数据的寄存器进行读写操作，所以在单片机中对这些寄存器像存储单元一样进行编址。 通常把接口电路中这些已经编址并能进行读写操作的寄存器称为端口，或者简称为口。 （ 29 32 脚）： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。 在访问片外存储器时，它分时提供低 8 位地址和 8 位双向数据，故这些 I/O 口线有地址线 /数据线之称，简写为 07AD AD。 （ 1 8 脚）： P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 （ 21 28 脚）： P2 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 在访问片外存储器时，它输出高 8 位地址，即 8 15AA。 （ 10 17 脚）： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 在整个系统中，这 8 个引脚还具有专门的第二功能，如表 31 所示。 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 10 页 表 31 3 口各位的第二功能 P3 口的各位 第二功能 RXD（串行口输入） TXD（串行口输出） 0INT （外部中断 0 输入） 1INT （外部中断 1 输入） T0（定时器 /计数器 0 的外部输入） T1（定时器 /计数器 1 的外部输入） WR（片外数据存储器写选通控制输出） RD （片外数据存储器 读选通控制输出） 存储器的扩展 因为 8031 内部没有 ROM，而 RAM 只有 256B，所以需要扩展程序存储器和数据存储器。 存储器的寻址 存储器寻址是通过对地址线 进行适当连接，使存储器中任一单元都对应惟一的寻址地址。 存储器寻址分两步，即存储器芯片的寻址和芯片内部存储单元的寻址。 在存储器寻址问题中，对于芯片内部存储单元的选择方法很简单，就是把存储器芯片的地址线和相应的系统地址线按位相接。 程序存储器的扩展 程序存储器扩展时，一般扩展容量都大于 256B，因此，除了由 P0 提供低 8 位 地址线之外，还需要由 P2 口提供若干地址线。 程序存储器所需要的地址线数决定于其容量 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 11 页 的大小，当程序存储器为 2KB 时地址线为 11 根， 4KB 时为 12 根，依次类推。 1. 27128 简介 本设计扩展的的存储器 容量大小为 16KB， 因为 142 16 1024 ，所以地址线为 14 根，芯片为 EPROM 芯片 27128。 27128 的引脚图如图 32 所示。 A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22A 1 326D011D112D213D315D416D517D618D719CE20OE22Vcc28GND14 图 32 27128 的引脚图 A0 A13 为 27128 的 14 根地址线， 分别和 8031 的 和 相连。 当 8031 发出低 14 位地址信息时，分别选中 27128 片内 16KB 存储器中各单元。 27128 的 CE 引脚为片选信号输入端，低电平有效，表示选中该芯片。 当外部程序存储器采用单片电路时，其片选端可以直接接地。 ，本设计中将片选信号端 CE 接 8031单片机的 引脚。 27128 的 OE 引脚为输出使能端，与单片机的 PSEN 端相连。 当 PSEN 有效时，把27128 中的指令或者数据通过 P0 口线读入 8031 单片机中。 Vcc 引脚为 27128 的电源引脚，接 +5V 电源。 GND 引脚为 27128 的接地端。 2. 74LS373 简介 因为 8031 单片机的 P0 口为地址线和数据线共用的 I/O 口，所以在进行程序存储器 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 12 页 的扩展时，需要用到地址锁存器 74LS373。 74LS373 的引脚图如图 33 所示。 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719G11OE1GND10V c c20 图 33 74LS373 的引脚图 D0 D7 为数据输入端， 使用时分别和 8031 的 相连。 Q0 Q7 为输出端，使用时和 27128 的 A0 A7 相连。 OE 为三态允许控制端，当 OE 为低电平时， O0 O7 为正常逻辑状态，可以用来驱动负载，当 OE 为高电平时， O0 O7 为高阻状态，不能驱动负载。 G 锁存允许端，使用时和 8031 的 ALE 引脚相连，每当 ALE 下跳变时， 74LS373锁存低 8 位地址线 A0 A7，并输出供系统使用。 Vcc 引脚为 74LS373 的电 源引脚，接 +5V 电源。 GND 引脚为 74LS373 的接地端。 数据存储器的扩展 8031 的扩展系统中，数据存储器最大可以扩展 64K，由于面向控制，实际需要扩展 贵州大学 本科毕业论文（设计） 第 13 页 容量不大。 常用芯片有 611 6264 等。 数据存储器空间地址同程序存储器一样，由 P2 提供高 8 位地址， P0 口分时提供低8 位地址和 8 位 双向数据线。 数据存储器的读和写由 RD （ ）和 WR（ ）信号控制，而程序存储器由读选通信号 PSEN 控制。 所以两者虽然 共处同一地址空间，但由于控制信号不同，故不会发生总线冲突。 1. 6116 简介 本设计扩展的的数据存储器容量大小为 2KB，因为 102 2 1024 ，所以地址线为 10根。