发布时间 : 星期二 文章基于单片机的流量控制器的设计与实现更新完毕开始阅读79896b5826d3240c844769eae009581b6ad9bd6b
辽东学院本科毕业论文（设计）题目
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一、绪论
（一）研究背景
上世纪60年代中期，中小规模集成电路问世，使得原来的电路变得更小，因此，由集成电路做成的电子测量仪器体积更为减小，同时其测量范围更为宽广，测量精度大为提高。不过随着检测的数量提高，对速度，智能控制要求大大提高，单单由集成电路搭建的测量电路已无法满足测量需求，上世纪世纪70年代伊始，单片机机、微电子等技术迅猛发展。在它们的推动下，为适应现代化工业生产甚至战争的新需求，测量技术与仪器不断进步，相继诞生了智能仪器、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器及互换性虚拟仪器等微机化仪器及其自动测试系统，计算机与现代仪器设备间的界限日渐模糊，测量领域和范围不断拓宽。近10年来，以Internet为代 表的网络技术的出现以及它与其他高新科技的相互结合，不仅已开始将智能互联网产品带入现代生活，而且也为测量与仪器技术带来了前所未有的发展空间和机遇，网络化测量技术与具备网络功能的新型仪器应运而生。 中国电子测量技术经过40多年的发展，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量技术在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。进入21世纪以来,科学技术的发展已难以用日新月异来描述。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件,同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势随着信息技术的发展日新月异，一个以信息资源的采集、开发、利用为特征的信息技术革命正席卷全球，信息技术已广泛的渗透到社会各个领域，在世界经济和社会发展中发挥着越来越重要的作用。日前各个发达国家都在致力于信息化建设，以此来加速本国经济的发展。发展信息产业有许多关键的要素，如单片机、通信、集成电路、软件和信息服务业的建设等。但是如何将人类的社会活动和生产活动与现代化的信息传输和处理手段联系在一起也是一个重要的课题，只有解决了这个实际要求，才能使人类享受到信息技术带来的高度的物质文明和精神文明。如今，可编程的单片机系统被广泛应用在大型生产线中，由单片机控制的自动化系统编程灵活，可以针对具体情况进行程序设计，调试。如今为各大企业所青睐
（二）单片机技术发展现状
自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机 发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MCU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展，随着半导体技术的飞速发展， 单片机更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MCU，很短的时间内就被淘汰出 局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁，产量仍是上升的。这一方面是由 于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能 模块的新单片机系列层出不穷。可以预见，一些成功上市的相对年轻的CPU 核心，也会随 着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。新的CPU类型 的加盟,使单片机队伍 不断壮大,给用户带来了更多的选择余地, 这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola 68K为CPU的32位单片机97年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位机越来越便宜，使16位单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅度的增长。MCU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使 用4.9M外部振荡器而内部时钟达32M，而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率内部时钟可达16MHz以上。现在可以说单片机是百花齐放的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位、16位到32位,数不胜数,应有尽有,它们各具特色,互成互补,为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程,可以预示单片机的发展趋势,且功耗越来越低，CS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗,电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。
二、方案论证
（一）控制芯片选择
方案一：采用Atmel 公司生产的89C51 8位单片机。该单片机具有成本低，性价比高的优点，且编程较方便，其外部具有32 个可编程I/O 口、内部含有3 个16 位定时器/计数器、可使用八个中断源、并且可进行全双工的串行通信。但是其内部模块较少、功能局限性大，并且
内部没有集成模/数转换模块、脉冲宽度调制模块，如果需要使用AD模块和脉冲宽度调制模块的话需要外加这些外围电路，比较麻烦。
方案二：采用 Freescale 公司生产的MK10DN512 系列32位单片机。该单片
机内部具有128K 的RAM 和128K 的ROM、512K 可编程Flash 存储器、16 路精度为8bit/10bit/12bit 的AD转换模块、16路脉冲宽度调制（PWM）通道、8个定时器/计数器、2个全双工UART 串行通道、看门狗定时器、80 个可编程I/O 口、16个外部事件触发中断引脚、超过150个中断输入源。是一款性能十分强大的综合性单片机，并且内部自带PLL 模块，总线频率最高可以设置成256MHz，运算速度快并稳定。100 引脚的MK10DN512 芯片的质量仅为50g。不过其做工复杂，成本较高，因此性价比较低，一般应用在汽车，航天等高精度控制领域。
在本次设计中，流量计回传为脉冲型，因此不必采集模拟量，且控制方式为电平式，从成本的角度出发，89C51单片机完全可以满足要求，因此本次设计中选择性价比更高的89C51单片机。
（二）显示模块的选择
方案一：采用液晶1602作为显示模块，1602液晶每行可显示16个字符一共可以显示两行，可以显示数字和字符但是不能显示汉字，由于系统中采集的信息有可能是汉字的所以没有选择1602液晶。
方案二：采用液晶12864，,12864液晶显示可以显示汉字，带有字库显示方便技术成熟，对于系统而言满足系统要求。可以显示较多的信息了，本系统要求显示信息较较多所以本设计选用12864作为显示单元的显示器。