水箱自动控制系统设计 - 图文(3)

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第3页

1.2.2 当前世界范围内单片机的发展领域

目前世界范围内单片机发展的主要领域有4个：一是欧美，最新开发产品及主要厂商有：National semiconductor的cop8系列单片机，美国的Scenix的八位单片机，荷兰PHILIPS的51系列单片机，美国AMD公司186系列16位嵌入式微机控制器，MOTOROLA的各个系列单片机；二是日本，TOSHIBA公司开发了从4位到64位多系列单片机，日立公司也有从4位到32位多系列单片机，NEC公司的75X、78X系列微机；三是台湾地区，主要有WINBOND的W741/W516、W78/W77等系列产品微控制器；四是韩国，主要有HYUNDAI microelectronics的GMS800、GMS30系列微控制器。另外还有LG公司也生产单片机，单片机发展到今天可以说种类繁多性能各异。

1.2.3 单片机的发展趋势

目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展的趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。

CMOS化：近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。

低功耗化：单片机的功耗已到mA级，甚至1μA以下；使用电压在3～6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

低电压化：几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3～6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1～2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。

低噪声与高可靠性：为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。

大容量化：以往单片机内的ROM为1KB～4KB，RAM为64～128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。

高性能化：主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS（Million Instruction Per Seconds，

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第4页

即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。

小容量、低价格化：与上述相反，以4位、8位机为中心的小容量、低价格化也是发展动向之一。这类单片机的用途是把以往用数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。

外围电路内装化：这也是单片机发展的主要方向。随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种外围功能器件集成在片内。除了一般必须具有的CPU、ROM、RAM、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶显示驱动器等等。

串行扩展技术：在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One Time Programmable）及各种类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是 I C、SPI等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。

1.2.4 单片机的应用

由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面： 1. 单片机在智能仪表中的应用

单片机广泛地用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，并可以提高测量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。 2. 单片机在机电一体化中的应用

机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体，具有智能化特征的机电产品，例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器，能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点，可大大提高机器的自动化、智能化程度。

3. 单片机在实时控制中的应用

单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如，在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中，都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能，可使系统保持在最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品质量。

4. 单片机在分布式多机系统中的应用

在比较复杂的系统中，常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成，各自完成特定的任务，它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机，安装在系统的某些节点上，对现

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第5页

场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力，使它可以置于恶劣环境的前端工作。 5. 单片机在人类生活中的应用

自从单片机诞生以后，它就步入了人类生活，如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机等家用电器配上单片机后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第6页

第2章 系统总体设计

2.1总体功能设计分析

本次毕业设计是以工业水箱作为模型（其系统结构如图2-1），基于单片机系统对其温度，液位，压力，流量进行控制。本控制系统亦可以用于液压供油系统等其他常用的需进行温度，液位，压力，流量等量进行控制的系统。考虑到工业水箱的通用功能和实际设计需要，本系统应该具有如下功能：

1） 是一个独立的控制模块，应该具有抗外界干扰能力，并且安装方便。 2） 能够进行恒温控制，使温度始终处于一定的范围内。当温度高了的时候

控制继电器停止加热，当温度低了的时候打开继电器加热。并进行声音和LED灯报警。

3） 能够进行恒压控制，使水箱压力输出恒定。当压力低于或者高于设定的

范围时，能够自动启动相应的控制设备，并进行声音和LED灯报警。 4） 能够进行流量恒定控制，使输出流量恒定。当流量低于或高于设定的流

量值时，启动继电器控制阀门开口大小，并进行声音和LED灯报警。 5） 能够进行液位的控制。使水箱水位不至于太高或者太低，当高出或者低

于设定范围时，开启继电器控制阀门关闭或者开启。

6） 本系统要求具有模拟量采集，A/D转换，参数输入，LCD显示，时钟日

历显示，自动报警等功能。

液位监测 流量监测 压力监测 温度监测 齿轮泵 溢出 控制水箱

缺水 加热丝 储水箱 图2-1 水箱控制系统结构图

西南交通大学本科毕业设计(论文) 第7页

2.2 系统硬件模块

根据系统总体功能设计分析，本系统的硬件模块主要有单片机及其控制模块和传感器模块，系统硬件结构如图2-1。各个模块及功能如下：

1) 单片机控制模块，是系统的核心，主要用于系统运算和控制。 2) ADC0809模块，主要用于模拟信号转换，输出为数字信号。 3) 8155 I/O扩展模块，由于系统I/O资源有限，必须进行I/O口扩展。 4) DS12887时钟模块，主要用于为系统提供时间数据，也可以用于时间日

历显示。

5) LCM12232A液晶模块，主要用于文字和数据显示。

6) 温度传感器模块，主要用于温度信号的采集及其电信号输出。 7) 液位传感器模块，主要用于液位信号的采集及其电信号输出。 8) 压力传感器模块，主要用于压力信号的采集及其电信号输出。 9) 流量传感器模块，主要用于液位信号的采集及其电信号输出。

DS12887时钟模块 键盘 接口 8155 模块 CPU INTEL P8031 传感器1 ADC0809模块 传感器4 LCD 12232A模块 系统控制 模块 图2-2 系统硬件结构图

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库水箱自动控制系统设计 - 图文(3)在线全文阅读。