电脑质量流量计硬件设计计算机硬件大学毕业论文.doc

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1、河北大学2009届本科生毕业论文（设计）电脑质量流量计硬件设计摘 要本系统的研究课题为电脑质量流量计硬件设计，本系统利用80C51单片机做为微控制器，并利用ACD0809做为模拟信号量的转换芯片。由于80C51容量有限，本系统还使用了2764做为片外程序存储器的扩展芯片，使用6264做为片外数据存储器的扩展芯片，本系统还扩展了键盘和LED静态显示电路，LED静态显示器使用了8255可编程并行接口芯片作为并行接口，使用了8253可编程定时器/计数器做为脉冲的计数器。本系统使用的温度传感器是铂热电阻，可将对温度的测量转换成对电阻阻值的测量。使用的体积传感器是涡轮流量计，可将对体积的测量转换成脉冲计

2、数。本系统的测量原理大致如下：通过8253对涡轮流量计的脉冲的计数，产生的中断做为系统的运行的根据，根据中断源进行测量与中断源有关的数据并进行对数据的处理与计算。关键词：芯片 传感器 测量原理 中断ABSTRACTThis systemic investigation problem is the design of computer hardware on calculating quality and flow of liquid.This system uses 80C51 as the single-chip microcontroller,and uses ACD0809 as th

3、e analog signal conversion chip.Due to the limited capacity of 80C51,the system also uses a 2764 program memory chip and a 6264 data memory chip as the expansions of the system.The system also extends keyboard circuit and static LED display circuit.Static LED display circuit uses 8255 programmable p

4、arallel interface chip as parallel interface.The system uses 8253 programmable timer/counter chip as a pulse counter.The system uses the temperature sensor which is a platinum RTD to measure the temperature,and the temperature can be converted into the measurement of resistance.The volume measuremen

5、t sensor uses turbine flow meter,with which the measurement of the volume can be converted into pulse count.The measuring principle of the system is as follows:Disruption arised from the adoption of 8253 which counts the turbine flowmeter pulse ,is the basis for the system operation.In accordance wi

6、th the interrupt source ,the system measures and does the data processing and computing which associate with the interrupt source.Key words: chip sensor measuring principle interruption目 录一概述11.1引言11.2功能介绍1二功能说明32.1题目介绍32.2电路分析32.2.1温度传感器32.2.2体积传感器52.2.3模数转换电路92.2.4系统扩展112.2.5显示器电路132.2.6键盘接口电路162.

7、2.7时钟电路和复位电路18三总结19谢辞20参考文献21一 概述1.1 引言在单片机技术的应用与发展中，数据采集系统在众多的生产领域得到了广泛的应用。数据采集对于工业控制生产系统的重要性是很大的，它是一个至关重要的环节。在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数，都需要加入数据采集系统才能得以实现。液体流量测量系统是液体生产管理中的一项重要的工作,对液体流量的精确测量与计算,能够很多的帮助掌握生产情况,以及对制定生产方案,生产总量等等有很好的指导意义.目前国内已有很多种测量方法以及各种各样的传感器及芯片,现在也已经有很多专门用于测量的成品

8、上市,并且功能齐全.但是本设计没有采用现有的测量系统，而是自行设计，可以降低成本，本设计采用以80C51为中心的控制系统。结合便用其它系统扩展芯片，设计了一个由8253的中断为起线进行控制与计算的系统。1.2功能介绍本系统是基于80C51微控制器的流量测量系统,主要功能有对温度转换成可测量的电压值的转换电器设计,将模拟电压值转换为数字量的模数转换电路,片外程序存储器和数据存储器的扩展电器,将对体积的测量转换成对脉冲的计数的转换电路设计,将脉冲计数值传送到80C51的传送电路,连接键盘和显示器的外部功能扩展电路,另外有复位电路和晶振电路。微控制处理中心中模数转换脉冲计数键盘设备和显示器设备程序存

9、储和数据存储温度传感器体积传感器图1-1 硬件电路组织结构图数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。数据采集系统一般由数据输入，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理是对数据进行统计

10、分析或者把数据恢复成原来物理量的形式。数据输出及显示就是把数据以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。本系统的设计原理就是根据数据采集系统的一般过程进行设计的。8051ADC0809温度传感器2764程序存储器6264数据存储器体积传感器8253计数器键盘显示器图1-2 系统原理框图 二 功能说明2.1题目介绍本系统要测量的是液体的流量与质量，液体性质为易燃易爆，温度在10度到30度之间变动，浓度随温度变化而变化，流量每小时为1吨到40吨，有8根管道，每根管道里液体的密度可能不一样，要设计一个系统能够实时得到每个管道内液体流过的体积和重量。误差在千分之三以内，经济可靠，并且尽量

11、使用原始的芯片。2.2 电路分析2.2.1温度传感器现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。1.根据测量对象与测量环境确定传感器的类型要进行个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小

12、；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。2.灵敏度的选择通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的串扰信号。3.频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有定延迟

13、，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。4.线性范围传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。5.稳定性传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能

14、力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。6.精度精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度

15、高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。温度传感器使用的是铂热电阻, 铂热电阻是一种精确、灵敏、稳定的温度传感器,铂热电阻的原理是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一原理制作的,本系统使用的是分度号为Pt100的型号,即按为摄氏度时电阻值R()的大小为100欧姆。表2-1 PT100铂电阻的温度和阻值对应关系温度电阻值3088.042092.041098.030100.0010103.9620107.9130111.85本系统的温度测量电路是通过对铂

16、热电阻阻值变化输出转变电压的变化的输出即采样电路,再经过滤波电路,驱动电路,由模数转换器转换成微控制器能处处理的数字信号。采样电路即在有5V电压和铂热电阻的单回路里,从电压与电阻之间引出一条导线做为电压的输出。滤波电路即将引出的导线连接一个型滤波器,型滤波器是一种复式滤波器,因为它的形状很象字母,所以又叫型滤波器,它是把电容按在电阻的并联支路,这种复式滤波器结构简单,能兼起降压,限流作用,滤波效果也很高。由型滤波器输出的电压经MC1413驱动器放大。MC1413为反相驱动器，它用于各种电路的后级驱动设备，对前级的电路的影响很小，所以用它来对输出的信号驱动放大，输入到ACD0809中。MC141

17、3的输入为低电平是断路，输入为高电平时为达林顿输出，电流较大，而电平为低，即为反相隔离驱动放大器。使用MC1413也可以降低成本及简化设计。由MC1413输出的信号送入ADC0809的输入端口，由于ADC0809本身带有8个通道，所以本系统中不需要再连接8个多路开关。图2-1 温度传感器电路2.2.2 体积传感器体积传感器为涡轮流量计，涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有精度高，重复性好，结构简单，运动部件少，耐高压，测量范围宽，体积小，重量轻，压力损失小，维修方便等优点，用于封闭管道中测量低粘度气体的体积流量和总量。在石油，化工，冶金，城市燃气管网等行业中具有广泛的使用价值。采用涡轮进行测量的

18、流量计。它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化。图中感应线圈和永久磁铁一起固定在壳体上。当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时，磁路的磁阻发生变化，从而产生感应信号。信号经放大器放大和整形，送到计数器或频率计，显示总的积算流量。同时将脉冲频率经过频率电压转换以指示瞬时流量。叶轮的转速正比于流量，叶轮的转数正比于流过的总量。涡轮流量计的输出是频率调制式信号，不仅提高了检测电路的抗干扰性，而且简化了流量检测系统。它的量程比可达10:1,精度在0.2以内。惯性小而且尺寸小的涡轮流量计的时间常数可达0.01秒。这种流量

19、计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化. ,在所有流量计中,属于最精确的流量计，无零点漂移,抗干扰能力好。特点：可靠性高、不受外界电源影响、抗雷击。体积小、重量轻。输出信号为脉冲信号，此信号经过放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波。本系统的涡轮流量计脉冲范围为012伏脉冲范围，150个脉冲为1升。做为体积传感器的一种，涡轮流量计也有很多的种类。图2-2 几种流量传感器有极性电解电容在中低频电路中有隔直流作用,因为它的漏电大,所以直接接到涡轮流量计的输出上,在它之后再接型滤波器及其它。第二级滤波依旧采用型滤波器。驱动放大器也是MC1413。经驱动放大电路后接

20、光敏三级管，光敏三级管也有电子表流放大的作用，通常基极不引出。它的作用是传输信号，对输入，输出电信号有良好的隔离作用。由于输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力，增加可靠性，工作稳定，所以用来做为驱动电路及信号隔离电路。74LS14是倒相器，它是一种阈值开关电路，具有突变输入输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。本系统选可编程定时器/计数器8253做为脉冲计数，它带有3个计数器，可与微控制器并行工作，不占用微控制器的时间。根据8253其一的工作方式为循环计数，这时，每当计数执行单元为0时，

21、输出端OUT输出一个信号，同时又重新装入计数初值寄存器内容到计数执行单元，重复原来的计数过程。这样，本系统利用8253的这个工作方式，将其计数周期满一次后的OUT输出做为一次中断，每一个管道对应8253里的一个计数器，80C51再通过中断来源的是第几个管道，再将地址送ADC0809进行温度的转换与输入，并进行该管道的体积与质量的计算。8253的一个计数器计满后产生中断，需要对中断进行处理，本系统采用80C51外部中断源扩展，在80C51中一般只有两个外部中断请求输入端：INT0 和INT1。但是本系统有8个管道需要处理，所以至少需要8个中断源。所以采用80C51外部中断源扩展的办法，即采用OC

22、门反相器经“线或”后，引入80C51的外部中断请求输入端INT0，本系统中的8个管道的8个中断源中有一个或几个出现高电平，反相器输出为0，引起INT0口的低电平触发中断，对于多个中断同时产生时，由软件按设定的顺序查询外中断的哪一位是高电平，然后进入中断处理程序。查询外中断所用的是P1口的8个端口，每一个口连接一个中断源，不经过OC门反相器，软件从P1口按顺序查询哪一位是高电平。8253与80C51的端口连接为：因为三个8253需要进行一次初始化，即对每一个计数器送入初值，并且初值为同一个值且不改变，所以三个8253的片选CS共用一条片选线即可，三个8253的双向数据输入端口D口也可共用一个P0

23、口，实现同时输入初始值，所以WR信号与RD信号也都分别连在一起。用于选取对哪一个计数器进行初始化的A0，A1片内寄存器地址输入端口，也可分别连接在一起，由于有一个8253只使用了两个计数器，所以只对第三个计数器进行初始化，而不对其进行其它的响应。8253的D0D7口都连接到80C51的PO口相应各位端口。三个8253的CS口连接到了三八译码器74LS138的Y3口，RD和WR端口分别连接到了80C51的RD和WR端口。三个8253的片内寄存器地址输入信号A0，A1分别连接到了80C51的P2.1和P2.2端口。8253的工作方式为方式2。输出信号端口OUT口是在相应的电平指示计数完成后,输出出

24、脉冲波形,这个脉冲经反向后输入到80C51的中断端口INT0口,不经过反相与80C51的P1口分别连接。GATE端口在方式2下应接高电平。CLK端口为接收由74LS14传来的脉冲信号。脉冲输出电路是处理从传感器送来的信号的信号处理电路。图2-3 脉冲输出电路脉冲输入电路就是将经过滤波及整形等处理后的信号送入80C51进行采集的电路。图2-4 脉冲输入电路2.2.3模数转换电路74HC32为二输入或门。74HC04为反相器。74HC74为单输入端的双D触发器，直接置0端RD和直接置1端SD，为低电平有效。CP上升沿触发。EOC转换结束信号输出到74HC74的CLK端口，触发74HC74。进而引起

25、INT0口的中断。74HC174为6D触发器，锁存器，其6个输入端连接80C51的P0口的6个端口。输出端的Q1，Q2，Q3三个口连接ADC0809的ABC三个地址选择端口，来传递80C51想要ADC0809进行转换的端口地址。其时钟信号端口连接到了74LS138的Y1口。在没有中断时，INT0端口通过一个5欧的电阻连接上正5伏电压保持高电平。ADC0809采用单一电源供电，参考电压为+5伏。ADC0809的模拟通道地址选择线ABC连接到74HC174锁存器上，80C51输出地址选择信号由74HC174锁存再送入ADC0809中，因为地址选择线与ADC0809的数据输出线都使用的是80C51的

26、P0口。74HC174的片选信号与ADC0809的时钟输入信号以及其它芯片的片选信号都由74LS138三八译码器选择输出。ALE为由低到高的正跳变有效,START为高电平有效。这两个信号可同时被选通,因为ALE是地址锁存允许信号,当被选通时,也就选通了相应的模拟通道,可以进行A/D转换了。START是启动信号,高电平后开始转换。ADC0809的数字信号输出端口接80C51的P0口。ADC0809的时钟端口CLK连接74LS138的Y2口。ADC0809的ALE端口和START端口是由80C51的WR端口和P2.5端口经过或门后又连接了一个反相器传送信号过来的。OE口是由80C51的RD端口和P

27、2.5端口经过或门后又连接一个反相器传送信号过来的。ADC0809的EOC端口是由80C51的INT0端口连接到74HC74触发器，再连接到EOC端口的。74HC74触发器的SD端口连接D口，始终为高电平，RD端口连接到了80C51的P2.5端口与RD端口经过或门后的电路连线上。INT0端口直接接的是74HC74的Q的反相输出端口，EOC端口接的是74HC74的CLK端口。图2-5 模数转换电路2.2.4系统扩展由于系统的软件计算不是简单的线性计算而是涉及到了几阶方程，所以需要有程序存储器和数据存储器上的扩展，使用2764程序存储器和6264数据存储器。通常情况下，80C51的最小应用系统最能

28、发挥单片机体积小，成本低的优点，但在许多情况下，构成一个工业测控系统时，考虑到传感器接口，计算程序，和人机交互接口的需要时，最小的应用系统常常不能满足要求，因些，常常会遇到需要扩展单片机应用系统硬件设计中的一些部分。系统扩展是在当单片机内部的各功能部件不能满足应用系统的实际需要时，在单片机外部连接一些相应的外围芯片以满足应用系统的要求。而且80C51系列单片机有很强的外部扩展能力，可以很容易实现对80C51单片机进行扩充。本系统考虑到实际需要，选取一片2764程序存储器芯片以及一片6264数据存储器芯片来用做系统扩展。由于单片机系统扩展的方法有并行扩展法和串行扩展法两种。但由于速度方面的要求，

29、只能是使用并行扩展法。由于80C51单片机在访问片外程序存储器时，使用如下的信号：P0口，用来输出程序存储器的低8位地址和8位数据。ALE线，用来作输出线，在ALE的下降沿时，P0口上出现稳定的程序存储器的低8位地址输出，因而可用ALE信号锁存这低8位地址。P2口在整个取指周期中，输出稳定的程序存储器的高8位地址。由于P2口本身已具有锁存功能，所以不需要再加锁存器。PSEN线，为输出线，低电平有效。在ALE的下降沿之后，PSEN由高变低，此时片外程序存储器的内容送到P0口，这时的P0口是做为数据总线使用的，然后在PSEN的上升沿将指令字送入指令寄存器。因此PSEN信号作为片外程序存储器的读选通

30、信号。由上述文字可以看出，80C51的每一个端口都有着特殊的功能，它们之间也是有逻辑联系的，就算是都是端口，也不能乱用，所以，必须将连线连在正确的端口上，从而可以和80C51内部的时序相一致，不然就是错误的。从时序上来看，应该是在ALE的下降沿或者在低电平时锁存P0口来的地址。一般情况下使用最多的地址锁存器有8D锁存器74HC273和锁存缓冲器74HC373，本系统采用的是74HC373来锁存P0口要传送的低8位地址。锁存缓冲器74HC373的锁存允许信号LE是电平锁存。当LE从高电平转为低电平时，将其输入端的数据锁存在输出端，因而LE可以直接连接到三八译码器74LS138的Y0口上。对276

31、4程序存储器芯片的连接方法如下：2764芯片的D0D7端口接80C51的P0口，2764有13个地址选择端口，其中前8个分别与74HC373地址锁存器的8个输出端口连接，后5个分别与80C51的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.4端口相连接。CE端口接地，OE端口与PSEN端口连接。图2-6 程序存储器扩展电路对6264数据存储器芯片的连接方法如下：6264芯片的D0D7端口接80C51的P0口，与2764程序存储器的地址连线一样，6264有13个地址选择端口，其中前8个分别与74HC373地址锁存器的8个输出端口连接，后5个分别与80C51的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3

32、，P2.4端口相连接。CE端口接地，OE 端口与80C51的RD端口连接，WE端口与80C51的WE端口连接。图2-7 数据存储器扩展电路由于地址总线宽度为16位，在片外可扩展的存储器最大容量为64KB，地址为0000HFFFFH。片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令和控制信号，允许二者地址重复，所以片外可扩展的数据存储器与程序存储器分别为64K。2.2.5显示器电路做为人机交互接口的一部分，显示器是计算机应用系统是必不少的一部分。一个安全可靠的控制系统必须具有方便的交互功能，这些输入输出设备主要有键盘，显示器和打印机等。操作人员可以通过系统显示的内容，及时掌握生产情况，并可通过键盘

33、输入数据，传递命令，对计算机应用系统进行人工干预，使其能随时按照操作人员的意图工作。在常用的几种显示器件：显示和记录仪表；CRT显示终端；LED或LCD显示器；大屏幕显示器中，本系统选则LED数码管做为显示器。LED数码管具有的优点如：结构简单，体积小，功耗低，响应速度快，易于匹配，寿命长，可靠性高等优点。 在微型计算机控制系统中，为了使操作者随时都能监视生产过程，而又不占用CPU的很多时间，这样静态显示电路就显示出它的最大的优点来了，它的最大的优点就是只要不送新的数据，则显示值不变。且微型计算机不用像动态显示那样不间断地扫描，因而节省了大量机时，非常适用于工业过程控制及智能化仪器。本系统正是

34、采用的是LED静态硬件译码显示电路。无论是动态显示电路的并行接口动态显示电路和串行接口的动态显示电路还是静态显示电路的并行接口静态显示电路和串行接口静态显示电路，都是利用软件查表法来实现。用软件查表法虽然电路简单，但是占用了CPU大量的时间。而硬件译码就是用硬件译码代替软件求得显示代码。这样，不仅可以节省计算机的时间，而且程序设计简单，只要把BCD码从相应的端口输出即可完成显示。本系统的显示电路使用了可编程并行接口芯片8255。8255是应用最广的并行I/O接口芯片，通常使用8255的PA口与PB口作为输入输出的数据端口，PC口用作控制或状态信息的端口，8255有一个三态8位双向缓冲器，作为8

35、255同系统数据总线相连。因此本系统的接口连线是这样的，80C51的P0口连出8位数据线分别接到8255的D0D7这8个端口。8255的RD端口接到80C51的RD端口处，8255的WR端口接到80C51的WR端口处，两个8255的CS端并没有像8253芯片的CS端连接在一起，而是分别连接在了74LS138的Y4和Y5两个端口上。8255的A0和A1端口分别接在了80C51的P2.0和P.21两个端口上。只有两个8255的CS端口没有连接到一起，其余的可共用相同的接口。74LS74为BCD7段译码转换电路。8255为扩展接口，利用8255的A口，B口作为输出口和锁存器。由于BCD码为4位二进制

36、数，故每个端口可控制两位LED显示器；每位显示器与8255之间接一片74LS47，用来完成BCD码7段显示码的转换。此电路称做4位LED静态硬件译码显示电路。由于为了简化电路，使用的显示管是7段显示器，没有小数点的显示，而在本系统设计要求中，需要精确度为千分之三，这就要求显示的数据小数点后面要保留三位小数，又由于小数点是固定的，所以可以不用设计在电路里，而是只需要在安装了显示器后，在后三位显示器前有一个特别的标志就可以了。显示器电路（1）是8255芯片与80C51芯片连接的电路图。图2-8 显示器电路(1)显示器电路（2）是8255芯片与数码管显示器连接电路。图2-9 显示器电路(2)2.2.

37、6键盘接口电路键盘是若干个按键的集合，是向系统提供操作人员干预命令及数据的接口设备。键盘可分为编码键盘和非编码键盘两种类型。前者能自动识别按下的键并产生相应代码，以并行或串行方式发送给CPU。但需要专用硬件电路，后者是通过软件来确定按键并计算键值。这种方法没有编码键盘速度快，但是由于它主要是通过软件进行取值的，所以可以大大节省硬件，成本上就降低了，所以得到了广泛的运用。本系统采用的即是非编码键盘，考虑到实际应用上的需要，设计了一共16个按键，其中包括0到9的数字键，及其它的功能键。在工业过程控制和智能化仪器系统中，希望能缩小整个系统的规模，简化硬件线路，所以没有安装太多的功能。键盘设计时需要解

38、决一些问题，其中一个是防抖动，在本系统设计中没有专门的硬件防抖动电路，而是采用软件防抖动，即采用软件延时的方法。本系统中根据80C51的I/O口具有的输出锁存和输入缓冲的功能，所以在使用这些接口时可以省去输出锁存器和输入缓冲器。本系统设计的是4*4矩阵式键盘。键位的列线（输入线）连接到P2口的高4位，行线（输出线）连到P2口的低4位，在行输出电路里，每行都串联了一个二极管是为了防止多键同时按下时，使行输出口短路而引起电流过大。所以将二极管的正向输入端口连接P2的低4位。4个列线经过与门与INT0端口连接。没有键按下时，P2口的低4位电平为低电平，INT0端口的电平为高电平。当有一个键按下时，I

39、NT0则变成低电平，进而向80C51发出中断。由于在ADC0809芯片的引脚功能里也有一个向INT0发中断的功能，所以本系统在设计键盘电路时，从键盘电路的INT0连线引出一条线连到T1端口，即当键盘发出中断时，T1端口由高电平变成了低电平，由软件进行检测可分辨是ADC0809的端口发出的中断还是键盘中断。图2-10 键盘接口电路2.2.7时钟电路和复位电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。80C51单片机的内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件晶体振荡器和电容即可构成一个稳定的自激振荡器。XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容。

40、石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，用做于频率发生器，产生时钟信号和为特定的系统提供基准信号。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期(即两个机器周期以上)。复位操作有上电自动复位，按键电平复位和外部脉冲复位三种方式。本系统采用的电路是上电自动复位方式，即通过外部复位电路的电容充电来实现。图2-11 时钟电路及复位电路三 总结本设计采用了80C51为微控制器，设计了一个电脑质量流量计硬件系统。本设计是一种比较简单可行的设计，成本上比较低，没有使用什么很贵的硬件，但简单的同时，系统的可靠性能不是很高，但是根据实际需要简单并且完备，但是在很多细节上还是没能很好的设计，如一

41、些电容及电阻值的使用上，不够精确。整个设计的思想就是通过8253的计数器计满一次后向80C51发出中断，80C51根据中断产生的管道号来选择ADC0809进行转换，然后再进行计算及存储。在显示上，采用的是8个管道的体积和质量循环显示的方式，由于显示需要一定的时间才能让人看清楚，所以为了弥补系统的实时性，每次要显示的数据都是最近最新的所得到的数据。整个系统通过键盘受控于工作人员。谢 辞感谢我的设计老师王建平老师的指导，在这毕业设计的过程中我发现了我很多不足的地方，并且感觉到了自己学习的东西还是有点太少，以至于在实际应用之中，总是不能很好的应用。由于学习的电路知识还不很多，所以有一些只是套用的典型

42、的电路设计，与实际需要有一定的差距，但也加深了对学习的内容的了解。不管是单片机还是其它芯片都有各自的时序,即每个芯片的引脚内部都有一定的关系,我们在设计电路时要考虑到这一因素,使我们的设计更加准确。在设计首先要有一个清晰的思路,即要通过什么样的方法来设计这个电路,画出一个简单的模型来对设计的速度以及及时发现问题有很大的帮助。所以做设计时有一个良好的设计习惯也是很有帮助的。再次谢谢王老师的指导,在我设计遇到困难时能够有的放矢的提示我，培养了我自己动手动脑的能力，给我创造了一个很好的设计的环境。也谢谢数计学院的其他老师们，是他们传授了我进行设计的知识与能力。参考文献1 张俊谟.单片机中级教程原理与

43、应用.出版地:北京航空航天大学出版社,2006年10月2 潘新民 王燕芳.微型计算机控制技术实用教程. 出版地:电子工业出版社,2007年8月3 孙德文.微型计算机技术. 出版地:高等教育出版社,2005年5月4 田学东 秦伟 伊开等.电路基础. 出版地:电子工业出版社,2005年1月5 余孟尝.数字电子技术基础简明教程. 出版地:高等教育出版社,2006年12月6 杨素行 清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础简明教程. 出版地:高等教育出版社,2005年11月7 杨欣 王玉凤 刘湘黔.51单片机应用从零开始. 出版地:清华大学出版社,2008年1月8 李朝青.单片机原理及接口技术. 出版地:北京航天航空大学出版社,2005年10月9 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术. 出版地:北京航天航空大学出版社,1990年1月10 李广弟 朱月秀 冷祖祁.单片机基础(第三版). 出版地:北京航天航空大学出版社,2007年6月20