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液体混合装置单片机控制系统的设计.doc
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液体混合装置单片机控制系统的设计
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绪论 设计目的
1
一 绪论
1.1 设计的目的
为了提高产品质量,缩短生产周期,适应产品迅速更新换代的要求,产
品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。在炼油、
化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程
中十分重要的组成部分。但由于这些行业中多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的
介质, 以致现场工作环境十分恶劣, 不适合人工现场操作。另外, 生产要求
该系统要具有混合精确、控制可靠等特点, 这也是人工操作和半自动化控制
所难以实现的。所以为了帮助相关行业, 特别是其中的中小型企业实现多种
液体混合的自动控制, 从而达到液体混合的目的,液体混合自动配料势必就
是摆在我们眼前的一大课题。借助实验室设备熟悉工业生产中单片机的应用,
了解不同公司的单片机的型号和原理,熟悉其编程方式,而两种种液体混合
装置的控制更常见于工业生产中,适合大中型饮料生产厂家,尤其见于化学
化工业中,便于学以致用。
采用基于单片机、继电器等构成的控制系统,具有良好的准确性快速性。
对提高企业生产和管理自动水平有很大的帮助,同时又提高了生产线的效率、
使用寿命和质量,减少了企业产品质量的波动,因此具有广阔的市场前景。
用单片机进行开关量控制的实例很多,在冶金、机械、纺织、轻工、化工、
铁路等行业几乎都需用到它,如灯光照明、机床电控、食品加工、印刷机械、
电梯、自动化仓库、液体混合自动配料系统、生产流水线等方面的逻辑控制,
都广泛应用继电器控制。本次设计是将单片机和继电器控制系统用于两种液
体混合灌装设置的控制,对学习与实用是很好的结合。
本设计的主要研究范围及要求达到的技术参数有(1)使液体搅拌器能够
实现安全、高效的搅拌;(2)满足搅拌器的各项技术要求;(3) 具体内容包括
两种种液体混合控制方案的设计、软硬件电路的设计、等等。
本课题应解决的主要问题是如何使单片机在液体搅拌器中实现控制功
能,在相关的研究文献报道中用单片机对液体搅拌器进行控制的研究尚不多
绪论 设计目的
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见,以致人们难以根据它的具体情况,正确选用参数进行系统控制,也就难
以满足提高质量和效率、降低成本的要求,本设计就是基于以上问题进行的
一些探索。
1.2 单片机的发展状况和趋势
1.2.1 单片机的发展状况:
1971 年 intel 公司研制出世界上第一个 4 位的微处理器;Intel 公司的
霍夫研制成功世界上第一块 4 位微处理器芯片 Intel 4004,标志着第一代微
处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器,霍夫被英国
《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的 7 位科学家”之一。
1971 年 11 月,Intel 推出 MCS-4 微型计算机系统(包括 4001 ROM 芯
片、4002 RAM 芯片、4003 移位寄存器芯片和 4004 微处理器 )其中 4004
(下图)包含 2300 个晶体管,尺寸规格为 3mm×4mm,计算性能远远超过
当年的 ENIAC,最初售价为 200 美元。
1972 年 4 月,霍夫等人开发出第一个 8 位微处理器 Intel 8008。由于
8008 采用的是 P 沟道 MOS 微处理器,因此仍属第一代微处理器。
1973 年 intel 公司研制出 8 位的微处理器 8080;1973 年 8 月,霍夫等人
研制出 8 位微处理器 Intel 8080,以 N 沟道 MOS 电路取代了 P 沟道,第二
代微处理器就此诞生。 主频 2MHz 的 8080 芯片运算速度比 8008 快 10
倍,可存取 64KB 存储器,使用了基于 6 微米技术的 6000 个晶体管,处理
速度为 0.64MIPS(Million Instructions Per Second )。
1975 年 4 月,MITS 发布第一个通用型 Altair 8800,售价 375 美元,带
有 1KB 存储器。这是世界上第一台微型计算机。
1976 年 intel 公司研制出 MCS-48 系列 8 位的单片机,这也是单片机的
问世。 Zilog 公司于 1976 年开发的 Z80 微处理器,广泛用于微型计算
机和工业自动控制设备。当时,Zilog、Motorola 和 Intel 在微处理器领域三
足鼎立。
20 世纪 80 年代初,Intel 公司在 MCS-48 系列单片机的基础上,推出了
MCS-51 系列 8 位高档单片机。MCS-51 系列单片机无论是片内 RAM 容量,
I/O 口功能,系统扩展方面都有了很大的提高。
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1.2.2 单片机的发展趋势
没电,可以利用太阳能发电;没水,可以南水北调……很多问题,都可
以解决,可是地球的资源面对那么大人口,它不是无限,因此,我们的发明
家、研究者用科学为后世造福,环境污染严重,资源匮乏,曾经我们人类还
是靠着烧木材生火煮饭,我们现在可以大胆的假设,如果我们还是按照就方
法,但是每天消耗的木材和树木的生长不成正比,换句话说,消耗的远大于
再生长,那么地球早晚会秃头,而且会使环境污染更严重,到底臭氧层空
洞……一个个问题将会等待着我们,但是现在我们有电饭煲,一系列问题也
一扫而光,一个按键省时又省力,是什么有这股神奇的力量?答案很简单就
是——单片机。它的功用不仅仅如此,洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、音
响视频器材、电子秤量设备……中都有着它的身影。
那我们不得不问一句,单片机哪来的?总不能从石头里蹦出来吧,而是
1972 年 4 月,霍夫等人开发出第一个 8 位微处理器 Intel 8008。后来逐渐
改进和发展,1976 年 intel 公司研制出 MCS-48 系列 8 位的单片机,这标着
单片机的问世,并广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。
现如今单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有
单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通
讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智
能 IC 卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机
的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自
动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此,单
片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工
程师。
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