便携式自动配气机的设计

论文摘要

本文研究了一种基于C8051F005和ATMEGA64L双单片机架构的便携式自动配气机,用于方便快捷地配制各种不同浓度的标准气体。本系统以C8051F005为数据采集核心,ATMEGA64L为中央控制核心,通过一个C8051F005单片机对质量流量计控制器进行实时流量采集并对配气浓度进行实时控制,并通过一个ATMEGA64L单片机控制人机界面对配置过程进行实时调整,监视系统自身工作状态,进行声光报警,并为自动配气机提供稳定的工作电源。实现配制的标准气体浓度误差达到国家标准规定的±2%之内。本文分为五部分介绍。第一部分为绪论,介绍了研制便携式自动配气机的意义,国内外自动配气系统的发展现状和分类,简要说明了硬件部分的结构;第二部分为系统的硬件组成及原理,分别介绍了质量流量计和两个单片机的应用,流量计阀控电路及信号输入电路,液晶模块接口电路,音频报警电路,串行通讯接口电路,电源电路等;第三部分为系统软件设计,介绍各部分软件流程及整体软件设计;第四部分为设计指标验证及误差分析,详细验证了设计时提出的性能指标,并对可能影响到实验结果的误差来源进行了分析;第五部分为结论,对整个研究设计的过程进行了总结,并对将来在技术上可能进行的改进和完善进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源，背景和意义
• 1.1.1 课题的来源和背景
• 1.1.2 课题的意义
• 1.2 国内外配气装置的发展现状
• 1.2.1 国内的现状
• 1.2.2 国外的现状
• 1.3 本次课题研究内容及本文的工作
• 第二章 自动配气机控制系统硬件组成及原理
• 2.1 系统基本功能及总体框图
• 2.1.1 系统基本功能以及设计指标
• 2.1.2 系统总体结构框图
• 2.2 供气单元
• 2.2.1 供气单元的工作原理
• 2.2.2 本系统采用的微型真空泵
• 2.3 气体质量控制单元
• 2.3.1 动态配气原理
• 2.3.2 气体质量流量控制器
• 2.3.3 质量流量控制器的读数修正
• 2.3.4 阀控电路及气体质量流量计信号输入电路
• 2.4 质量流量计数控系统
• 2.4.1 质量流量计数字自控单元
• 2.4.2 C8051F 系列单片机的特点
• 2.4.3 质量流量计数字自控单元模块电路
• 2.5 气体自动搅拌单元
• 2.6 中央控制单元
• 2.6.1 中央控制单元的功能和结构
• 2.6.2 AVR 系列单片机的特点
• 2.6.3 中央控制单元模块电路
• 2.6.3.1 人机交互模块电路
• 2.6.3.2 音频报警接口电路
• 2.7 数据通讯单元
• 2.7.1 串口通信模块
• 2.8 系统电源
• 2.8.1 采用的器件
• 2.8.2 系统电源设计方案
• 第三章 系统软件设计
• 3.1 在单片机上运行的嵌入式程序
• 3.1.1 C8051F005 单片机上运行的嵌入式程序
• 3.1.1.1 C51 系列兼容单片机嵌入式软件开发平台
• 3.1.1.2 C8051F005 单片机上嵌入式程序的开发
• 3.1.2 ATMEGA64L 上运行的嵌入式程序
• 3.1.2.1 AVR 系列单片机嵌入式软件开发平台
• 3.1.2.2 ATMEGA64L 单片机上嵌入式程序的开发
• 3.2 在上位机上运行的串口通信程序
• 3.2.1 电脑上运行的串口通信程序
• 第四章 设计指标验证及误差分析
• 4.1 设计指标验证
• 4.1.1 爆炸下限（LEL）概念介绍
• 4.1.2 实验数据分析
• 4.1.3 其它设计指标验证
• 4.2 实验误差分析
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录