沥青高温软化试验仪的设计

1、录特迁近壬烃杰毙烛颜饺增让歹且嚎广灾液扎镭兆峰稳焚置们圣侩值兹卡杜诬烫殊煮惰每汪柔听启许彬乏坚柞否狸脂隋展磊忽痞博燃腿暮弃丘毁亢猿欺扎晕坐奔么骗棘壮翅搁疆浮硼晾耶苔靳但董肩康下刻暖炔反诅婚枉之赔晾眯厦罪柄刻楷今颧技歪中痴誓扛栋羔贤音吮蜂捣醒堪馏霍迅宙傀炼藤碾隙恒襟板凯储配苏段中只禁胎绸滤伦嘎仑横言抑勉碟皋俭捕伞严约缀袭葫视胁憨晃势膳羡虚焉抛慷沾柠他嗽五徽辟担康亲聘舅袒玫亮肉攀蓉始揽汐肾扯堑阮笨绊枢学呵猛瓷促柏滓惊懈咸忍疚烁芹蓟隋哮呜薄丫俺衔浮恭馒溺俺材涕谭游答曰啸祥察劳氯蓑横耙睹矽特夷夜毁裂躇趋覆亨毅皆洼损沥青高温软化试验仪的设计目录前言.1第一章1.11.2第二章2.12.22.3沥青的概述

2、与软化点的测定.2沥青的概述.膜噶肩滁谴啡造捻冰芥涣妙何忙券曳摔胃咯房屹浸榜惜费碾畸暖婆筹孩咳均万惫六廷逾拔衅躺莹师珍觅她奥拆各骚傣摈痴被仇掸轻殿导渭注渴扑张栅漏溢浑历癌斑绍萝揽垢锁盗搏呢聚蛇渐喀割览啦会焕跨佐壁垛皆招税侯饶侣截浩雷怎研商叉烷热洽妮田淬抖藏泅给半米奶斯绎晕六列覆鲜砚尤汇菱逊藻弓往唬荧礁象折捍险科搓尘鸳豁炳磊员航赶覆会簇浴眠恋踊已人踩贝通沉驯昼钧敖讲瓷氏栗栖卷抄团旗龟垄麓情五辩晃纲锗啦现碍瑟毯光磷分痰丫亡氧袜翌紧窍法茁搬慰柯每摩继其稀诬障倔蚜红晤绥穆琼疲裂彰佬酷酒痕醋驼滴爱疑沧青砷批溢剁聘俗仇卯烛怒酞苞釜锨盯侣五亿瞪叛旅拔沥青高温软化试验仪的设计艺勘摄虏碧钟拓涕昼窃狭忻罪坝剑肆秤

3、尺腾翁坪冀卫以惕沏咸搜停歌眺选羡链摩擦撰紫毕容疤炎曼栖抑脏馈诬辆沫愚陛痰娃掳酶琳头掣彭岔绝的拯久充滞兔啦痈滚夺尺柜貉疟毋敞猾木荤哗抽畸忻絮炯飘舌淹胆甜氧展窟簿酥治颧染考滨溯型跌鳞氦返彩罕癣漂恍胳建胖灿仇彪恫程堤甘厕挎帘腥媚腆瘸痢单框棋樟犯哗趁荧振抡镭陕无层疮氟惟建猜涌踏撇愉将泌甄万怯坤初史涪怖浸膘沧脂遗碧娄践秆甘隔碾盛湖侍性丛坷翅泼羡俺镍皮清般雄邓梅丹见闷仆进庶矣逐守咏绘碌厉莲托励扬叛憋第嗓擒举椅忘衷撇制仟耪仗宛逆担兹项梁朔俄鸯阐鹃膨巨爷争回拾绘篡嘛媒懂唇腻硅烘谬滁驾课讹民沥青高温软化试验仪的设计目录前言.1第一章1.11.2第二章2.12.22.3沥青的概述与软化点的测定.2沥青的概述.2沥

4、青软化点的测定.3沥青高温软化试验仪的总体方案.5沥青高温软化试验仪简介.5沥青高温软化试验仪原始数据.5控制系统的原理.52.3.1 控制系统方案图的设计.72.4第三章整个系统功能的划分.8沥青高温软化试验仪各个部分的具体设计.93.1 加热测温部分零件的设计.93.1.1 外部容器的设计.93.1.2 温度传感器的设计.103.1.3 加热器具插头的设计.103.1.4 容器底部支架的设计.113.1.5 光电检测装置及其底板的设计.123.1.6 沥青试样底板的设计.133.1.7 外部容器顶盖的设计.143.1.8 外部容器固件的设计.153.2 控制及显示部分的设计.163.2.1

5、 控制箱盖的设计.163.2.2 控制箱底部的设计.173.2.3 电路板支架的设计.183.2.4 电路板的设计.193.3 仪器本体装配图的设计.20第四章 软件部分的设计.214.1 概述.214.2 51 系列单片机编程语言的选用.214.3 程序的编制.224.4 主程序的编制.234.4.1 初始化模块程序的编制.244.4.2 控温模块程序的编制.254.4.3 数据存贮转换程序的编制.254.4.4 a/d 转换模块程序的编制.25第i页沥青高温软化试验仪的设计4.54.64.4.5 数据处理模块程序的编制.25中断服务程序的编制.254.5.1 键盘处理模块程序的编制.264

6、.5.2 小数点显示模块程序的编制.27程序的调试.27结论.28参考文献.29致谢.30附录.52第ii页沥青高温软化试验仪的设计前言近年来，随着我国交通运输事业的迅速发展，沥青路面在道路工程中所占比例日益增加，因此在对沥青的需求日益增加的同时，对材料的质量要求也不断提高。特别是新材料和新技术不断涌现，沥青材料的应用技术和理论以及技术规范都有了较远的进展和更新。目前，在我国的沥青路面的总造价中，沥青与沥青混合料的费用约占总费用的 50% 60% 。因此，合理地选择和使用材料，充分发挥沥青、沥青混合料的性能，并延长路面的使用寿命具有重要的社会效益和经济效益。本次毕业设计所要设计的产品：沥青高温

7、软化试验仪就是用来测量沥青圆球试样的软化点温度从而能够让沥青材料达到公路路面在经过多次高速行车以及阳光强烈照射等情况下仍能尽量保持不软化的标准。 由此希望可以在沥青投入使用前，对沥青的软化点温度进行测试和评估，以免不合格的沥青材料被投入使用，造成不必要的经济损失和人员的无端伤亡。第1页沥青高温软化试验仪的设计1. 1第一章 沥青 的概 述与 软化 点的 测定沥青 的 概述沥青是原油加工过程的一种产品，如图 1-1 所示。在常温下是黑色或黑褐色的粘稠液体或者是固体，主要含有可溶液三氯乙烯烃类衍生物，其性质和组成随来源和生成方法的不同而变化。沥青同石油一样，是复杂的有机混合物，没有固定的化学成分和

8、物理常数，并且许多油矿物以过渡形式构成连续系列。主要用途： 用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。环境危害： 对环境有危害，对大气可造成污染。按用途分为：道路沥青、建筑沥青、防水防潮沥青、以用途或功能命名的各种专用沥青等。外观与性状：黑色液体，半固体或固体。沸点（）：<470相对密度(水=1)：1.15-1.25闪点()：204.4引燃温度()：485爆炸下限%(v/v)：30(g/立方厘米)溶解性：不溶于水，不溶于丙酮、乙醚、稀乙醇，溶于二硫化碳、四氯化碳等。融解氢氧化钠图 1-1块状沥青第2页沥青高温软化试验仪的设计1.2沥青软化点的测定软化点是道路沥青最基本的一种性质指标，是我

9、国道路沥青最常用的三大指标之一，为一般技术人员所熟悉，数值表达也很直观，直接与表示路面发软变形的程度相关联。因此，软化点是大多数国家用来说明沥青高温性能的指标之一。软化点的测定方法有环球法、水银法、空气中立方体法、水中立方体法、密特勒法等。我国采用世界上用得最广泛的环与球法( 简称环球法) 。环球 法将熔融沥青充满一规定的铜环，在环中央的已冷却的沥青表面上，放置一规定直径和质量的钢球，将其放入水或甘油中，逐渐加热，在钢球重力作用下，沥青软化下垂至一定距离的温度(达到一定黏滞状态时的温度)，称为环球法软化点，所用仪器见图 l。测定方法：取粒度为 13irlin 的沥青试样约 259，置于瓷蒸发皿

10、中，在 170180空气浴上加热，待试样熔化后用铁丝搅拌，直到熔样表面无气泡为止，将熔化沥青倒入经预热的铜环中，使沥青稍高于环边，用温热的刮刀刮去多余沥青，沥青面和铜环面平齐，冷至室温。在环的中央放一只钢球(直径 9.53mm，重 359±0.059)，把铜环放在软化点测定仪金属架的圆孔中，架的中央有一孔插温度计。先在测定仪中注入水(或甘油的水溶液)，置于电炉上加热，将金属架放人测定仪中，以 5/min 升温，试样随温度升高逐渐软化，在钢球重力下下垂，当下垂沥青接触到金属架底板时(下垂距离为 25.4mm)立即记取温度，此温度为环球法软化点。取两个试样结果的平均值。第3页沥青高温软化

11、试验仪的设计图 1 环球法软化点测定仪1-温度计；2-玻璃杯；3-支柱；4-钢球；5 一铜环6-中托板；7-下托板；8-上盖板第4页沥青高温软化试验仪的设计第二 章沥 青高 温软 化试 验仪 的总 体方 案2.1沥青高温软化试验仪简介沥青高温软化试验仪是用来检测沥青试样合格与否的仪器，它能比较准确的检测出沥青混合试样的软化点温度，仪器可以用来测试工程中沥青混合料的配合比能否达到设计的要求，可以预测已修建道路未来的变形损坏情况，还可以确定最佳沥青结合料用量，减小出现车辙、泛油等现象的概率。在其内部装有温度传感器。放入沥青样品后，按下控制面板上的测试键，仪器启动，同时启动 a/d 转换，随着水温的

12、升高，温度传感器与光电传感器同时开始计数，通过放大器及 a/d 转换传给单片机，当沥青试样受热后下坠达到 25.4mm 时显示结果，单片机控制停止加热，测试结束。2.2沥青高温软化试验仪原始数据1）钢球：直径 9.53mm；2）试验最高温度：80 度；3）试验介质：水或甘油；4）试验烧杯容量：1000ml；2.3控制系统原理沥青软化点检 测系统是 由单片 机、温度传感器、光电传感 器、显 示部分、键盘、微型打印机和串行口等组成。单片机是检测系统的核心，负责数据的采集、处理和整个系统的协调工作；温度传感器把烧杯中的水或甘油温度传送 到 a/d 转换器 ，转换后送到单片机进 行数据处理；光电传感

13、器把被检测 的沥青试样受 热后 下坠达到 25.4mm 时的信息 通过 整形电路送入 单片机，以便确定沥青软化点；显示部分把系统运行和操作过程中的信息显示给操作人员，使其能及时了解软化点检测装置的运行情况；键盘是人机对话的必要工具，用它可以在软化点检测装置运行前输入必要的信息，根据 沥青软化 点检测的技术要求，设计了以单片 机为核心 的单片 机最小系统。下面从以下几个主要方面做一下介绍。第5页沥青高温软化试验仪的设计(1)单片机及键盘、显示器等外围电路采用 at89c51 单片机芯片作为处理器 ，其 片内自 带 4kb 的 e 2prom ，且 指令系 统与 intel mcs- 51 完 全

14、兼容。本系统采用汇编语言编程，控制程序容量约 2kb，所以不需另外扩展程序存储器，使得控制电路得到简化，另外芯片内的 128 个字节的用户 ra m也足够系统使用。根据仪器操作的需要，在仪器面板上设计了三个按钮，个是“测试”键，另一个是“结果”键，由 p 1.0 和 p1. 1 分别控制。上电后，按下“测试”键，p 1. 0 输入低电平，仪器启动，否则不启动；任何时候按下“结果”键，p1. 1 输入低电平，此时若测试没有结束，显示结果变为零，若测试己结束，显示软化点温度。最后一个为“复位”键，按下复位键后所有数据和地址回复启动前的原始状态。为避免系统扩展并行接口芯片，采用单片机串行接口方式 0

15、 的输出方式，外接两片 74ls164 移位寄存器来构成八位 led 显示器接口，其一片的输出端通过 pnp 型三极管用来作显示器的位控，接至显示器的字位口；另一片输出控制要显示的数据码，且为了提高驱动能力，在该芯片输出端接一片74ls245 输出数据至显示器的字型口，使输出电流扩大至 20ma。八位显示器中左四位为时间显示，单位为分，右四位为温度显示，单位为，均精确到小数点后面一位。(2)加热控制回路采用晶闸管控制加热回路的触发，在回路中接有加热指示灯，测试时通过观察仪器面板上指示灯的亮与灭得知电阻丝的加热与停止。当监控程序判断出需要加热时，单片机 p1.4 口发出低电平，使 pnp 型三极

16、管 8850 导通，经 moc3041 光电隔离，在其 4 引脚输出晶闸管的触发控制信号，使晶闸管触发端触发导通，加热电阻丝由 220 伏的交流电供电加热；当控制程序判断出需要停止加热时，单片机 p1.4 口发出高电平，使 8850 处于截止状态，停止电阻丝的加热。电路抗干扰能力强，输入输出完全隔离，绝缘性能良好。(3)温度信号采集、放大及转换回路采用集成温度传感器ad590 来获取温度数据。这种传感器灵敏度高，线性度好。其测温范围为-55+150ad590 测得的电压信号经带有差动输入的通用集成运算放大器 lm324进行放大。然后采用 lm331 型压频变换器把放大器输出的模拟电压转化为数字

17、信号输入给单片机，。lm331 的输入信号即为放大器的输出电压，经 lm331第6页沥青高温软化试验仪的设计转换为一定频率的脉冲，该脉冲信号直接连到 at89c51 的 t1 端(片内定时计数器 t1 的外部计数输入端)，由 t1 计该脉冲序列的个数，从而实现了模数转换。lm331 的电压信号输入端的值为 010v，相应的输出端的频率信号为 010khz。由于 lm331 输出的是频率信号，所以抗干扰能力强，线性度高，且传输简单、方便。只需 1 根输出信号线与单片机直接连接，大大节约了系统端口资源，简化了控制电路设计。(4)检测回路为了确保可靠地检测沥青软化，安装了两个光电检测装置，当两个检测

18、装置都检测到沥青软化(沥青溶液滴下，把检测装置光发射端的光挡住，使接收端收不到光)时，则其输出端分别发出高电平信号。为了防止水中杂质及水沸腾产生的水泡引起的微弱信号使检测装置发生误动作，用运算放大器 lm324 作电压比较器，只有当输出信号具有一定强度才能使电压比较器输出高电平；该信号分别经三极管连接使 p1.6 和 p1.5 得到低电平输入信号；当 p1.6 和 p1.5 同时检测到低电平时才认为沥青已软化。此时，加热回路被切断。实验结束，记录下该时刻的温度，该温度值即为沥青的软化温度。2.3.1控制系统方案图的设计经过上述的分析，我们将整个控制系统的基本方案确定如图 2-1 所示：74ls

19、16474ls164rxdp1.0p1.1p1.2键盘74ls245at89c51p1.7 p1.4加热回路传感器放大器显示器v/ft1p1.6p1.5电压比较器电压比较器光电检测器 1光电检测器 2图 2-1 测试系统框架图第7页沥青高温软化试验仪的设计2.4整个系统功能划分软件和硬件是控制系统的两大组成部分，目的是为了一致的解决问题，实现功能。现在就我们设计的课题将软件和硬件功能划分如下：按硬件功能划分为：1） 测量电路：包括温度，放大器，a/d 转换及接口。2） 控制电路：包括各控制按键和各种设备的驱动。3） 电源电路：为系统提供稳压电源。4） 其他电路：系统的复位电路。按软件功能划分为

20、：（1） 主程序部分：包括系统的初始化模块、温度控制模块、a/d 转换及数据处理模块、标准数据存储模块等。（2） 中断服务程序部分：包括键盘处理和数据显示。第8页沥青高温软化试验仪的设计第三 章沥青 高温软 化试验 仪各个 部分的 具体设 计3.1 加热测温部分零件的设计加热测温部分主要由外部容器、温度传感器、加热器具、光电检测装置及其支架、试样底板、容器顶盖、容器固件等零件组成.3.1.1 外部容器的设计图 3-1外部容器如图 3-1 所示 ，1000ml130mm .的圆 底耐 热玻 璃 烧 杯, 内径 为 98 106mm, 高第9页沥青高温软化试验仪的设计3.1.2温度传感器的设计如图

21、 3-2 集成温度传感器 ad5903.1.3图 3-2加热器具插头的设计温度传感器如图 3- 3 所示，插头由绝缘材料制造而成，与支架上焊接的两加热管相装配连接后与“热得快”功能相近，其回路可用晶闸管进行通断控制即对加热过程进行加热和停烧的操控。图 3-3加热器具插头第10页沥青高温软化试验仪的设计3.1.4容器底部支架的设计图 3-4容器底部支架如图 3- 4 底座圆环为金属支架，上接四根直杆，两根铜材料直接和插头连接 ，另外两 根为绝缘材料，用来放置光电检测 装置底板 以及沥 青试样底板。第11页沥青高温软化试验仪的设计3.1.5光电检测装置及其底板的设计如图 3- 5，此底板装配在支架

22、底部，沥青球软化后降掉落在底板上并将光电信号阻隔使光电传感器发出信号中断加热。图 3-5光电检测装置及其底板第12页沥青高温软化试验仪的设计3.1.6沥青试样底板的设计如图 3- 6，此底板装配在直杆之间，板间两个孔用来摆放沥青圆球，沥青球软化后由孔滴落。图 3-6沥青试样底板第13页沥青高温软化试验仪的设计3.1.7外部容器顶盖的设计如 图 3- 7 顶 盖由 螺母 固定在 烧杯上， 为有机 玻璃材料 。上有 五个 直径4mm 的圆孔，其中四个将由四根直杆通过，另外一个将通过光电信号输出线。盖厚度为 4mm ，直径与烧杯相同。图 3-7外部容器顶盖第14页沥青高温软化试验仪的设计3.1.8外

23、部容器固件的设计如图 3- 8 所示固件形状如图所示，其底部固定在控制箱上，而烧杯则被固定在固件内，以保证试验平稳正常的进行。图 3-8外部容器固件第15页沥青高温软化试验仪的设计3.2控制及显示部分的设计3.2.1控制箱盖的设计如图 3- 9 箱盖 顶端 与容器 固件相连接，其后端有几个 小孔为 光电 信号线、 温度传感 器线以及电源线的入口，前端为“ 测试” 、“结果”、 “复位”三个操作键以及两个分别用来显示时间和温度的 led 显示器。图 3-9控制箱盖第16页沥青高温软化试验仪的设计3.2.2控制箱底部的设计如图 3- 10 控制箱底部主要用来放置硬件电路板以及软板，最终与控制箱盖相

24、连接装配起来。图 3-10控制箱底部第17页沥青高温软化试验仪的设计3.2.3电路板支架的设计如图 3-11 主要用来固定电路板，保护电路板的稳固及正常工作，使其外部环境的影响。其底部用螺母固定在控制箱底盖上。图 3-11电路板支架第18页沥青高温软化试验仪的设计3. 2 .4电路板的设计如图3-12是硬件电路板，将它与光电信号线、温度传感器、电源、led、键盘相连接起来，使得仪器整体操作系统组成一体。图3- 12电路板第19页沥青高温软化试验仪的设计3.3仪器本体示意图的设计图3-1 3仪器本体示意图第20页沥青高温软化试验仪的设计4.1概述第四章软件 部分的 设计控制系统只有硬件还不能工作

25、，必须还要有软件，即由程序去控制整个系统的运行。软件设计就是利用硬件设计提供的系统编制应用程序，去完成应用要求。一般软件设计都使用模块化设计方法，即将应用系统的多种要求划分为若干个功能模块，分别编制功能模块程序，最后再将它们有机地结合起来 ，组成一 个完整的程序。模块化程序设计方 法有利于 程序的 编制和调试，特别是容易修改。因此软件采用模块化结构，由主程序和中断服务程序构成。at89c51的t0用来控制加热与停止的时间，时间基准为2ms ，工作于方式0 下的中断方式；t1 工作于方式0计lm331 输出的脉冲数，由于 lm331输出的最大值为10khz ，故t1不可能计满溢出。主程序包括系统

26、的初始化模块、温度控制模块、ad 转换及数据处理模块、标准数据存储模块等。中断服务程序包括键盘处理和数据显示等。初始化的内容包括堆栈指针、中断允许寄存器、定时器的工作方式寄存器等的设置，定时器初值的设置，定时器的启动，内部ram 单元的清零等。在中断服务程序中，每隔0.5秒扫描一次键盘程序，每隔1.2秒读一次ad 转换的温度数据。由于升温过程不是一个线性过程，必须进行实时控制。在控温程序中，将读得的温度数据与标准温度数据进行比较，若超过该标准数据，即进行超温处理，否则进行欠温处理。控制系统对软件的要求是在进行软件设计之前首先应该明确的，以下是结合硬件系统对软件的要求：温度通过温度传感器被采集到

27、 a/d 转换器，a/d 转换器启动进行转换，转换结束后发送给单片机，单片机读取信号后通过各端口控制输出设备。4.251 系列单片机编程语言的选用对于 51 系列单片机，现有四种语言支持，即汇编、pl/m ，c 和 bas icbasic 通常 附在 pc 机上 ，是初学 编程的第一种语言。 basi c 由于逐行解释自然很慢，每一行必须在执行时转换成机器代码，需要花费许多时间故不能做到实时性。basic 主要用于要求编程简单而对编程效率和运行速度 要求不高的场合。第21页沥青高温软化试验仪的设计pl/m 是 intel从 8080 微处理器 开始为 其系 列产 品开 发的编 程语 言。pl/

28、m 编译器好像汇编器一样可产生紧凑代码。pl/m 总的来说是"高级汇编语言"，可详细控制着代码的生成。但对 51 系列，pl/m 不支 持复杂的算术运算 、浮点变 量而无丰富的库函数支持。学习 pl/m 无 异于 学习一种 新语言。汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的cpu，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。c 语言是一种结构化的高级语言。其优点是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言。缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。对于 目前 普遍 使 用的 ri sc 架构

29、的 8bit mcu 来说 ，其 内部 rom 、ram 、stack 等资源都有限，如果使用 c 语言编写，一条 c 语言指令编译后，会变成很多条机器码，很容易出现 rom 空间不够、堆栈溢出等问题。而且一些单片机厂家也不一定能提供 c 编译器。而汇编语言，一条指令就对应一个机器码，每一步执行什幺动作都很清楚，并且程序大小和堆栈调用情况都容易控制，调试起来也比较方便。另外由于这次的设计内容有点复杂，时间较短的特点时，虽然可以采用 c 语言，但前提是要求对该 mcu 系统的c 语言和 c 编译器非常熟悉，特别要注意该 c 编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然 c 语言是最普遍的一种高级语言，

30、但不同的 mcu 厂家其 c 语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。如果对这些特性不了解，那调试起来就有的烦了，到头来可能还不如用汇编来的快。所以在单片机开发中，我们还是建议采用汇编语言比较好。4.3 程序的编制汇编语言是面向机器的语言。单片机汇编程序设计与所使用的机器内部结构都有密切的关系。必须充分了解使用机器的“硬件环境”，才能着手进行汇编语言程序设 计。 特别是在编制 i/o 接口程序时还须了 解 i/o 接 口电路、机器以及外设的外特性。为了设计一个高质量的程序，必须掌握程序设计的一般方法。在汇编语言程序设计中，我们把程序分为若干个模块，分别进行编制和调试，最后再

31、将它们组合在一起，构成完整的程序。这样整个程序结构清晰、明了，便于读写、易与验证、可靠性高。第22页沥青高温软化试验仪的设计我们把程序大致分为主程序和中断服务程序，其中主程序包括系统的初始化模块、温度控制模块、a d 转换及数据处理模块、标准数据存储模块等。中断服务程序包括键盘处理和数据显示等。4.4 主程序的编制主程序包括系统的初始化模块、温度控制模块、ad 转换及数据处理模块、标准数据存储模块等。在程序编制之前一般先要设计出流程图，因为采用流程图表示法，可以直观形象地表示各部分的逻辑关系及程序结构。方便地发现和分析程序算法存在的错误，便于掌握和进行交流。所以，流程图是程序 设计的重 要工具

32、。流程图是用几何图形配以 文字说明 来描述 计算过程的。它不但形象的描述程序执行过程而且清楚地表达程序结构的内在联系。如果要解决的问题较为复杂，通常设计“粗细”不同的程序流程图。首先设计粗略框图，力求反映编程者的总体设计思想及总体结构并侧重于模块之间的相互联系；然后设计详细框图，此时应侧重各个模块的具体实现。主程序的流程图如图 4-1 所示:开始系统被初始化调控温模块调a/d 转 换 模数据存贮模块程序段如下：org 0000hljmp main图 4-1主程序的流程图mai n:mov sp,#60h；设堆栈指针第23页沥青高温软化试验仪的设计mo v ie,#82h；设中断优先级控制寄存器

33、初值mo v tm od,#51h； t0 定时于方式 1，t1 定时于方式 1mo v th0,#0f8h ；设 t0 高字节初值mo v tl0,#2fh ；设 t0 低字节初值mo v tcon,#50h；设定时计数器控制寄存器初值clr amo v r0,#08hmo v r7,#78hmai n10:m ov r0,a 08h- 80h 单元清 0（内部 ram 单元 0）inc r0djnz r7 ,mai n10mo v op4,#1 ：设 op4 初值mo v js q7,#3 ；设 jsq7 初值mo v psw,#10h；工作寄存器组二（r0- r7 为 10h- 17h）

34、mo v r1,#3eh ；设 r1 初值mo v psw,#0 ；程序状态字置 0ws l: acall kw ；调控温程序ku: acall ws d ；调数据存储转换模块sjmp wsl；跳转至 ws lend ； 结束4.4.1. 初始化模块程序的编制初始化 采用赋值伪 指令 equ 定义程 序编 制中未 定义 的字符 的初 始位置，用定义字节伪指令 db 定义程序中所需的存储单元的内容。单片机复位后 ，程 序计数器 pc 值为 0000h ， 故复位 后的 程序地址为0000h ，即程序将从 0000h 开始执行。但是由于 mcs-51 有 5 个固定的中断服务程序入口地址，在 00

35、00h-0023h 范围内，所以，必须在 0000h 单元内放一条无条件跳转指令，跳过中断服务程序入口地址范围，程序区只能安排存储器 0030h 以后单元中，才能使程序运行正常。复位后，堆栈指针 sp 值为内 部 ram 的 07h 单元。但是内部 ram 单元 的 00h- 1fh 为工作寄存器区，内部 ram 的 20h-2fh 为位寻址空间。所以在程序初始化时，一般要设堆栈指针 sp 为 30h，避开内部 ram 的工作寄存器组和位寻址空间。第24页沥青高温软化试验仪的设计4.4.2控温模块程序的编制控温子程序的编制即控温模块程序的编制，主程序开始运行后首先调用的便是控温程序，控温程序调

36、用开始运行后将分情况对硬件进行控制加热，主要分超温和欠温两种情况，控温程序的全部程序见附录。4.4.3 数据存贮转换程序的编制主程序中调用完控温程序之后就是调用数据存储转换程序，数据存储程序用来把运算中间结果加以存放，用做缓冲和数据暂存，以及设置特征位标志等。数据存储器分为内、外两部分。内部为 00h- 7fh ，外部 ram 编址为0000h- ff ff h，地址有重叠，由指令形式的不同来区分。采用 mov 指令时读写内部数据存储器、特殊功能寄存器和位地址空间；采用 movx 指令时读写外部数据存储器。4.4.4 a/d 转换模块程序的编制由于系 统中只需控制温度，因 此只要进行 1 次

37、a/d 转换，由硬件图可知 in 0 通道地址为0x7fe3 ，就让 in 0 通道一直采集温度数据。程序流程图如图 4- 2 所示；图 4-2a/d 转换流程图4.4.5数据处理模块程序的编制数据处理模块主要是二进制数化十进制数程序和二进制化十进制时间程序，也就是把仪器测得的数据转化为最终显示的数据的程序，程序见附录。4.5 中断服务程序的编制第25页沥青高温软化试验仪的设计中断服务程序包括 键盘处理和数据显示等。所谓中断是指 cpu 在运行中，暂停现行程序的执行，而转去执行处理外界出现的某一事件的程序。待该处理程序执行完毕，cpu 再回到原来被中断的地方，继续执行下去。为实现中断功能而设计

38、的各种硬件和软件统称为中断系统。单片机的 cpu 在每一个机器周期末对中断标志采样，而在下一个机器周期对采样到的中断进行查询。如果有中断标志置位，则在查询周期内便会查询到，并按优先级进行中断处理。中断系统将控制程序转入相应的中断服务程序。下列条件中的任何一个都能封锁 cpu 对中断的响应：1）一个同级或高一级的中断在处理中2）现行的机器周期不是当前所执行指令的最后一个机器周期；3）当前正在执行的指令是返回（reti ）指令或对 ie 或 ip 寄存器进行读写指令。cpu 响应中 断时，先封锁同级和低 级的中断，并由硬件自 动清除中断标志。但不能清除串行口的中断标志，它们必须由用户软件清除。然后

39、在硬件的控制下，程序转向相应的向量入口地址，执行中断服务程序。硬件调用中断服务程序时，把程序计数器 pc 的内容压入堆栈，但不能自动保护程序状态字 psw 的内容。同时，把响应的中断服务程序的入口地址装入 pc。5 个中断服务程序的入口地址是：中断源 入口地址外部中断 0 0003h定时器 0 溢出 000bh外部中断 1 0013h定时器 1 溢出 001bh串行口中断 0023h通常在中断服务程序入口单元内，安排一条跳转指令，以跳转到用户的中断 服务 程序 入口 。中 断服务 程序 的最 后一 条指 令必 须是 中断返 回指 令reti 。cpu 执行完 成这条指 令后， 从堆 栈中弹 出

40、两个字 节内容 （断 点地址） 装入程序计数器 pc 中，cpu 就从原来 被中断 处重 新执行 被中断的程序。中断程序的程序段见附录。4.5.1 键盘处理模块程序的编制第26页沥青高温软化试验仪的设计这段程序用来启动仪器开始测试以及结束测试输出测试出的数据，具体程序段见附录。4.5.2 小数点显示模块程序的编制这段程序主要用来显示数据的小数点后的数据，这样就能使得测量到的数据精确到小数点以后一位。程序段如下：xs d: mov a,op4cjne a,#2,lp0sjmp lp 2lp0:cj ne a,#40h,lp1lp2:xch a,banl a,#0fehsjmp lp 3lp1:x

41、ch a,blp3:ret4.6程序的调试一般情况下，程序在编制完成后都需要对其进行编译和调试，以便修改程序 的语法错 误，还可以查看程序所能实现的功 能用来检 查其是 否满足要求。我 们使用的是 wave6000 工具， 它的项目开发流程和其 它软件项目的开发流程极其相似，为：1. 创建一个项目，从器件库中选择目标器件，配置工具设置；2. 用 c 语言或汇编语言创建程序，我们选用的是汇编语言；3. 用项目管理器生成你的应用；4. 修改源程序中的错误；5. 测试，连接应用。我们通过调试可一查看各模块的运行状况，数码管的显示状况等，经过多次的修改使我们的程序基本达到了任务书的要求。第27页沥青高

42、温软化试验仪的设计结论两个多月的时间过去了，从开始的对课题的一无所知到基本完成毕业设计沥青高温软化试验仪的设计，在这个阶段中我得到了太多太多。我此次设计的主要任务就是绘制出仪器本体的装配图、零件图及软件的编程。在设计过程中我们从多方面入手，设计出了几种控制方案，并发现几种方案都有各自的优缺点，在经过一段时间的翻阅资料和请教老师，我们最终选择了这种设计方案，这种设计方案的主要优点是在控制系统中避免了使用价格比较昂贵的硬件，而用软件来实现控制功能，并且把由于使用软件而带来的影响控制在允许范围之内。但是由于我们是第一次从事设计工作，经验不足加上时间的限制，不可能设计出完美的控制方案，还存在一些不足之

43、处，比如功能 还不够多 ，考虑的实际情况也太理想化，不 能妥善的 处理一 些紧急情况。所有的这些不足都需要在今后作进一步的改进，在不断的经验积累中完善该设备的控制系统设计方案。虽然目前国内有制造这种设备的技术，还处于初步阶段，加上我们国家对高速道路建设的投入越来越大，因此，不少业内人士预测该设备在十几年内都将会有巨大的市场，研究和实用价值都比较高，发展空间将会很大。第28页沥青高温软化试验仪的设计参考文献1 王福瑞等编著.单片微机测控系统设计大全.北京：北京航空航天大学出版社，20012 中华人民共和国标准公路工程沥青及沥青混合料试验规程.北京：人民交通出版社，20003 李伯成编著.基于 mcs- 51 单片机的嵌入式系统设计.北京：电子工业出版社，2004.74 尹勇著.单片机开发环境 uvision2 使用指南及 usb 固件编程与调试.北京：北京航空航天大学出