8x8点阵显示屏设计和8万吨年聚氯乙烯装置VC气相脱水工艺设计

PAGEPAGE18万吨/年聚氯乙烯PAGE1贵贵州大学本科课程设计报告第1页引言目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展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。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。

单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。一.课程设计目的(1)巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力；(2)培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；(3)过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。（4）了解数字钟的组成及工作原理.二．单片机发展历史：１．单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。

1.SCM即单片微型计算机（Single

Chip

Microcomputer）阶段，主要是寻求最贵贵州大学本科课程设计报告第2页佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。

2.MCU即微控制器（Micro

Controller

Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

单片机的发展

单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。

如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段

（1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS

–

48为代表。MCS

–

48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola

、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。

（2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS

–

48

基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS

–51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。

①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。

②CPU外围功能单元的集中管理模式。

③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。

④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。

（3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS

–

96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS

–

51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。

（4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。

贵贵州大学本科课程设计报告第3页２

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。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。

低功耗化

单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA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，即兆指令每秒），并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。

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处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、彩色电视机和录像机用的锁相电路等。

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贵贵州大学本科课程设计报告第4页成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP（One

Time

Programble）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。

随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将列强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS

–51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、

NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51可能最终形成事实上的标准MCU芯片。三.方案论证：1.模块选型：用LED点阵多方向显示2.模块方案选择：通过使用和连接型号为MATRIX-8*8-ORANGE的LED点阵显示器、型号为AT89C51的单片机以及8个电阻,3个电容，一个型号为ＣＲＹＳＴＡＬ的振荡器还有电源和接地来实现用LED点阵向左移位显示的虚拟电路。并且通过使用C语言编程来实现虚拟电路的正常运行3．AT89C51的单片机简介：

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。贵贵州大学本科课程设计报告第5页1．主要特性：

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

·寿命：1000写/擦循环

·数据保留时间：10年

·全静态工作：0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定

·128*8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源贵贵州大学本科课程设计报告第6页·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路2．管脚说明：

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：贵贵州大学本科课程设计报告第7页口管脚备选功能

P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0记时器0外部输入P3.5T1记时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于贵贵州大学本科课程设计报告第8页施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

3．振荡器特性：

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4．芯片擦除：

整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，典型产品有8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的89S51、已经停产的89C51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。

有些文献甚至也将8051泛指MCS-51系列单片机，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。贵贵州大学本科课程设计报告第9页其他的公司的51单片机产品都是和MCS-51内核兼容的产品而以。同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的，如ATMEL的89C51（已经停产）、89S51，PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（华邦）等，我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEL公司的AT89C51单片机，同时是在原基础上增强了许多特性，如时钟，更优秀的是由Flash（程序存储器的内容至少可以改写1000次）存储器取带了原来的ROM（一次性写入），AT89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。

四．详细硬件电路设计１．设计电路所用的软件介绍在本设计中所用的软件是Proteus，该软件是EDA工具软件。Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是ProteusLite可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—“TheRoutetoPCBCAD”。Proteus产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块：—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARESPCB设计。PROSPICE仿真器的一个扩展PROTEUSVSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型.》支持许多通用的微控制器，如PIC,AVR,HC11以及8051；》交互的装置模型包括：LED和LCD显示,RS232终端,通用键盘；》强大的调试工具；包括寄存器和存储器,断点和单步模式；》IARC-SPY和KeiluVision2等开发工具的源层调试；》应用特殊模型的DLL界面-提供有关元件库的全部文件。２.电路图设计贵贵州大学本科课程设计报告第10页电路中所用硬件：MATRIX-8*8-ORANGE的LED点阵显示器、AT89C51，8个电阻,3个电容，振荡器，电源和接地．AT89C51的XTAL1和XTAL2是接一个振荡器和电容，然后接地．RST接电容后电源,EA接电源．P2.．0~P2.．7连到LED点阵显示器的1~8接口，LED点阵的这８个口接8个40电阻，电阻在连到电源上。P0.0~P0.7端口输出位显码P2.0~P2.7端口输出字型码３.AT89C51接口电路设计根据AT89C51的P口功能和引脚图，使的AT89C51芯片如上图所示连接.４.LED点阵设计根据点阵发光规律：进制转换显示＇Ａ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x7c,0x12,0x11,0x12,0x7c,0x00显示＇Ｂ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00显示＇Ｃ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x22,0x00显示＇Ｄ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x7f,0x41,0x41,0x22,0x1c,0x00显示＇Ｅ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x41,0x00显示＇Ｆ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x7f,0x09,0x09,0x09,0x01,0x00显示＇Ｇ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x3e,0x41,0x49,0x49,0x7a,0x00显示＇Ｈ＇在点阵里用１６进制表示为0x00,0x00,0x7f,0x08,0x08,0x08,0x7f,0x00贵贵州大学本科课程设计报告第11页定义位显表引脚十六进制87654321P0.00xfe11111110P0.10xfd11111101P0.20xfb11111011P0.30xf711110111P0.40xef11101111P0.50xdf11011111P0.60xbf10111111P0.70x7f01111111五．系统软件设计１．所用编译软件介绍KeilC51是Keil公司针对80C51系列单芯片，在Windows平台上开发出的一套工具软件.，透过KeiluVision2的IDE(整合发展环境)，提供80C51汇编语言与C51语言的编辑、组译/连结、除错/模拟测试，并具备完善的项目管理系统(Project)，以及系统文件说明等功能。图2-x1显示KeilμVision2的功能结构，说明如下：μVision2IDE提供项目管理的整合作业环境，拥有编译、组译、连结等，建构项目的功能。提供各种厂牌型号80C51核心兼容单芯片系统的开发使用。C51提供ANSIC程序语言编译器(ANSICCompiler)；A51:提供8051汇编程序组译器(MacroAssembler)。在程序的连结时，提供ANSI标准链接库、LIB51链接库管理员，与RTX51实时操作系统。μVisionDebugger：有强大的除错工具和平行仿真系统。可执行单步执行，芯片内部缓存器、内存、输出入界面的实时监看功能贵贵州大学本科课程设计报告第12页图2-x1:KeilC51功能方块图项目窗口：项目窗口又可分为三种页面：{File}、{Regs}、{Books}。点选窗口下方的标示做页面的切换。在进入除错功能(debug)时，{Regs}会显示8051的缓存器状态、{Books}显示μVision2的在线操作说明书。{File}负责管理项目的所有档案，{File}又可分为三个层级―Target->Group->File，说明如下：Target：在此层级中，可以选择使用的芯片、频率频率与内存等装置的配置方式。在同一个项目中，可以拥有一个以上的”Target”。两个Target之间基本上可以共享相同的原始程序档案，但是可以各自有着不同的输出入设定或不同的装置，透过建立不同的Target，我们可以得到不同的输出程序版本。有关Target的选项设定，可在Target图标上按鼠标右键，在快速选单上点选[OptionsforTarget‘Target’]，显示[OptionsforTarget‘Target1’]对话框。

Vision2为了方便我们能容易地撰写兼容各式CPU的程序，特别在[OptionsforTarget‘Target1’]对话框中的装置数据库(DeviceDatabase)，准备了各式CPU的数据。只要我们决定了CPU的型号，μVision2就会自动将一切环境的参数(如CPU贵贵州大学本科课程设计报告第13页频率、内存配置…等等)设定好，无须使用者再操心了．KeilC51项目建立流程图２．主程序#include"reg51.h"#defineunsignedintvoiddelay(void){ inti; for(i=0;i<120;i++){;}／／延迟}voidmain(void){longinti,j;longintk;chardiscode[]={0x00,0x00,0x7c,0x12,0x11,0x12,0x7c,0x00,//A0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,//B0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x22,0x00,//C0x00,0x00,0x7f,0x41,0x41,0x22,0x1c,0x00,//D0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x41,0x00,//E0x00,0x00,0x7f,0x09,0x09,0x09,0x01,0x00,//F0x00,0x00,0x3e,0x41,0x49,0x49,0x7a,0x00,//G0x00,0x00,0x7f,0x08,0x08,0x08,0x7f,0x00,//H};／／定义字型码Ａ～Ｈintscancode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定义位显码0~7数组while(1)//循环显示字型;贵贵州大学本科课程设计报告第14页{for(i=0;i<64;i++) for(j=25;j>0;j--) for(k=0;k<8;k++){P0=scancode[k];P2=discode[i+k];delay();}}}３．定义延迟voiddelay(void){ inti; for(i=0;i<120;i++){;}／／延迟}４．控制位和显示位程序chardiscode[]={0x00,0x00,0x7c,0x12,0x11,0x12,0x7c,0x00,//A0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,//B0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x22,0x00,//C0x00,0x00,0x7f,0x41,0x41,0x22,0x1c,0x00,//D0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x41,0x00,//E0x00,0x00,0x7f,0x09,0x09,0x09,0x01,0x00,//F0x00,0x00,0x3e,0x41,0x49,0x49,0x7a,0x00,//G0x00,0x00,0x7f,0x08,0x08,0x08,0x7f,0x00,//H};／／定义字型码Ａ～Ｈintscancode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定义位显码0~7数组５.主程序流程图：编程编程装载键按下?YN显示结果贵贵州大学本科课程设计报告第１５页６．循环程序while(1)//循环显示字型;{for(i=0;i<64;i++) for(j=25;j>0;j--) for(k=0;k<8;k++){P0=scancode[k];P2=discode[i+k];delay();}}六．理论分析与计算１．理论设计分析为了实现Ａ～Ｈ的数字的往左移输出，首先我们要对控制位和显示位进行16进制的转换，通过对点阵显示器性能的了解，在点阵显示器上对每个数字进行了16进制的编码，在定义的过程中使用了从Ａ～Ｈ数字16进制跟随编码。其次使用了循环的编程，使得Ａ～Ｈ的数字往左移输出可以最终实现。做循环依次输出：while(1){for(i=0;i<64;i++) for(j=25;j>0;j--) for(k=0;k<8;k++){P0=scancode[k];P2=discode[i+k];delay();}}２.理论结论在对AT89C51熟练掌握,和对两个软件的了解和认识一般操作的情况下,和对在这两周的查阅资料知识储备,我想给实验里理论的结果是和预期的结果是一样的．七．测试1．调试程序贵贵州大学本科课程设计报告第１６页2．实验测试3.测试结果4．实验结果分析实验结果和理论结果是相互吻合的,在做实验前,我们的理论依据和理论设计是正确的,是符合逻辑的.八．本次课设的心得通过本次课程设计，让我更加了解了理论和实践相结合的重要性．让我在实际生活中看到的东西不会再感觉到那么奇怪．由于本次课程设计与我们的生活息息相关，因此格外感到有兴趣．这２周的学习让我个人感觉学单片机要先从硬件入手，因为知道了硬件，才知道了我们编程的目的。这里数电和摸电是要学好的，当然可以用学单片机的机会反过来学习它们。但是硬件是一定要懂的。而后是编程了，由于有Ｃ语言的基础，基本还是可以想出来的．多注意单片机的贵贵州大学本科课程设计报告第１７页外围接口，和他们的实现方法，因为不同的电路，编程是不一样的，即使他们的目的一样。在设计过程中虽然遇到了一些困难，在老师的帮助下，克服了，也成功了．虽然不是完全在自己的努力下完成的，但当那个结果出现在你的面前时，那种成就感是无法用语言描述的．毕竟那些辛苦与努力是没有白费的．九．附录１．硬件清单：MATRIX-8*8-ORANGE的LED点阵显示器、AT89C51，8个电阻,3个电容，振荡器，电源和接地．２．程序清单：#include"reg51.h"#defineunsignedintvoiddelay(void){ inti; for(i=0;i<120;i++){;}／／延迟}voidmain(void){longinti,j;longintk;chardiscode[]={0x00,0x00,0x7c,0x12,0x11,0x12,0x7c,0x00,//A0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,//B0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x22,0x00,//C0x00,0x00,0x7f,0x41,0x41,0x22,0x1c,0x00,//D0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x41,0x00,//E0x00,0x00,0x7f,0x09,0x09,0x09,0x01,0x00,//F0x00,0x00,0x3e,0x41,0x49,0x49,0x7a,0x00,//G0x00,0x00,0x7f,0x08,0x08,0x08,0x7f,0x00,//H};／／定义字型码Ａ～Ｈintscancode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定义位显码0~7数组while(1)//循环显示字型; {for(i=0;i<64;i++) for(j=25;j>0;j--) for(k=0;k<8;k++){P0=scancode[k];P2=discode[i+k];delay();}}}贵贵州大学本科课程设计报告第１８页３．参考文献＜＜单片机控制工程实践技术＞＞作者付家才化学工业出版社＜＜单片机课程设计实例指导＞＞作者张光飞北京航空航天大学出版社8万吨年聚氯乙烯装置VC气相脱水工艺设计第一章概述安徽氯碱化工集团公司“十一五”规划中，聚氯乙稀产品有很大的发展，其中一个发展阶段是：聚氯乙稀生产规模由目前的4万吨/年扩大到8万吨/年。本设计课题－聚氯乙稀装置VC气相脱水工艺,是这个大项目派生出来的一个子项目，所谓氯乙烯气相脱水工艺，就是氯乙烯在气相状态时利用降温减湿，固碱吸湿，硅胶等吸附氯乙烯中的水,进而来脱除氯乙烯中的水分。这一工艺中有固碱吸湿过程（即固碱干燥）。固碱干燥实质上是通过形成高浓度碱液，减小水在气相中的分压，来达到干燥目的。固碱不仅能吸湿脱水，而且能进一步除掉氯乙烯中夹带的微量氯化氢及铁，减轻酸腐蚀，延长设备的使用寿命，还能除掉从聚合过程中回收的氯乙烯中的微量活性分子。这样节能减少精馏塔中的自聚物，改善精馏操作状态，延长精馏操作周期，减少因精馏操作不良引起的停工时间和停工物料损失，从而氯乙烯单体的产量和质量。所以也可以这么说，VC气相脱水项目也是提高VC单体质量的项目，具有一定的操作价值和研究意义。1.1气体减湿技术概述气体减湿，即降低气体湿度，是一种属于热质传递过程的单元操作。在化工生产中，干燥操作所用的热气流在加热前常需经过减湿处理，以提高热能利用率；有些经过水冷的气体，也需经减湿处理才能进入下一过程。减湿常用的方法有：①吸附除湿。使气体与固体吸附剂接触，气体所含水汽被吸附后，湿度降低。选择适当吸附剂和操作流程，可将气体的湿度降得很低。吸附剂经再生后循环使用。此法用于湿度较小而除湿要求较高的场合。②吸收除湿。使湿气体与某些水汽平衡分压很低的液体接触，气体所含水汽被吸收而减湿。选择适当的吸收剂，可得到湿度很低的气体。吸收剂通常可以再生。常用的吸收剂有三甘醇(C6H14O4)、溴化锂、浓硫酸等。③压缩除湿。将气体压缩，因而提高了水汽分压，相应提高了露点，然后予以冷却，使水汽凝结而减湿。④冷却除湿。湿气体在间壁式换热器中冷却。当温度降至露点以下时，部分水汽凝结成水或霜，从而使气体减湿。根据所要求的减湿程度，冷却剂可用冷却水或各种冷冻盐水（见载冷剂）。此种减湿方法通常用于空调器或其他类似装置。这些装置的优点是性能稳定，使用方便；缺点是设备费用及操作费用都较高，低温时传热面结霜会使热阻（见传热过程）增加。⑤升温减湿。用间壁式换热器将气体加热，使气体相对湿度减小，可用于空气调节、通风等场合。若不允许温度升高，此法就不适用。⑥气液直接接触除湿。使气体直接与温度低于减湿后气体露点的液体接触，气体所含水汽被部分冷凝进入液相，气体得到减湿。此法虽不能得到湿度很低的气体，但其操作费用很低，特别适用于大量气体的减湿。在工业上，除减湿要求较高的场合外，一般应优先采用此法。1.2本设计VC气相脱水技术概况（1）降温减湿罗茨风机抽气柜中的VC，按规定流量送到冷却器，多余的VC通过FIC/401控制回流至VC气柜。规定流量的VC在冷却器中冷却到5℃。冷却下来的水由集水器收集，以备回收废水中的VC。已冷却到5（2）固碱吸湿含水量小于2500ppm的VC，进入固碱干燥器进一步除掉水份。此过程中放出热量，由﹣5℃冷媒水通过冷却盘管和冷却夹套换热带走。干燥器底部有60第二章物料衡算2.1物料衡算的已知条件2.1.1物料衡算的基础本设计、项目是8万吨/年聚氯乙烯大项目中的一个子项目，这个大项目的部分过程的物料消耗表见表2-1表2-18万吨/年聚氯乙烯项目的部分过程的物料消耗表Vc气柜VC气相脱水VC精馏VC聚合出:含水粗VC进:含水粗VC出:脱水粗VC进:脱水粗VC出:精VC进:精VC出:PVC年需求量kg/a8.455×1078.455×1078.413×1078.45×1078.080×1078.45×1078.000×107平均流量kg/h10.57×10310.57×10310.52×10310.57×10310.10×10310.10×10310.00×103过程消耗进料:出料为:1.005:1(粗VC含97%)进料:出料为:1.01:1进料:出料为:1.01:12.1.2气相脱水降温减湿，固碱吸湿过程工艺流程简图图2-1气相脱水降减湿固碱吸湿过程工艺流程图2.1.3物化数据氯乙烯分子量：62.5VC气柜中粗氯乙烯含量≥97%粗氯乙烯含乙炔＜3%（包括少量的N2和40℃氯乙烯临界温度156.5（142.0）℃临界压力55.0（52.5）大气压氯乙烯气体在5℃-47℃之间的平均黏度μ=110p=1.12210-6kgs/m247℃VC气体的黏度113p10℃VC气体的黏度95p2.1.4流程中物料工艺常数表2-2流程中物料参数表流程号123456主要物质VC（g）VC（g）VC（g）水（汽）VC（g）NaOH+水流量kg/h10.57×10310.57×10310.50×10312710.47×10341.06压力Mpa0.104？？0.1200.1150.117温度℃40？551010表中？表示需要通过工艺计算解决的量2.2VC气相冷却器物料衡算物料衡算总式：F=F1﹢F2﹢XH2O除其中：F为进入冷却器前的氯乙烯流量、F1为从冷却器出来后氯乙烯的流量、F2为冷凝水中含有的氯乙烯的量、XH2O除为通过冷却器除去的水分2.2.1冷却器示意图及已知条件（见图2-2）2.2.2冷却器降温减湿除水量XH2O除的估算根据理想混合气体中某组分的mol分数等于其分压数，做如下计算当t=40℃时，水的饱和蒸汽压为55.32mmHg=7.375106pa，设水的量物质的量为n40则有：所以n40℃=11.079k当t=5℃时，水的饱和蒸汽压为6.54mmHg=设水的量物质的量为n5则有：所以n5=1.2378kmol/h于是，冷却器的除水量XH2O除=X40-X5=（11.0769-1.2378）18=177kg/h图2-2冷却器已知条件示意图2.2.3冷却器的冷凝水带走的氯乙烯由氯乙烯在水中溶解度表查得：5℃∴177kg/h水带走的氯乙烯的量=156177103ml=27613103==1232.7mol/h=77kg/h2.2.4冷却器VC气相出口最低含水量X出预测X出==2103ppm冷却器VC气相出口含水量设计指标值定为2500ppm，根据上述的预测值，只要出口温度能稳定控制在5℃2.3固碱干燥器物料衡算2.3.1固碱干燥器示意条件图（见图2-3）2.3.2固碱干燥器固碱吸湿除水量X除的估算根据《氯乙烯生产问答》知50%固碱溶解的水蒸汽分压：10℃时0.5mmHg15℃时1.1mmHg20℃时2mmHg,在本工艺中，VC出固碱干燥器温度控制在10℃，则水的饱和蒸汽压为0.5mmHg=66.6pa=0.667设干燥器出口VC气相水的物质的量为nH2O则有：∴nH2O=0.09743kmol/h∴固碱吸湿除水量X除=X5-XH2O=(1.2378-0.09743)18=20.53kg/h2.3.3固碱干燥器排放烧碱溶液的量W∵烧碱溶液是以50%的水溶液排放∴溶液排放量=2.3.4固碱干燥器VC气相出口最低含水量X含预测=167ppm固碱干燥器VC气相出口含水量设计指标值定为≤600ppm,根据上述计算,只要固碱干燥器出口温度能稳定在10℃图2-3固碱干燥器已知条件示意图第三章热量衡算3.1热量衡算已知数据饱和指数K=VC气体平均比热Cp=0.22kcal/kg℃3.2氯乙烯经风机压缩温度计算按理想气体绝热过程考虑,有∴[4]其中,T－压缩后温度T1－压缩前温度已知:T1=313KP－压缩后压力已知:P=0.12MpaP1－压缩前压力已知:P1=0,104Mpa∴=即t=47℃3.3氯乙烯经冷却器的热量衡算3.3.1冷却器已知条件及示意图（见图3-1）3.3.2冷却器热负荷(1)冷却器中冷却热负荷(Q冷却)(Q冷却)=QVC﹢QH2O=WVCCP（VC）（T1-T2）﹢WH2OCP（H2O）（T1-T2）其中，WVC－氯乙烯气体流量（kg/h）WVC=10.57kg/hWH2O－水蒸汽流量（kg/h）WH2O=199.4kg/hCP（VC）－氯乙烯气体的平均比热CP（VC）=0.924KJ/kg℃CP（H2O）－水蒸汽的平均比热CP（H2O）=1.848KJ/kg℃T1－VC进冷却器的温度T1=47T2－VC出冷却器的温度T2=5∴Q冷却=10.57103kg/h0.924KJ/kg℃(47-5)℃﹢199.4kg/h1.85(47-5)℃=4.257105KJ/h图3-1冷却器热量衡算示意图图中？表示要通过热量衡算解决的量(2)冷却器的冷凝负荷（Q冷凝）Q冷凝=WH2OH汽化其中，WH2O－冷凝水的流量WH2O=177kg/hH汽化－水的平均汽化热H汽化=2440KJ/h∴Q冷凝=177kg/h2440KJ/h=4.319105KJ/h(3)冷却器的热负荷（Q）Q=Q冷却﹢Q冷却=4.257105kJ/h﹢4.319105kJ/h=8.576105kJ/h3.3.3冷媒水的流量（W冷）∵在忽略热损失的情况下，热流体放出的热量=冷流体吸收的热量∴Q=W冷CP（t1-t2）其中，W冷－冷媒水流量CP－冷媒水平均比热CP=3.15kJ/kg﹒℃t1－冷媒水进口温度t1=-5t2－冷媒水出口温度t2=0∴W冷=3.3.4对数平均温度差（△tm）∵T1=47℃T2=t1=0℃t2=△t1=47℃△t2=∴△tm==24℃3.3.5传热面积F（m2）的计算F=其中，Q－传热量Q=857600kJ/hK－总传热系数根据校验取K=63KJ/m2h℃△tm－对数平均温度差△tm=24∴F=3.4固碱干燥器热量衡算3.4.1固碱干燥器示意图及已知条件图3-2固碱干燥器条件示意图3.4.2固碱干燥器中VC气体的温升（△t）当VC气体进入固碱干燥器中，固碱会吸收VC气体中的水分，转化为50%的烧碱溶液，这一过程中，有两个问题需要考虑：一是水蒸汽的冷凝热（Q凝）；二是水溶解于烧碱所放出的溶解热（Q溶）。(!)水蒸汽的冷凝热Q凝Q凝=20.53kg/h2490.6kJ/h=51132.02k(2)水溶解于NaOH所放出的溶解热Q溶查《化工工艺设计手册》下册得NaOH溶解热△Hs=42756KJ/Kmol每小时溶解所放出的热量Q溶==21945kJ/h(3)VC气体温升固碱干燥器放出的热量：Q总=Q凝﹢Q溶=5113.02kJ/h﹢21495kJ/h=73075.8kJ/h∵Q总=WVCCp(vc)△t∴△t==7.5℃3.4.3冷媒水的流量W冷如果无冷却措施，则VC气体温度将升到t=12.5℃。但是工艺要求VC气体出口温度为10℃，这样就要求固碱干燥器要有冷却措施，把VC气体出口温度控制在10℃，如此Q=10.493103kg/h0.943kJ/kg（12.5-10）℃=24238.83kJ/h∵Q=W冷Cp（t2-t1）其中，W冷－冷媒水的流量Cp－冷媒水的平均比热Cp=4.2kJ/kg℃t2－冷媒水进口温度t2=-5t1－冷媒水出口温度t1=-2∴W冷=3.4.4平均温度差近似以并流传热计算。T1=12.5℃T2=t1=-5℃t2=△t2=17.5℃△t1=△tm=℃3.4.5固碱干燥器平均换热面积FF=其中，Q－传热量Q=24238.83kJ/hK－总穿热系数K=63kJ/m2h℃△tm－平均温度差△tm=14.6∴F=第四章设备的工艺计算和选型4.1氯乙烯冷却器工艺计算和选型4.1.1冷却器基本参数的选定根据《化工工艺设计手册》查得：列管式固定管板换热器基本参数和前面的物料，热量衡算数据基本相当，前面计算的换热面积为567.2m2，考虑生产中不稳定性的因素很多，所以放大一些余量，现选定的冷却器的基本参数如下：公称直径DN1000管程数I程管数（管长）801根（5000mm）换热面积（公称值）310m22（相同设备两台并联）换热管规格（材质）Φ252.5(碳钢)管程通道截面积0.2516m公称压力1.6Mpa安装形式立式4.1.2冷却器工艺接管尺寸（见图4-1）4.1.3冷却器气相入口流速u1和管程入口出流速u2（1）冷却器入口体积流量V由上述2.2章节“VC气相冷却器物料衡算”知道，冷却器气相入口为VC气体和饱和的水蒸汽的混合物，其摩尔流量为n=169.12Kmol/h﹢11.076Kmol/h=180.196Kmol/h。温度T为273﹢47=320K压力P=0.12Mpa按理想气体处理，则有：V==3996m3（2）冷却器入口流速u1（3）管程入口流速u2u2=图4-1冷却器接管尺寸示意图表4-1冷却器工艺接管表管口代号接管规格法兰密封面形式用途aPN6,DN250平面VC气相入口bPN6,DN100平面冷却水出口cPN6,DN250平面VC气相出口dPN6,DN50平面冷凝水出口ePN6,DN100平面冷却水出口（4）冷却器冷却水出口流速u3=（5）冷却器管程压力降△Pi计算公式[8]式中，－每程直管压降－每程回管压降－管程压力降结垢校正系数=1.4－壳程数=1－管程数=1∵其中，u的计算以平均温度℃下的体积流量计算。又∵相对粗糙度∴查得=0.047[8]∴=（91+19.5）×1.4×1×1=15.5N/m2（6）冷却器壳程压力降（）计算公式[8]式中－流过管束的压力降－流过折流板缺口的压力降－壳程压力降结垢校正系数取=1.15又管束压降流过折流板缺口的压力降式中，－折流板数目－横过管束中心线的管数，本冷却器为三角形排列的管束。（式中801为壳程的管子总数）B－折流板间距B=0.2mD－壳体内径D=1mu0－按壳程流通截面积为来计算所得到的壳程流速。∵∴F－管子排列形式对压力降的校正因素，本冷却器为三角形排列F=0.5f0－壳程流体摩擦因素当Re0＞500时，壳程Re0的求取，＞500∴=5448N/m2（7）换热总系数K①管内传热膜系数∵＞10000式中，－VC气体的比热查得=0.88KJ/kg℃－VC气体黏度查得=108p－VC气体导热系数=℃0.7＞Pr=1.22＜160管长和管径之比＞50对于气体可用下式计算传热膜系数即，式中，d－管子内径－VC气体导热系数n=0.3（流体被冷却）∴=∴②管外传热膜系数蕾诺数[8]式中，－当量直径（m）其中t=0.032md0=0.025m=0.02m－流速（m/s），管外流速可根据流体流过的最大截面积S计算，S=其中，h=0.2m（折流板间间距）D=1m（冷却器壳径）D0=0.025m（管外径）l=0.032（管间距）S=0.2×1×（1-0.025/0.032）=0.04375m∴③冷媒密度=1168kg/m3④冷媒黏度=∴管外有25%原缺形挡板，根据管壳式换热器壳程膜系数计算曲线[8]，可知当Re=1041时：取则即，∴⑤冷却器传热总系数K式中，==－管内侧污垢热阻=－管外侧污垢热阻=b－管壁厚度b=0.025m－管壁导热系数=162.54可kJ/∴=56.45kJ/和估算的总导热系数63KJ/相差不多（8）计算传热面积式中，Q－传热量Q=2857593.8kJ/K－总传热系数K=56.4556.45kJ/－对数平均温度差=24℃∴F=这个换热面积和热量衡算中估算的567.2m2相差的不是很多，所选的换热面积为740m2，保险系数=4.2固碱干燥器选型计算4.2.1固碱干燥器基本规格选定根据前述的物料衡算和热量衡算有：传热面积F=26.4m2，经查阅相关资料，以及前人的实践经验，又适当参考生产上的某些不稳定性因素和放大一些余量，我们选定的固碱干燥器的基本规格为：Φ120063004.2.2固碱干燥器结构尺寸图图4-2固碱干燥器结构示意图工艺接管规格表如下：表4-2固碱干燥器工艺接管表符号接管规格法兰密封面形式用途aPN6,DN250平面VC气相入口bPN6,DN250平面VC气相出口cPN6,DN500平面人空dPN6,DN50平面排液碱口ePN6,DN25平面60热水进口fPN6,DN25平面60热水出口g平面液面计开口hPN6,DN25平面-5冷水溶液进口iPN6,DN25平面-5冷水溶液出口jPN6,DN50平面-5冷水溶液进口kPN6,DN50平面-5冷水溶液出口4.2.3传热面积的校核夹套换热面积F1=盘管所盘圆的直径D=400mm，盘管与圈之间距离l=250mm，管子规格Φ32（不锈钢管共13圈，直管供热面积F=设计总供热面积F=F1+F2=13.6+2.1=15.7m因为设计供热面积F=15.7m2<26.4m2所以，单台干燥器是不能满足工艺要求的，因此，我们采用同样规格的干燥器两台并联，这样就满足了工艺要求。4.3集水器选型计算集水器是在流程中连续工作的，其下游的设备－VC回收器是间断工作的，并且设计为每四小时间断工作一次。4.3.1集水器有关物料的计算根据前2.2节“VC气相冷却器物料衡算”，集水器的进水量为177kg/h，这样4小时的进水量为1774=708kg。因此，集水器的容积V≥1m34.3.2集水器选型集水器结构尺寸如下图：图4-3集水器结构示意图容积V=，满足工艺要求工艺接管表：表4-3集水器工艺接管表符号接管规格法兰密封形式用途aPN6，DN50平面进水口bPN6，DN50平面出水口cPN6，DN25平面气相平衡口4.4VC回收器选型计算4.4.1VC回收器有关物料的计算①进入VC回收器的水中所溶解的VC的量进入VC回收器的水量，已知W=708kg进入VC回收器的水，在进入前水的状态为：压力P=0.12Mpa，温度t=5℃，根据氯乙烯在水中的溶解度与温度的关系[3]，得溶解度S=10gVC/1000g所以进入VC回收器的水中溶解的VC量WVC=70810=7080g②VC回收器操作条件以及回收器后废水中的VC量操作条件：温度70