本课题的来源及主要研究内容的结构安排.doc

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1、１．3本课题的来源及主要研究内容的结构安排1.3.1课题的来源本课题来源于四川省某天然气输配站的一个存储罐压力自动监控项目，用户要求当存储罐中的压力低于或高于设定的下限或上限压力值时，能启动报警程序进行声光报警，同时能通过步进电机来控制阀门，以实现自动调节储气罐中的压力，使之达到正常压力范围之内；除了这些控制功能外，用户还要求有人机交互，即通过按键可以设置储气罐中的压力范围参数，通过显示器能实时显示当前压力值及运行状况，便于数据记录与生产管理。2．主要研究内容的结构安排（1）在绪论中，主要描述了天然气利用及输配技术的现状。（2）第二章首先叙述

2、了设计一个测控系统的一般指导思想、原则与过程，然后根据这些原则及用户的功能要求，给出了本文所设计的天然气压力监控系统的总体设计方案。（3）第三章主要是进行天然气压力监控系统的硬件设计，首先简单介绍了MCS-51系列单片机的结构与原理，然后根据本应用系统的功能要求及应用特点，以8051为微处理器对本监控系统进行系统的扩展与外围电路的配置，从而满足系统功能设计的要求，同时考虑到今后系统的维修、扩展与改造，在硬件电路设计时留有一定的余量。（4）第四章主要是进行了天然气压力监控系统的软件设计，根据软件设计的设计思想与设计过程，给出了本监控系统的控制程

3、序流程图。（5）第五章主要是针对各种干扰因素，进行了系统抗干扰技术的论述，包括干扰源、软硬件抗干扰技术。（6）第六章给出了PCB设计的一般原则及注意事项，以设计出一块优秀的PCB板来保证应用系统稳定、可靠、连续地工作。第二章天然气压力监控系统的总体方案设计一个测控系统时，首先应根据具体的应用环境、用户的要求来制定总体设计方案，并论证方案的正确性，作出初步的评估；然后分别进行硬件和软件的具体设计工作。在硬件设计方面，要选用合适的单片机和其它外围器件，制成功能模板，以满足系统的各种需要；在软件设计方面，主要包括画出监控程序的总体流程图、划分功能模

4、块、按模块进行结构化程序设计。图2.1所示为一般的设计过程。总体方案设计确定功能选择处理器硬件电路设计硬件电路调试软件程序设计软件程序调试软硬联调系统总体性能测试满足要求？总结设计编制技术文件修改设计方案重新设计YN图2-1测控系统设计的流程框图§2．１单片机应用系统设计的指导思想与一般过程2.1.1总体设计指导思想在进行总体设计时，一般要考虑以下几点：1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则在硬件或软件设计时，应遵循从shzstour.com/整体到局部也即自顶向下的设计原则。它是把复杂的、难处理的问题，分为若干个较简单的、容易处理的问题，再

5、一个个地加以解决。开始时，设计人员根据系统和设计要求提出总任务并绘制硬件和软件总框图。然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务直接而且容易实现为止。这些低级子任务可用模块方法来实现，可以采用某些通用化的模块，也可以作为单独的实体进行设计和调试。并对它们进行各种试验和改进，直至能够最低的难度和最大的可靠性组成高一级的模块。将各种模块有机地集合起来便完成了原设计任务。2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计系统时不应盲目地追求复杂高级的方案。在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案。系统的造价

6、取决于研制成本和生产成本。研制成本只花费一次，就第一台样机而言，主要的花费在于系统设计、调试和软件研制，样机的硬件成本不是考虑的主要因素。当样机投稿生产时，生产数量越大，第一台产品的平均研制费用就越低。如果硬件成本比较低，生产量越大，造价就越低，在市场上就有竞争力。相反，当产量较小时，研制成本则决定了系统的造价，在这种情况下，宁可多花费一些硬件开支，也要尽量降低研制经费。在考虑经济性时，除造价外还应顾及系统的使用成本，即使用期间的维护费用、管理与培训费用等，必须综合考虑后才能看出真正的经济效果，从而作出选用方案的正确决策。3．可靠性要求所谓可

7、靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性指标除了可用完成功能的概率表示外，还可用平均无故障时间、故障率、失效率先或平均寿命等来表示。对于智能化测量控制系统来说，无论在原理上如何先进，在功能上如何全面，在精度上如何高级，如果可靠性差、故障频繁、不能正常运行，则该系统就没有使用价值，更谈不上生产中的经济效益。因此在设计过程中，对可靠性的考虑应贯穿于每一环节，采取各种措施提高系统的可靠性，以保证系统能长时间地稳定工作。对硬件而言，其器件质量的优劣和结构工艺是影响可靠性的主要因素，应合理地选择元器件和采用极限情况下试验的方法

8、。所谓合lzzepb.com/理地选择元器件是指在设计时对元器件的负载、速度、功耗、工作环境等技术参数应留有一定的安全量，并对元器件进行老化和筛选；极限情况下的试验