8x8點(diǎn)陣顯示屏設(shè)計(jì)和8萬噸年聚氯乙烯裝置VC氣相脫水工藝設(shè)計(jì)

PAGEPAGE18萬噸/年聚氯乙烯PAGE1貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第1頁(yè)引言目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

CMOS化

近年，由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達(dá)到LSTTL的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已在于TTL電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。

單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。一.課程設(shè)計(jì)目的(1)鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力；(2)培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力；(3)過對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。（4）了解數(shù)字鐘的組成及工作原理.二．單片機(jī)發(fā)展歷史：１．單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。

1.SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Single

Chip

Microcomputer）階段，主要是尋求最貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第2頁(yè)佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。

2.MCU即微控制器（Micro

Controller

Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。

Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。

3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。

單片機(jī)的發(fā)展

單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。自單片機(jī)誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。

如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段

（1）第一階段（1976-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控索階段。以Intel公司的MCS

–

48為代表。MCS

–

48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola

、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機(jī)片”一詞即由此而來。

（2）第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS

–

48

基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS

–51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。

①完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。

②CPU外圍功能單元的集中管理模式。

③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。

④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。

（3）第三階段（1982-1990）：8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS

–

96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著MCS

–

51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80C51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。

（4）第四階段（1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。

貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第3頁(yè)２

單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

CMOS化

近年，由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的TTL電路速度快，但功耗和芯片面積較大。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工藝。CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達(dá)到LSTTL的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已在于TTL電路。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。

低功耗化

單片機(jī)的功耗已從Ma級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在3~6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。

低電壓化

幾乎所有的單片機(jī)都有WAIT、STOP等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)1~2V。目前0.8V供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。

低噪聲與高可靠性

為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。

大容量化

以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB~4KB，RAM為64~128B。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi)ROM最大可達(dá)64KB，RAM最大為2KB。

高性能化

主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。現(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS（Million

Instruction

Per

Seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其I/O功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。

小容量、低價(jià)格化

與上述相反，以4位、8位機(jī)為中心的小容量、低價(jià)格化也是發(fā)展動(dòng)向之一。這類單片機(jī)的用途是把以往用數(shù)字邏輯集成電路組成的控制電路單片化，可廣泛用于家電產(chǎn)品。

外圍電路內(nèi)裝化

這也是單片機(jī)發(fā)展的主要方向。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內(nèi)。除了一般必須具有的CPU、ROM、RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶顯示驅(qū)動(dòng)器、彩色電視機(jī)和錄像機(jī)用的鎖相電路等。

串行擴(kuò)展技術(shù)

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，通用型單片機(jī)通過三總線結(jié)構(gòu)擴(kuò)展外圍器件貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第4頁(yè)成為單片機(jī)應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價(jià)位OTP（One

Time

Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是

I

C、SPI等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計(jì)得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。

隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將列強(qiáng)。在單片機(jī)家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS

–51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、

NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。專家認(rèn)為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。三.方案論證：1.模塊選型：用LED點(diǎn)陣多方向顯示2.模塊方案選擇：通過使用和連接型號(hào)為MATRIX-8*8-ORANGE的LED點(diǎn)陣顯示器、型號(hào)為AT89C51的單片機(jī)以及8個(gè)電阻,3個(gè)電容，一個(gè)型號(hào)為ＣＲＹＳＴＡＬ的振蕩器還有電源和接地來實(shí)現(xiàn)用LED點(diǎn)陣向左移位顯示的虛擬電路。并且通過使用C語言編程來實(shí)現(xiàn)虛擬電路的正常運(yùn)行3．AT89C51的單片機(jī)簡(jiǎn)介：

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第5頁(yè)1．主要特性：

·與MCS-51兼容

·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器

·壽命：1000寫/擦循環(huán)

·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年

·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz

·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定

·128*8位內(nèi)部RAM

·32可編程I/O線

·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

·5個(gè)中斷源貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第6頁(yè)·可編程串行通道

·低功耗的閑置和掉電模式

·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2．管腳說明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第7頁(yè)口管腳備選功能

P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0記時(shí)器0外部輸入P3.5T1記時(shí)器1外部輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。

/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第8頁(yè)施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

3．振蕩器特性：

XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4．芯片擦除：

整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。

此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。

MCS-51單片機(jī)是美國(guó)INTE公司于1980年推出的產(chǎn)品，典型產(chǎn)品有8031（內(nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，實(shí)際使用方面已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰）和8751等通用產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51內(nèi)核系列兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品（比如目前流行的89S51、已經(jīng)停產(chǎn)的89C51等），各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。

有些文獻(xiàn)甚至也將8051泛指MCS-51系列單片機(jī)，8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51單片機(jī)影響極深遠(yuǎn)，許多公司都推出了兼容系列單片機(jī)，就是說MCS-51內(nèi)核實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)8位單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第9頁(yè)其他的公司的51單片機(jī)產(chǎn)品都是和MCS-51內(nèi)核兼容的產(chǎn)品而以。同樣的一段程序，在各個(gè)單片機(jī)廠家的硬件上運(yùn)行的結(jié)果都是一樣的，如ATMEL的89C51（已經(jīng)停產(chǎn)）、89S51，PHILIPS（菲利浦），和WINBOND（華邦）等，我們常說的已經(jīng)停產(chǎn)的89C51指的是ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)，同時(shí)是在原基礎(chǔ)上增強(qiáng)了許多特性，如時(shí)鐘，更優(yōu)秀的是由Flash（程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容至少可以改寫1000次）存儲(chǔ)器取帶了原來的ROM（一次性寫入），AT89C51的性能相對(duì)于8051已經(jīng)算是非常優(yōu)越的了。

四．詳細(xì)硬件電路設(shè)計(jì)１．設(shè)計(jì)電路所用的軟件介紹在本設(shè)計(jì)中所用的軟件是Proteus，該軟件是EDA工具軟件。Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，Proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境！尤其重要的是ProteusLite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好的效果；功能最強(qiáng)的Proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠。Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被《電子世界》在其對(duì)PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品—“TheRoutetoPCBCAD”。Proteus產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的VSM技術(shù),用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其功能模塊：—個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARESPCB設(shè)計(jì)。PROSPICE仿真器的一個(gè)擴(kuò)展PROTEUSVSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型.》支持許多通用的微控制器，如PIC,AVR,HC11以及8051；》交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤；》強(qiáng)大的調(diào)試工具；包括寄存器和存儲(chǔ)器,斷點(diǎn)和單步模式；》IARC-SPY和KeiluVision2等開發(fā)工具的源層調(diào)試；》應(yīng)用特殊模型的DLL界面-提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件。２.電路圖設(shè)計(jì)貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第10頁(yè)電路中所用硬件：MATRIX-8*8-ORANGE的LED點(diǎn)陣顯示器、AT89C51，8個(gè)電阻,3個(gè)電容，振蕩器，電源和接地．AT89C51的XTAL1和XTAL2是接一個(gè)振蕩器和電容，然后接地．RST接電容后電源,EA接電源．P2.．0~P2.．7連到LED點(diǎn)陣顯示器的1~8接口，LED點(diǎn)陣的這８?jìng)€(gè)口接8個(gè)40電阻，電阻在連到電源上。P0.0~P0.7端口輸出位顯碼P2.0~P2.7端口輸出字型碼３.AT89C51接口電路設(shè)計(jì)根據(jù)AT89C51的P口功能和引腳圖，使的AT89C51芯片如上圖所示連接.４.LED點(diǎn)陣設(shè)計(jì)根據(jù)點(diǎn)陣發(fā)光規(guī)律：進(jìn)制轉(zhuǎn)換顯示＇Ａ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x7c,0x12,0x11,0x12,0x7c,0x00顯示＇Ｂ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00顯示＇Ｃ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x22,0x00顯示＇Ｄ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x7f,0x41,0x41,0x22,0x1c,0x00顯示＇Ｅ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x7f,0x49,0x49,0x49,0x41,0x00顯示＇Ｆ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x7f,0x09,0x09,0x09,0x01,0x00顯示＇Ｇ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x3e,0x41,0x49,0x49,0x7a,0x00顯示＇Ｈ＇在點(diǎn)陣?yán)镉茫保哆M(jìn)制表示為0x00,0x00,0x7f,0x08,0x08,0x08,0x7f,0x00貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第11頁(yè)定義位顯表引腳十六進(jìn)制87654321P0.00xfe11111110P0.10xfd11111101P0.20xfb11111011P0.30xf711110111P0.40xef11101111P0.50xdf11011111P0.60xbf10111111P0.70x7f01111111五．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)１．所用編譯軟件介紹KeilC51是Keil公司針對(duì)80C51系列單芯片，在Windows平臺(tái)上開發(fā)出的一套工具軟件.，透過KeiluVision2的IDE(整合發(fā)展環(huán)境)，提供80C51匯編語言與C51語言的編輯、組譯/連結(jié)、除錯(cuò)/模擬測(cè)試，并具備完善的項(xiàng)目管理系統(tǒng)(Project)，以及系統(tǒng)文件說明等功能。圖2-x1顯示KeilμVision2的功能結(jié)構(gòu)，說明如下：μVision2IDE提供項(xiàng)目管理的整合作業(yè)環(huán)境，擁有編譯、組譯、連結(jié)等，建構(gòu)項(xiàng)目的功能。提供各種廠牌型號(hào)80C51核心兼容單芯片系統(tǒng)的開發(fā)使用。C51提供ANSIC程序語言編譯器(ANSICCompiler)；A51:提供8051匯編程序組譯器(MacroAssembler)。在程序的連結(jié)時(shí)，提供ANSI標(biāo)準(zhǔn)鏈接庫(kù)、LIB51鏈接庫(kù)管理員，與RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。μVisionDebugger：有強(qiáng)大的除錯(cuò)工具和平行仿真系統(tǒng)?？蓤?zhí)行單步執(zhí)行，芯片內(nèi)部緩存器、內(nèi)存、輸出入界面的實(shí)時(shí)監(jiān)看功能貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第12頁(yè)圖2-x1:KeilC51功能方塊圖項(xiàng)目窗口：項(xiàng)目窗口又可分為三種頁(yè)面：{File}、{Regs}、{Books}。點(diǎn)選窗口下方的標(biāo)示做頁(yè)面的切換。在進(jìn)入除錯(cuò)功能(debug)時(shí)，{Regs}會(huì)顯示8051的緩存器狀態(tài)、{Books}顯示μVision2的在線操作說明書。{File}負(fù)責(zé)管理項(xiàng)目的所有檔案，{File}又可分為三個(gè)層級(jí)―Target->Group->File，說明如下：Target：在此層級(jí)中，可以選擇使用的芯片、頻率頻率與內(nèi)存等裝置的配置方式。在同一個(gè)項(xiàng)目中，可以擁有一個(gè)以上的”Target”。兩個(gè)Target之間基本上可以共享相同的原始程序檔案，但是可以各自有著不同的輸出入設(shè)定或不同的裝置，透過建立不同的Target，我們可以得到不同的輸出程序版本。有關(guān)Target的選項(xiàng)設(shè)定，可在Target圖標(biāo)上按鼠標(biāo)右鍵，在快速選單上點(diǎn)選[OptionsforTarget‘Target’]，顯示[OptionsforTarget‘Target1’]對(duì)話框。

Vision2為了方便我們能容易地撰寫兼容各式CPU的程序，特別在[OptionsforTarget‘Target1’]對(duì)話框中的裝置數(shù)據(jù)庫(kù)(DeviceDatabase)，準(zhǔn)備了各式CPU的數(shù)據(jù)。只要我們決定了CPU的型號(hào)，μVision2就會(huì)自動(dòng)將一切環(huán)境的參數(shù)(如CPU貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第13頁(yè)頻率、內(nèi)存配置…等等)設(shè)定好，無須使用者再操心了．KeilC51項(xiàng)目建立流程圖２．主程序#include"reg51.h"#defineunsignedintvoiddelay(void){ inti; for(i=0;i<120;i++){;}／／延遲}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};／／定義字型碼Ａ～Ｈintscancode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定義位顯碼0~7數(shù)組while(1)//循環(huán)顯示字型;貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第14頁(yè){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．定義延遲voiddelay(void){ inti; for(i=0;i<120;i++){;}／／延遲}４．控制位和顯示位程序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};／／定義字型碼Ａ～Ｈintscancode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定義位顯碼0~7數(shù)組５.主程序流程圖：編程編程裝載鍵按下?YN顯示結(jié)果貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第１５頁(yè)６．循環(huán)程序while(1)//循環(huán)顯示字型;{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．理論分析與計(jì)算１．理論設(shè)計(jì)分析為了實(shí)現(xiàn)Ａ～Ｈ的數(shù)字的往左移輸出，首先我們要對(duì)控制位和顯示位進(jìn)行16進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，通過對(duì)點(diǎn)陣顯示器性能的了解，在點(diǎn)陣顯示器上對(duì)每個(gè)數(shù)字進(jìn)行了16進(jìn)制的編碼，在定義的過程中使用了從Ａ～Ｈ數(shù)字16進(jìn)制跟隨編碼。其次使用了循環(huán)的編程，使得Ａ～Ｈ的數(shù)字往左移輸出可以最終實(shí)現(xiàn)。做循環(huán)依次輸出：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.理論結(jié)論在對(duì)AT89C51熟練掌握,和對(duì)兩個(gè)軟件的了解和認(rèn)識(shí)一般操作的情況下,和對(duì)在這兩周的查閱資料知識(shí)儲(chǔ)備,我想給實(shí)驗(yàn)里理論的結(jié)果是和預(yù)期的結(jié)果是一樣的．七．測(cè)試1．調(diào)試程序貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第１６頁(yè)2．實(shí)驗(yàn)測(cè)試3.測(cè)試結(jié)果4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果是相互吻合的,在做實(shí)驗(yàn)前,我們的理論依據(jù)和理論設(shè)計(jì)是正確的,是符合邏輯的.八．本次課設(shè)的心得通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我更加了解了理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性．讓我在實(shí)際生活中看到的東西不會(huì)再感覺到那么奇怪．由于本次課程設(shè)計(jì)與我們的生活息息相關(guān)，因此格外感到有興趣．這２周的學(xué)習(xí)讓我個(gè)人感覺學(xué)單片機(jī)要先從硬件入手，因?yàn)橹懒擞布?，才知道了我們編程的目的。這里數(shù)電和摸電是要學(xué)好的，當(dāng)然可以用學(xué)單片機(jī)的機(jī)會(huì)反過來學(xué)習(xí)它們。但是硬件是一定要懂的。而后是編程了，由于有Ｃ語言的基礎(chǔ)，基本還是可以想出來的．多注意單片機(jī)的貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第１７頁(yè)外圍接口，和他們的實(shí)現(xiàn)方法，因?yàn)椴煌碾娐?，編程是不一樣的，即使他們的目的一樣。在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些困難，在老師的幫助下，克服了，也成功了．雖然不是完全在自己的努力下完成的，但當(dāng)那個(gè)結(jié)果出現(xiàn)在你的面前時(shí)，那種成就感是無法用語言描述的．畢竟那些辛苦與努力是沒有白費(fèi)的．九．附錄１．硬件清單：MATRIX-8*8-ORANGE的LED點(diǎn)陣顯示器、AT89C51，8個(gè)電阻,3個(gè)電容，振蕩器，電源和接地．２．程序清單：#include"reg51.h"#defineunsignedintvoiddelay(void){ inti; for(i=0;i<120;i++){;}／／延遲}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};／／定義字型碼Ａ～Ｈintscancode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//定義位顯碼0~7數(shù)組while(1)//循環(huán)顯示字型; {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();}}}貴貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告第１８頁(yè)３．參考文獻(xiàn)＜＜單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)＞＞作者付家才化學(xué)工業(yè)出版社＜＜單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)＞＞作者張光飛北京航空航天大學(xué)出版社8萬噸年聚氯乙烯裝置VC氣相脫水工藝設(shè)計(jì)第一章概述安徽氯堿化工集團(tuán)公司“十一五”規(guī)劃中，聚氯乙稀產(chǎn)品有很大的發(fā)展，其中一個(gè)發(fā)展階段是：聚氯乙稀生產(chǎn)規(guī)模由目前的4萬噸/年擴(kuò)大到8萬噸/年。本設(shè)計(jì)課題－聚氯乙稀裝置VC氣相脫水工藝,是這個(gè)大項(xiàng)目派生出來的一個(gè)子項(xiàng)目，所謂氯乙烯氣相脫水工藝，就是氯乙烯在氣相狀態(tài)時(shí)利用降溫減濕，固堿吸濕，硅膠等吸附氯乙烯中的水,進(jìn)而來脫除氯乙烯中的水分。這一工藝中有固堿吸濕過程（即固堿干燥）。固堿干燥實(shí)質(zhì)上是通過形成高濃度堿液，減小水在氣相中的分壓，來達(dá)到干燥目的。固堿不僅能吸濕脫水，而且能進(jìn)一步除掉氯乙烯中夾帶的微量氯化氫及鐵，減輕酸腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，還能除掉從聚合過程中回收的氯乙烯中的微量活性分子。這樣節(jié)能減少精餾塔中的自聚物，改善精餾操作狀態(tài)，延長(zhǎng)精餾操作周期，減少因精餾操作不良引起的停工時(shí)間和停工物料損失，從而氯乙烯單體的產(chǎn)量和質(zhì)量。所以也可以這么說，VC氣相脫水項(xiàng)目也是提高VC單體質(zhì)量的項(xiàng)目，具有一定的操作價(jià)值和研究意義。1.1氣體減濕技術(shù)概述氣體減濕，即降低氣體濕度，是一種屬于熱質(zhì)傳遞過程的單元操作。在化工生產(chǎn)中，干燥操作所用的熱氣流在加熱前常需經(jīng)過減濕處理，以提高熱能利用率；有些經(jīng)過水冷的氣體，也需經(jīng)減濕處理才能進(jìn)入下一過程。減濕常用的方法有：①吸附除濕。使氣體與固體吸附劑接觸，氣體所含水汽被吸附后，濕度降低。選擇適當(dāng)吸附劑和操作流程，可將氣體的濕度降得很低。吸附劑經(jīng)再生后循環(huán)使用。此法用于濕度較小而除濕要求較高的場(chǎng)合。②吸收除濕。使?jié)駳怏w與某些水汽平衡分壓很低的液體接觸，氣體所含水汽被吸收而減濕。選擇適當(dāng)?shù)奈談?，可得到濕度很低的氣體。吸收劑通?？梢栽偕?。常用的吸收劑有三甘醇(C6H14O4)、溴化鋰、濃硫酸等。③壓縮除濕。將氣體壓縮，因而提高了水汽分壓，相應(yīng)提高了露點(diǎn)，然后予以冷卻，使水汽凝結(jié)而減濕。④冷卻除濕。濕氣體在間壁式換熱器中冷卻。當(dāng)溫度降至露點(diǎn)以下時(shí)，部分水汽凝結(jié)成水或霜，從而使氣體減濕。根據(jù)所要求的減濕程度，冷卻劑可用冷卻水或各種冷凍鹽水（見載冷劑）。此種減濕方法通常用于空調(diào)器或其他類似裝置。這些裝置的優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定，使用方便；缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用及操作費(fèi)用都較高，低溫時(shí)傳熱面結(jié)霜會(huì)使熱阻（見傳熱過程）增加。⑤升溫減濕。用間壁式換熱器將氣體加熱，使氣體相對(duì)濕度減小，可用于空氣調(diào)節(jié)、通風(fēng)等場(chǎng)合。若不允許溫度升高，此法就不適用。⑥氣液直接接觸除濕。使氣體直接與溫度低于減濕后氣體露點(diǎn)的液體接觸，氣體所含水汽被部分冷凝進(jìn)入液相，氣體得到減濕。此法雖不能得到濕度很低的氣體，但其操作費(fèi)用很低，特別適用于大量氣體的減濕。在工業(yè)上，除減濕要求較高的場(chǎng)合外，一般應(yīng)優(yōu)先采用此法。1.2本設(shè)計(jì)VC氣相脫水技術(shù)概況（1）降溫減濕羅茨風(fēng)機(jī)抽氣柜中的VC，按規(guī)定流量送到冷卻器，多余的VC通過FIC/401控制回流至VC氣柜。規(guī)定流量的VC在冷卻器中冷卻到5℃。冷卻下來的水由集水器收集，以備回收廢水中的VC。已冷卻到5（2）固堿吸濕含水量小于2500ppm的VC，進(jìn)入固堿干燥器進(jìn)一步除掉水份。此過程中放出熱量，由﹣5℃冷媒水通過冷卻盤管和冷卻夾套換熱帶走。干燥器底部有60第二章物料衡算2.1物料衡算的已知條件2.1.1物料衡算的基礎(chǔ)本設(shè)計(jì)、項(xiàng)目是8萬噸/年聚氯乙烯大項(xiàng)目中的一個(gè)子項(xiàng)目，這個(gè)大項(xiàng)目的部分過程的物料消耗表見表2-1表2-18萬噸/年聚氯乙烯項(xiàng)目的部分過程的物料消耗表Vc氣柜VC氣相脫水VC精餾VC聚合出:含水粗VC進(jìn):含水粗VC出:脫水粗VC進(jìn):脫水粗VC出:精VC進(jìn):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過程消耗進(jìn)料:出料為:1.005:1(粗VC含97%)進(jìn)料:出料為:1.01:1進(jìn)料:出料為:1.01:12.1.2氣相脫水降溫減濕，固堿吸濕過程工藝流程簡(jiǎn)圖圖2-1氣相脫水降減濕固堿吸濕過程工藝流程圖2.1.3物化數(shù)據(jù)氯乙烯分子量：62.5VC氣柜中粗氯乙烯含量≥97%粗氯乙烯含乙炔＜3%（包括少量的N2和40℃氯乙烯臨界溫度156.5（142.0）℃臨界壓力55.0（52.5）大氣壓氯乙烯氣體在5℃-47℃之間的平均黏度μ=110p=1.12210-6kgs/m247℃VC氣體的黏度113p10℃VC氣體的黏度95p2.1.4流程中物料工藝常數(shù)表2-2流程中物料參數(shù)表流程號(hào)123456主要物質(zhì)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壓力Mpa0.104？？0.1200.1150.117溫度℃40？551010表中？表示需要通過工藝計(jì)算解決的量2.2VC氣相冷卻器物料衡算物料衡算總式：F=F1﹢F2﹢XH2O除其中：F為進(jìn)入冷卻器前的氯乙烯流量、F1為從冷卻器出來后氯乙烯的流量、F2為冷凝水中含有的氯乙烯的量、XH2O除為通過冷卻器除去的水分2.2.1冷卻器示意圖及已知條件（見圖2-2）2.2.2冷卻器降溫減濕除水量XH2O除的估算根據(jù)理想混合氣體中某組分的mol分?jǐn)?shù)等于其分壓數(shù)，做如下計(jì)算當(dāng)t=40℃時(shí)，水的飽和蒸汽壓為55.32mmHg=7.375106pa，設(shè)水的量物質(zhì)的量為n40則有：所以n40℃=11.079k當(dāng)t=5℃時(shí)，水的飽和蒸汽壓為6.54mmHg=設(shè)水的量物質(zhì)的量為n5則有：所以n5=1.2378kmol/h于是，冷卻器的除水量XH2O除=X40-X5=（11.0769-1.2378）18=177kg/h圖2-2冷卻器已知條件示意圖2.2.3冷卻器的冷凝水帶走的氯乙烯由氯乙烯在水中溶解度表查得：5℃∴177kg/h水帶走的氯乙烯的量=156177103ml=27613103==1232.7mol/h=77kg/h2.2.4冷卻器VC氣相出口最低含水量X出預(yù)測(cè)X出==2103ppm冷卻器VC氣相出口含水量設(shè)計(jì)指標(biāo)值定為2500ppm，根據(jù)上述的預(yù)測(cè)值，只要出口溫度能穩(wěn)定控制在5℃2.3固堿干燥器物料衡算2.3.1固堿干燥器示意條件圖（見圖2-3）2.3.2固堿干燥器固堿吸濕除水量X除的估算根據(jù)《氯乙烯生產(chǎn)問答》知50%固堿溶解的水蒸汽分壓：10℃時(shí)0.5mmHg15℃時(shí)1.1mmHg20℃時(shí)2mmHg,在本工藝中，VC出固堿干燥器溫度控制在10℃，則水的飽和蒸汽壓為0.5mmHg=66.6pa=0.667設(shè)干燥器出口VC氣相水的物質(zhì)的量為nH2O則有：∴nH2O=0.09743kmol/h∴固堿吸濕除水量X除=X5-XH2O=(1.2378-0.09743)18=20.53kg/h2.3.3固堿干燥器排放燒堿溶液的量W∵燒堿溶液是以50%的水溶液排放∴溶液排放量=2.3.4固堿干燥器VC氣相出口最低含水量X含預(yù)測(cè)=167ppm固堿干燥器VC氣相出口含水量設(shè)計(jì)指標(biāo)值定為≤600ppm,根據(jù)上述計(jì)算,只要固堿干燥器出口溫度能穩(wěn)定在10℃圖2-3固堿干燥器已知條件示意圖第三章熱量衡算3.1熱量衡算已知數(shù)據(jù)飽和指數(shù)K=VC氣體平均比熱Cp=0.22kcal/kg℃3.2氯乙烯經(jīng)風(fēng)機(jī)壓縮溫度計(jì)算按理想氣體絕熱過程考慮,有∴[4]其中,T－壓縮后溫度T1－壓縮前溫度已知:T1=313KP－壓縮后壓力已知:P=0.12MpaP1－壓縮前壓力已知:P1=0,104Mpa∴=即t=47℃3.3氯乙烯經(jīng)冷卻器的熱量衡算3.3.1冷卻器已知條件及示意圖（見圖3-1）3.3.2冷卻器熱負(fù)荷(1)冷卻器中冷卻熱負(fù)荷(Q冷卻)(Q冷卻)=QVC﹢QH2O=WVCCP（VC）（T1-T2）﹢WH2OCP（H2O）（T1-T2）其中，WVC－氯乙烯氣體流量（kg/h）WVC=10.57kg/hWH2O－水蒸汽流量（kg/h）WH2O=199.4kg/hCP（VC）－氯乙烯氣體的平均比熱CP（VC）=0.924KJ/kg℃CP（H2O）－水蒸汽的平均比熱CP（H2O）=1.848KJ/kg℃T1－VC進(jìn)冷卻器的溫度T1=47T2－VC出冷卻器的溫度T2=5∴Q冷卻=10.57103kg/h0.924KJ/kg℃(47-5)℃﹢199.4kg/h1.85(47-5)℃=4.257105KJ/h圖3-1冷卻器熱量衡算示意圖圖中？表示要通過熱量衡算解決的量(2)冷卻器的冷凝負(fù)荷（Q冷凝）Q冷凝=WH2OH汽化其中，WH2O－冷凝水的流量WH2O=177kg/hH汽化－水的平均汽化熱H汽化=2440KJ/h∴Q冷凝=177kg/h2440KJ/h=4.319105KJ/h(3)冷卻器的熱負(fù)荷（Q）Q=Q冷卻﹢Q冷卻=4.257105kJ/h﹢4.319105kJ/h=8.576105kJ/h3.3.3冷媒水的流量（W冷）∵在忽略熱損失的情況下，熱流體放出的熱量=冷流體吸收的熱量∴Q=W冷CP（t1-t2）其中，W冷－冷媒水流量CP－冷媒水平均比熱CP=3.15kJ/kg﹒℃t1－冷媒水進(jìn)口溫度t1=-5t2－冷媒水出口溫度t2=0∴W冷=3.3.4對(duì)數(shù)平均溫度差（△tm）∵T1=47℃T2=t1=0℃t2=△t1=47℃△t2=∴△tm==24℃3.3.5傳熱面積F（m2）的計(jì)算F=其中，Q－傳熱量Q=857600kJ/hK－總傳熱系數(shù)根據(jù)校驗(yàn)取K=63KJ/m2h℃△tm－對(duì)數(shù)平均溫度差△tm=24∴F=3.4固堿干燥器熱量衡算3.4.1固堿干燥器示意圖及已知條件圖3-2固堿干燥器條件示意圖3.4.2固堿干燥器中VC氣體的溫升（△t）當(dāng)VC氣體進(jìn)入固堿干燥器中，固堿會(huì)吸收VC氣體中的水分，轉(zhuǎn)化為50%的燒堿溶液，這一過程中，有兩個(gè)問題需要考慮：一是水蒸汽的冷凝熱（Q凝）；二是水溶解于燒堿所放出的溶解熱（Q溶）。(!)水蒸汽的冷凝熱Q凝Q凝=20.53kg/h2490.6kJ/h=51132.02k(2)水溶解于NaOH所放出的溶解熱Q溶查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》下冊(cè)得NaOH溶解熱△Hs=42756KJ/Kmol每小時(shí)溶解所放出的熱量Q溶==21945kJ/h(3)VC氣體溫升固堿干燥器放出的熱量：Q總=Q凝﹢Q溶=5113.02kJ/h﹢21495kJ/h=73075.8kJ/h∵Q總=WVCCp(vc)△t∴△t==7.5℃3.4.3冷媒水的流量W冷如果無冷卻措施，則VC氣體溫度將升到t=12.5℃。但是工藝要求VC氣體出口溫度為10℃，這樣就要求固堿干燥器要有冷卻措施，把VC氣體出口溫度控制在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－冷媒水的平均比熱Cp=4.2kJ/kg℃t2－冷媒水進(jìn)口溫度t2=-5t1－冷媒水出口溫度t1=-2∴W冷=3.4.4平均溫度差近似以并流傳熱計(jì)算。T1=12.5℃T2=t1=-5℃t2=△t2=17.5℃△t1=△tm=℃3.4.5固堿干燥器平均換熱面積FF=其中，Q－傳熱量Q=24238.83kJ/hK－總穿熱系數(shù)K=63kJ/m2h℃△tm－平均溫度差△tm=14.6∴F=第四章設(shè)備的工藝計(jì)算和選型4.1氯乙烯冷卻器工藝計(jì)算和選型4.1.1冷卻器基本參數(shù)的選定根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得：列管式固定管板換熱器基本參數(shù)和前面的物料，熱量衡算數(shù)據(jù)基本相當(dāng)，前面計(jì)算的換熱面積為567.2m2，考慮生產(chǎn)中不穩(wěn)定性的因素很多，所以放大一些余量，現(xiàn)選定的冷卻器的基本參數(shù)如下：公稱直徑DN1000管程數(shù)I程管數(shù)（管長(zhǎng)）801根（5000mm）換熱面積（公稱值）310m22（相同設(shè)備兩臺(tái)并聯(lián)）換熱管規(guī)格（材質(zhì)）Φ252.5(碳鋼)管程通道截面積0.2516m公稱壓力1.6Mpa安裝形式立式4.1.2冷卻器工藝接管尺寸（見圖4-1）4.1.3冷卻器氣相入口流速u1和管程入口出流速u2（1）冷卻器入口體積流量V由上述2.2章節(jié)“VC氣相冷卻器物料衡算”知道，冷卻器氣相入口為VC氣體和飽和的水蒸汽的混合物，其摩爾流量為n=169.12Kmol/h﹢11.076Kmol/h=180.196Kmol/h。溫度T為273﹢47=320K壓力P=0.12Mpa按理想氣體處理，則有：V==3996m3（2）冷卻器入口流速u1（3）管程入口流速u2u2=圖4-1冷卻器接管尺寸示意圖表4-1冷卻器工藝接管表管口代號(hào)接管規(guī)格法蘭密封面形式用途aPN6,DN250平面VC氣相入口bPN6,DN100平面冷卻水出口cPN6,DN250平面VC氣相出口dPN6,DN50平面冷凝水出口ePN6,DN100平面冷卻水出口（4）冷卻器冷卻水出口流速u3=（5）冷卻器管程壓力降△Pi計(jì)算公式[8]式中，－每程直管壓降－每程回管壓降－管程壓力降結(jié)垢校正系數(shù)=1.4－殼程數(shù)=1－管程數(shù)=1∵其中，u的計(jì)算以平均溫度℃下的體積流量計(jì)算。又∵相對(duì)粗糙度∴查得=0.047[8]∴=（91+19.5）×1.4×1×1=15.5N/m2（6）冷卻器殼程壓力降（）計(jì)算公式[8]式中－流過管束的壓力降－流過折流板缺口的壓力降－殼程壓力降結(jié)垢校正系數(shù)取=1.15又管束壓降流過折流板缺口的壓力降式中，－折流板數(shù)目－橫過管束中心線的管數(shù)，本冷卻器為三角形排列的管束。（式中801為殼程的管子總數(shù)）B－折流板間距B=0.2mD－殼體內(nèi)徑D=1mu0－按殼程流通截面積為來計(jì)算所得到的殼程流速。∵∴F－管子排列形式對(duì)壓力降的校正因素，本冷卻器為三角形排列F=0.5f0－殼程流體摩擦因素當(dāng)Re0＞500時(shí)，殼程Re0的求取，＞500∴=5448N/m2（7）換熱總系數(shù)K①管內(nèi)傳熱膜系數(shù)∵＞10000式中，－VC氣體的比熱查得=0.88KJ/kg℃－VC氣體黏度查得=108p－VC氣體導(dǎo)熱系數(shù)=℃0.7＞Pr=1.22＜160管長(zhǎng)和管徑之比＞50對(duì)于氣體可用下式計(jì)算傳熱膜系數(shù)即，式中，d－管子內(nèi)徑－VC氣體導(dǎo)熱系數(shù)n=0.3（流體被冷卻）∴=∴②管外傳熱膜系數(shù)蕾諾數(shù)[8]式中，－當(dāng)量直徑（m）其中t=0.032md0=0.025m=0.02m－流速（m/s），管外流速可根據(jù)流體流過的最大截面積S計(jì)算，S=其中，h=0.2m（折流板間間距）D=1m（冷卻器殼徑）D0=0.025m（管外徑）l=0.032（管間距）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%原缺形擋板，根據(jù)管殼式換熱器殼程膜系數(shù)計(jì)算曲線[8]，可知當(dāng)Re=1041時(shí)：取則即，∴⑤冷卻器傳熱總系數(shù)K式中，==－管內(nèi)側(cè)污垢熱阻=－管外側(cè)污垢熱阻=b－管壁厚度b=0.025m－管壁導(dǎo)熱系數(shù)=162.54可kJ/∴=56.45kJ/和估算的總導(dǎo)熱系數(shù)63KJ/相差不多（8）計(jì)算傳熱面積式中，Q－傳熱量Q=2857593.8kJ/K－總傳熱系數(shù)K=56.4556.45kJ/－對(duì)數(shù)平均溫度差=24℃∴F=這個(gè)換熱面積和熱量衡算中估算的567.2m2相差的不是很多，所選的換熱面積為740m2，保險(xiǎn)系數(shù)=4.2固堿干燥器選型計(jì)算4.2.1固堿干燥器基本規(guī)格選定根據(jù)前述的物料衡算和熱量衡算有：傳熱面積F=26.4m2，經(jīng)查閱相關(guān)資料，以及前人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又適當(dāng)參考生產(chǎn)上的某些不穩(wěn)定性因素和放大一些余量，我們選定的固堿干燥器的基本規(guī)格為：Φ120063004.2.2固堿干燥器結(jié)構(gòu)尺寸圖圖4-2固堿干燥器結(jié)構(gòu)示意圖工藝接管規(guī)格表如下：表4-2固堿干燥器工藝接管表符號(hào)接管規(guī)格法蘭密封面形式用途aPN6,DN250平面VC氣相入口bPN6,DN250平面VC氣相出口cPN6,DN500平面人空dPN6,DN50平面排液堿口ePN6,DN25平面60熱水進(jìn)口fPN6,DN25平面60熱水出口g平面液面計(jì)開口hPN6,DN25平面-5冷水溶液進(jìn)口iPN6,DN25平面-5冷水溶液出口jPN6,DN50平面-5冷水溶液進(jìn)口kPN6,DN50平面-5冷水溶液出口4.2.3傳熱面積的校核夾套換熱面積F1=盤管所盤圓的直徑D=400mm，盤管與圈之間距離l=250mm，管子規(guī)格Φ32（不銹鋼管共13圈，直管供熱面積F=設(shè)計(jì)總供熱面積F=F1+F2=13.6+2.1=15.7m因?yàn)樵O(shè)計(jì)供熱面積F=15.7m2<26.4m2所以，單臺(tái)干燥器是不能滿足工藝要求的，因此，我們采用同樣規(guī)格的干燥器兩臺(tái)并聯(lián)，這樣就滿足了工藝要求。4.3集水器選型計(jì)算集水器是在流程中連續(xù)工作的，其下游的設(shè)備－VC回收器是間斷工作的，并且設(shè)計(jì)為每四小時(shí)間斷工作一次。4.3.1集水器有關(guān)物料的計(jì)算根據(jù)前2.2節(jié)“VC氣相冷卻器物料衡算”，集水器的進(jìn)水量為177kg/h，這樣4小時(shí)的進(jìn)水量為1774=708kg。因此，集水器的容積V≥1m34.3.2集水器選型集水器結(jié)構(gòu)尺寸如下圖：圖4-3集水器結(jié)構(gòu)示意圖容積V=，滿足工藝要求工藝接管表：表4-3集水器工藝接管表符號(hào)接管規(guī)格法蘭密封形式用途aPN6，DN50平面進(jìn)水口bPN6，DN50平面出水口cPN6，DN25平面氣相平衡口4.4VC回收器選型計(jì)算4.4.1VC回收器有關(guān)物料的計(jì)算①進(jìn)入VC回收器的水中所溶解的VC的量進(jìn)入VC回收器的水量，已知W=708kg進(jìn)入VC回收器的水，在進(jìn)入前水的狀態(tài)為：壓力P=0.12Mpa，溫度t=5℃，根據(jù)氯乙烯在水中的溶解度與溫度的關(guān)系[3]，得溶解度S=10gVC/1000g所以進(jìn)入VC回收器的水中溶解的VC量WVC=70810=7080g②VC回收器操作條件以及回收器后廢水中的VC量操作條件：溫度70