基于AT89S52的壓力測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、東北大學(xué)秦皇島分校自動(dòng)化工程系 過程控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：單片機(jī)壓力測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：童思普專 業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)學(xué)號(hào)：5080820指導(dǎo)教師：王軍偉設(shè)計(jì)時(shí)間：2010.6.27-2010.7.9目錄一、設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)11.設(shè)計(jì)題目：單片機(jī)壓力測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)12.設(shè)計(jì)任務(wù)1二、前言1三、主體設(shè)計(jì)11、系統(tǒng)設(shè)計(jì)12、系統(tǒng)框圖23、設(shè)計(jì)思路24、壓力傳感器和a/d轉(zhuǎn)換芯片選擇3（1）壓力傳感器1210030 g3 s3（2）ad模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc08094四、參考文獻(xiàn)5五、結(jié)束語5六、完整程序5七、仿真結(jié)果8一、設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)1.設(shè)計(jì)題目：單片機(jī)壓力測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.設(shè)計(jì)任

2、務(wù)1、本設(shè)計(jì)是微機(jī)控制的制氧機(jī)壓力測(cè)控系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)通過壓力傳感器和檢測(cè)比較器測(cè)得氣缸內(nèi)壓力達(dá)到某一上限值(176 kpa)和下限值(64 kpa)時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)控制執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作(達(dá)到上限值時(shí)打開放氣閥放氣，達(dá)到下限值關(guān)閉放氣閥進(jìn)行充氣)。如此反復(fù)循環(huán),不斷將氧氣提供給需氧者。在此過程中若充氣或放氣10 s仍達(dá)不到設(shè)定值(176 kpa和64 kpa)則進(jìn)行光報(bào)警。2、寫出壓力測(cè)量過程，繪制壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。3、（1）系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。 單片機(jī)采用89s52；選擇適合上述測(cè)量范圍的壓力傳感器，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集及信號(hào)調(diào)理電路，設(shè)計(jì)鍵盤顯示電路及報(bào)警電路。 （2）編制壓力測(cè)量程序。 二、前言 本

3、設(shè)計(jì)為基于at89s52單片機(jī)的氣缸壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)，壓力傳感器選擇1210030g3s，能夠在0207kpa范圍內(nèi)有效測(cè)量氣缸供氧系統(tǒng)的壓力，并進(jìn)行實(shí)時(shí)壓力（led）顯示。單片機(jī)控制部分實(shí)現(xiàn)當(dāng)壓力超出上限值176kpa時(shí)，放氣閥打開進(jìn)行放氣，當(dāng)壓力低于下限值64kpa時(shí)，放氣閥關(guān)閉，氣缸充氣；壓力在正常范圍（64176kpa）時(shí)，壓力改變不影響放氣閥的狀態(tài)。報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)當(dāng)壓力超出設(shè)定的壓力范圍（64176kpa）10s時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮進(jìn)行報(bào)警。關(guān)鍵詞：at89s52單片機(jī)、1210030g3s型壓力傳感器、led顯示、報(bào)警。三、主體設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到過程控制系統(tǒng)的一般組成及本次設(shè)計(jì)的

4、任務(wù)要求，本設(shè)計(jì)主要由以下幾部分組成:被控對(duì)象（氣缸及附帶的進(jìn)氣閥和放氣閥）、壓力傳感器ft、a/d轉(zhuǎn)換（adc0808）、at89s52單片機(jī)、led顯示、報(bào)警電路和放氣閥驅(qū)動(dòng)電路。2、系統(tǒng)框圖基于at89s52的壓力測(cè)控系統(tǒng)3、設(shè)計(jì)思路 壓力傳感器（1210030g3s）測(cè)量氣缸中的壓力（0207kpa）輸出電流信號(hào)（75150ma），經(jīng)a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換（結(jié)果為0000000011111111即0255）后給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行算法處理將傳感器的輸出信號(hào)和測(cè)量的壓力對(duì)應(yīng)起來并實(shí)時(shí)顯示在led上，當(dāng)所測(cè)壓力大于176kpa時(shí)，放氣閥打開進(jìn)行放氣，當(dāng)所測(cè)壓力小于64kpa時(shí)，放氣閥關(guān)閉，進(jìn)氣閥給氣

5、缸充氣。此過程中若放氣或充氣10s任沒達(dá)到正常的壓力范圍則進(jìn)行1s報(bào)警。當(dāng)然a/d轉(zhuǎn)換的啟停、壓力大小的判斷、10s延時(shí)都由單片機(jī)來控制。4、壓力傳感器和a/d轉(zhuǎn)換芯片選擇（1）壓力傳感器1210030 g3 s 網(wǎng)上查找了很多壓力傳感器，其中較為典型常用的是上海名動(dòng)公司生產(chǎn)的mdps系列和mdga高精度絕壓傳感器，但是由于二者都不適合本次課程設(shè)計(jì)的壓力范圍（0200kpa），最終選擇1210030g3s壓力傳感器，它的測(cè)壓范圍為30*6.895=207kpa，輸出電流范圍是75150ma，性能參數(shù)如下：典型應(yīng)用電路如下：設(shè)計(jì)仿真時(shí)由于proteus中沒有傳感器，因此用一個(gè)范圍為75150分壓

6、電路代替?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲭娏鳎沟姆抡娴靡赃M(jìn)行。（2）ad模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809adc0809是目前廣泛使用的逐位逼近型8位單片a/d轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)含8 路模擬開關(guān)，可允許8路模擬量輸入。主要由3部分組成：模擬輸入選擇部分、轉(zhuǎn)換器部分、輸出部分。adc0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，adc0809主要信號(hào)引腳功能說明如下：in7in0八路模擬量輸入通道。ale地址鎖存允許信號(hào)。start轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。start=1轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。a、b、c地址線、 通道端口選擇線。clk時(shí)鐘信號(hào)。adc0809要求外接時(shí)鐘頻率為10khz1.2mhz。通常使用頻率為500khz的時(shí)鐘信號(hào)。eoc轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)

7、。eoc=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。d7d0數(shù)據(jù)輸出線。oe輸出允許信號(hào)。oe=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。vcc +5v電源。vref參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5v(vref(+)=+5v, vref(-)=-5v)。adc0809與mcs-51單片機(jī)的連接主要涉及兩個(gè)問題。一是8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是a/d轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送有定時(shí)傳送方式、查詢方式、中斷方式這三種方式。a、b、c的值與被選擇的通道之間的關(guān)系如下表11所示：表11 通道選擇表 實(shí)際畫圖時(shí)由于proteus中沒有adc0809，因此用adc0808代替。adc080

8、8和adc0809的使用接發(fā)相同，只是adc0809的轉(zhuǎn)換誤差為1位，adc0808為5位而已。四、參考文獻(xiàn)1. 51單片機(jī)原理及應(yīng)用基于keil c與proteus陳海宴 北京航空航天大學(xué)出版社。2. 單片機(jī)原理與接口技術(shù)第二版 馬淑華等 北京郵電大學(xué)出版社。3. 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)第二版 馮博琴 吳寧 清華大學(xué)出版社。五、結(jié)束語 本次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)一周，除鍵盤電路外基本完成了所要求的設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)過程中參考了陳海宴老師編著的51單片機(jī)原理及應(yīng)用基于keil c與proteus一書中數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于：考慮到現(xiàn)場(chǎng)傳感器的氣體壓力測(cè)量與傳感器輸出是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，因此adc08

9、08的模數(shù)轉(zhuǎn)換必須時(shí)刻進(jìn)行，至少兩次轉(zhuǎn)換之間的時(shí)間間隔不能太長。但是如果一次轉(zhuǎn)換完成后立即進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換，則對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換子程序就是一個(gè)死循環(huán)，這樣的話就不能進(jìn)行報(bào)警，因?yàn)闊o法取出10s之后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)?？紤]到這個(gè)問題之后再轉(zhuǎn)換之程序中做一個(gè)0.1s的延時(shí)，這樣每次轉(zhuǎn)換大約耗時(shí)0.1s，轉(zhuǎn)換子程序進(jìn)行多少次轉(zhuǎn)換通過主程序來控制，這樣調(diào)用轉(zhuǎn)換子程序100次之后就可以得到10s以后的轉(zhuǎn)換結(jié)果，將轉(zhuǎn)換結(jié)果和壓力上下限比較以后就可以決定是否進(jìn)行報(bào)警了。當(dāng)然，這樣做的局限是使得led的顯示不那么連續(xù)了。因此，進(jìn)一步想辦法解決這個(gè)問題是我們以后應(yīng)該繼續(xù)做的。 設(shè)計(jì)過程中老師和同學(xué)給了我很多支持和幫助，這里一并致

10、謝！六、完整程序#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code table=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e;/七段共陰數(shù)碼管編碼表sbit start=p30;sbit eoc=p31; sbit oe=p32;sbit onoff=p33; /控制放氣門開或關(guān)sbit alarm=p34; /報(bào)警顯示void delay(uint m) /led顯示延時(shí)子程序 while(m-);d

11、elay1(uint c) /循環(huán)間隔延時(shí)c毫秒子程序 uchar a,b; for( ;c0;c-) for(b=142;b0;b-) for(a=2;a0;a-);void fun1(uint i) /ad轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理子程序 uint p; extern uint pp; /定義全局變量pp start=1; start=0; while(i0) /fun1只執(zhí)行i次 if(i0) oe=1; /轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出使能 p=p0; /ad轉(zhuǎn)換結(jié)果賦給p p=p*1.0/255*207; /完成75150ma到0207kpa的轉(zhuǎn)換 oe=0; /停止輸出 p2=0xfe; /個(gè)位位選 p1=tablep%10; /個(gè)位段選 delay(500); /個(gè)位顯示延時(shí)約1ms p2=0xfd; /十位位選 p1=tablep/10%10; /十位段選 delay(500); /十位顯示延時(shí)約1ms p2=0xfb; /百位位選 p1=tablep/100%10; /百位段選 delay(500); /百位顯示延時(shí)約1ms if(p176)onoff=1; /打開放氣閥 if(p176|pp176) /10s后壓力任超出上限則進(jìn)行報(bào)警 alarm=1; delay1(1000); /報(bào)警顯示延時(shí)1s if(pp64) /10