基于51單片機的壓力測控系統(tǒng)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上××大學××學院過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計 設(shè)計題目：智能化壓力控制系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名： 專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器班級學號：指導教師：設(shè)計時間：2014.6.23-2014.7.6專心-專注-專業(yè)目錄 4、單片機處理模塊.2 7、地址鎖存器74LS273.6102一、設(shè)計題目與設(shè)計任務(wù)1.設(shè)計題目：單片機壓力測控系統(tǒng)設(shè)計 2.設(shè)計任務(wù)1、本設(shè)計是微機控制的壓力測控系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)通過壓力傳感器和檢測比較器測得氣缸內(nèi)壓力達到某一上限值(176 kPa)和下限值(64 kPa)時，單片機系統(tǒng)控制執(zhí)行相應(yīng)的動作(達到上限值時打開放氣閥放氣，達

2、到下限值關(guān)閉放氣閥進行充氣)。在此過程中若充氣或放氣10 s仍達不到設(shè)定值(176 kPa和64 kPa)則進行光報警。2、寫出壓力測量過程，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。 單片機采用at89c51；選擇適合上述測量范圍的壓力傳感器，設(shè)計數(shù)據(jù)采集及信號調(diào)理電路，設(shè)計鍵盤顯示電路及報警電路。 （2）編寫壓力測量程序。 二、前言 本設(shè)計為基于AT89C51單片機的氣缸壓力測量與控制系統(tǒng)，壓力傳感器選擇1210030G3S，能夠在0207kPa范圍內(nèi)有效測量氣缸的壓力，并進行實時壓力（LED）顯示。單片機控制部分實現(xiàn)當壓力超出上限值176kPa時，放氣閥打開進行放氣，當壓力低于

3、下限值64kPa時，放氣閥關(guān)閉，氣缸充氣；壓力在正常范圍（64176kPa）時，壓力改變不影響放氣閥的狀態(tài)。報警功能實現(xiàn)當壓力超出設(shè)定的壓力范圍（64176kPa）10S時，發(fā)光二極管點亮進行報警。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機、1210030G3S型壓力傳感器、LED顯示、報警。三、主體設(shè)計1、系統(tǒng)設(shè)計考慮到過程控制系統(tǒng)的一般組成及本次設(shè)計的任務(wù)要求，本設(shè)計主要由以下幾部分組成:被控對象（氣缸及附帶的進氣閥和放氣閥）、壓力傳感器FT、A/D轉(zhuǎn)換（ADC0809）、AT89C51單片機、LED顯示、報警電路和放氣閥驅(qū)動電路。2、系統(tǒng)框圖基于AT89C51的壓力測控系統(tǒng)3、設(shè)計思路 壓力傳感器（1

4、210030G3S）測量氣缸中的壓力（0207kPa）輸出電流信號（75150mA），經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換（結(jié)果為即0255）后給單片機，單片機進行算法處理將傳感器的輸出信號和測量的壓力對應(yīng)起來并實時顯示在LED上，當所測壓力大于176kPa時，放氣閥打開進行放氣，當所測壓力小于64kPa時，放氣閥關(guān)閉，進氣閥給氣缸充氣。此過程中若放氣或充氣10S任沒達到正常的壓力范圍則進行1S報警。當然A/D轉(zhuǎn)換的啟停、壓力大小的判斷、10S延時都由單片機來控制。4、單片機處理模塊 AT89C51是一種帶4KFLASH（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Onl

5、y Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位，俗稱。AT89C2051是一種帶2K閃存可編程可擦除的。的可擦除可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51為很多提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及排列如圖所示。（1）AT89c51主要特點·與MCS-51 兼容·4K字節(jié)可編程FLASH·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年&

6、#183;全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位/計數(shù)器·5個·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（2）引腳結(jié)構(gòu)VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻

7、。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部或16位地址存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢

8、，當對外部八位地址數(shù)據(jù)進行讀寫時，P2口輸出其的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當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，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（計時器0外部輸入）P3.5 T1（計時器1外部輸入）P3.

9、6 /WR（寫選通）P3.7 /RD（讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部時，允許的用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH期間，此用于輸入脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該被略微拉高。如果在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效

10、。/PSEN：外部的選通信號。在由外部程序取指期間，每個兩次/PSEN有效。但在訪問存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。5、壓力傳感器1210030G3S 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公司生產(chǎn)的MDPS系列

11、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)計的壓力范圍（0200kPa），最終選擇1210030G3S壓力傳感器，它的測壓范圍為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)計仿真時由于PROTEUS中沒有傳感器，因此用一個范圍為75150分壓電路代替?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲭娏鳎沟姆抡娴靡赃M行。6、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，

12、ADC0809主要信號引腳功能說明如下：IN7IN0八路模擬量輸入通道。ALE地址鎖存允許信號。START轉(zhuǎn)換啟動信號。START=1轉(zhuǎn)換啟動。A、B、C地址線、 通道端口選擇線。CLK時鐘信號。ADC0809要求外接時鐘頻率為10kHz1.2MHz。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。D7D0數(shù)據(jù)輸出線。OE輸出允許信號。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進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)。ADC0809與MCS-51單片機的

13、連接主要涉及兩個問題。一是8路模擬信號通道的選擇，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7、 地址鎖存器74LS273工作原理：（1）1腳是復位/MR,低電平有效，當1腳是低電平時，輸出腳Q1、Q2、Q3 、Q4 、Q5 、Q6 、Q7全部輸出0，即全部復位；（2）當1腳是高電平時，腳11（即CP）是鎖存器控制端，屬于上升沿觸發(fā)；當11腳有一個上升沿，立即鎖存輸入端的電平信號，并立即呈現(xiàn)在輸出腳Q1、Q2、Q3 、Q4 、Q5 、Q6 、Q7上。其引腳圖及真值表如下

14、： 四、參考文獻1.謝宜仁. 單片機硬件接口電路與工程實踐 電子工業(yè)出版社。 2. 單片機原理與接口技術(shù)第二版 馬淑華等 北京郵電大學出版社。3. 微型計算機原理與接口技術(shù)第二版 馮博琴 吳寧 清華大學出版社。4.彭偉. 單片機C語言程序設(shè)計實訓100例-基于8051+Proteus仿真。5.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編。五、結(jié)束語 本次課程設(shè)計歷時一周，除鍵盤電路外基本完成了所要求的設(shè)計任務(wù)。本課設(shè)是基于AT89C51單片機的測量與顯示，通過壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過運算放大器進行信號放大，送至ADC0809，將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號，再經(jīng)過單片機轉(zhuǎn)換成LED顯示器可

15、以識別的信息，顯示輸出。本次課設(shè)，我學會了使用proteus軟件進行單片機系統(tǒng)仿真，我們組內(nèi)成員通過儀器討論，分工合作，從找元器件開始學起，討論并研究解決一個一個問題，我們從中學會了很多知識。該課設(shè)用到學過的單片機的知識，有些芯片我們之前沒接觸過，通過查閱資料，熟悉芯片管腳以及芯片引腳功能。此次的課程設(shè)計的順利完成，離不開我們大家的團結(jié)合作和共同努力，在此感謝大家的辛苦付出，也感謝老師給我們這次寶貴的鍛煉機會。六、完整程序#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code t

16、able=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; /報警顯示void delay(uint m) /LED顯示延時子程序 while(m-);delay1(uint c) /循環(huán)間隔延時C毫秒子程序 uchar a,b; for( ;c>0;c-) for(b=142;b>0;b-) for

17、(a=2;a>0;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(i>0) /fun1只執(zhí)行i次 if(i>0) 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; /個位位選 P1=tableP%10; /個位段選 delay(500); /個位顯示延時約1ms P2=0xfd; /十位位選 P1=tab

18、leP/10%10; /十位段選 delay(500); /十位顯示延時約1ms P2=0xfb; /百位位選 P1=tableP/100%10; /百位段選 delay(500); /百位顯示延時約1ms if(P>176)ONOFF=1; /打開放氣閥 if(P<64)ONOFF=0; /打開放氣閥 i=i-1; delay1(100); /每次轉(zhuǎn)換后延時100ms（0.1s） START=1; /啟動下一次轉(zhuǎn)換 START=0; void main() /主程序 ONOFF=0; /初始時放氣閥關(guān)閉 START=0; /初始時不進行AD轉(zhuǎn)換 ALARM=0; /初始時不報警 OE=0; while(1) /死循環(huán) fun1(1); /調(diào)用一次轉(zhuǎn)換子程序 PP=P; /轉(zhuǎn)換處理結(jié)果（壓力值）給PP if(PP>176|PP<64) /判斷壓力是否超限 fun1(100); /壓力超限則調(diào)用轉(zhuǎn)換子程序100次，用時約0.1*100=10s PP=P; if(PP>176) ALARM=1; delay1(1000); i