1、大学学院过程控制系统课程设计设计题目：智能化压力控制系统设计 学生姓名：专 业：测控技术与仪器班级学号：指导教师：设计时间：2014.6.23-2014.7.6目录一、设计题目与设计任务 .11.设计题目：单片机压力测控系统设计 .12.设计任务 .1二、前言 .1三、主体设计 .11、系统设计 .12、系统框图 .23、设计思路 .24、单片机处理模块.25、压力传感器 1210030 G3 S.56、AD 模数转换芯片 ADC0809 .67、地址锁存器74LS273.6四、参考文献 .7五、结束语 .7六、完整程序 .8七、仿真结果 .10八、程序流程图 .121一、设计题目与设计任务1
2、.设计题目：单片机压力测控系统设计 2.设计任务1、本设计是微机控制的压力测控系统。单片机系统通过压力传感器和检测比较器测得气缸内压力达到某一上限值(176 kPa)和下限值(64 kPa)时，单片机系统控制执行相应的动作(达到上限值时打开放气阀放气，达到下限值关闭放气阀进行充气)。在此过程中若充气或放气 10 s 仍达不到设定值(176 kPa 和 64 kPa)则进行光报警。2、写出压力测量过程，绘制压力控制系统结构图。3、 （1）系统硬件电路设计。单片机采用 at89c51；选择适合上述测量范围的压力传感器，设计数据采集及信号调理电路，设计键盘显示电路及报警电路。（2）编写压力测量程序。
3、 二、前言本设计为基于 AT89C51 单片机的气缸压力测量与控制系统，压力传感器选择1210030G3S，能够在 0207kPa 范围内有效测量气缸的压力，并进行实时压力（LED）显示。单片机控制部分实现当压力超出上限值 176kPa 时，放气阀打开进行放气，当压力低于下限值 64kPa 时，放气阀关闭，气缸充气；压力在正常范围（64176kPa ）时，压力改变不影响放气阀的状态。报警功能实现当压力超出设定的压力范围（64176kPa ）10S 时，发光二极管点亮进行报警。关键词：AT89C51 单片机、1210030G3S 型压力传感器、LED 显示、报警。2三、主体设计1、系统设计考虑到
4、过程控制系统的一般组成及本次设计的任务要求，本设计主要由以下几部分组成:被控对象（气缸及附带的进气阀和放气阀） 、压力传感器 FT、A/D 转换（ADC0809） 、AT89C51 单片机、LED 显示、报警电路和放气阀驱动电路。2、系统框图基于 AT89C51 的压力测控系统33、设计思路压力传感器（1210030G3S）测量气缸中的压力（0207kPa）输出电流信号（75150mA ） ，经 A/D 模数转换（结果为 0000000011111111 即 0255）后给单片机，单片机进行算法处理将传感器的输出信号和测量的压力对应起来并实时显示在LED 上，当所测压力大于 176kPa 时，
5、放气阀打开进行放气，当所测压力小于 64kPa时，放气阀关闭，进气阀给气缸充气。此过程中若放气或充气 10S 任没达到正常的压力范围则进行 1S 报警。当然 A/D 转换的启停、压力大小的判断、10S 延时都由单片机来控制。4、单片机处理模块AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存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 1000 次。该器
6、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 和闪速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。AT89C51 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。外形及引脚排列如图所示。（1）AT89c51 主要特点与 MCS-51 兼容4K 字节可编程 FLASH 存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定1288位内部 RAM32可编程 I/O 线两个16位定时器/计数器
7、5个中断源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4（2）引脚结构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 P0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/地址的低八位。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外部必须接上拉电阻。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
8、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口作为低八位地址接收。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
9、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，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）5P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（计时器0外部输入）P3.5 T1（计时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器 写选通）P3.7 /
10、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低位字节。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
11、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。5、压力传感器 1210030G3S网上查找了很多压力传感器，其中较为典型常用的是上海名动公司生产的MDPS 系列和 MDGA 高精度绝压传感器，但是由于二者都不适合本次课程设计的压力范围（0200kPa ） ，最终选择 1210030G3S 压力传感器，它的测压范围为30*6.895=207kPa，输出电流范围是 75150mA，性能参数如下：6典型应用电路如下：设计仿真时由于 PROTEUS 中没有传感器，因此用一个范围为 75150 分压电路代替传感器的输出电流，使的仿真得以进行。
