压力报警器

电子系统设计大作业题目压力报警器姓名专业班级通信工程101指导教师学院信息科学与工程学院完成日期2013年11月4日目录一、设计目标--------------------------------------------31、设计的整体思想--------------------------------------32、设计要求--------------------------------------------3二、系统介绍--------------------------------------------31、系统整体框图------------------------------------------32、系统流程图--------------------------------------------4三、系统原理--------------------------------------------51、最小系统设计-----------------------------------------6（1）、复位电路设计-----------------------------------------------6（2）、振荡电路设计-----------------------------------------------6（3）、显示模块---------------------------------------------------7（4）、报警模块---------------------------------------------------8四、PROTUES仿真---------------------------------------11五、总结------------------------------------------------12一、设计目标1、设计的整体思想是以以AT89C51单片机为中央处理器的压力报警器设计。软件部分以汇编语言实现对芯片的控制，根据系统的设计要求编写出单片机程序。仿真分为四个模块，单片机控制模块、压力显示、信号采集与转换以及led压力报警模块。根据对设计要求的理解利用PROTUES软件进行仿真。2、设计要求压力报警器的设计应具备的功能：（1）、用七段数码管显示当前压力值（2）、当压力超过设定的上限时用红色LED指示灯报警（3）、本次设计中压力单位设定为N，压力超出60N指示灯报警二、系统介绍1．系统总体框图基于单片机的压力报警器系统总体框图如下图所示。它分为以下几个模块：单片机控制模块、AD转换模块、报警模块、显示模块。其中温度检测模块采用ADC0808转换器，仿真时采用滑动变阻器来代替其输出的电压信号。显示模块采用动态数码显示管。芯片作为显示屏，以显示实时检测到的温度信号。报警模块分为扬声器报警，当压力高出设定压力值时，蜂鸣器发出报警。2．系统总流程图三、系统工作原理待测压力为0-150N，以AT89C51单片机作为中央控制器，通过滑动变阻器改变电阻的阻值来代替传感器，把模拟的电压模拟信号输入A/D转换器进行转换，然后把A/D转换后的数字信号通过OUT口输出再输入AT89C51单片机的P1.0-P1.7端口，单片机通过设定的程序进行处理后从P0端口输出到LED显示模块，LED显示相应的压力值。当压力显示低于60N时，单片机的P3.0端口为高电平，报警指示灯两端电压不导通，所以指示灯不报警；当滑动变阻器电阻达到或超过设定值时（即当LED显示压力大于等于60时）单片机的P3.0端口会由高电平转换为低电平，使电压导通，红灯报警。1、最小系统设计（1）复位电路的设计：复位电路的功能：电路采用上电自动复位，它是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图所示。RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡脉冲周期（两个机器周期）以上。10k10ufC3R9RSTEA/（2）、振荡电路设计：在AT89C51芯片内部有一个高增益反响放大器，其输入端为引脚XTAL1,其输出端为引脚XTAL2。只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚跨接晶体振荡器或在引脚与地之间加接微调电容，形成反馈电路，振荡器即可工作。振荡器的结构和振荡电路原理图如图所示：CRYSTALC1C230pf30pfXTAL1XTAL2Rf400C1C2D2D1PD/XTAL2XTAL1内部时钟电器（3）、显示模块：为方便观察还需要一个显示模块作为对当前大概压力数值的一个显示。相对于LCD显示，数码管更为简便，而且我们设计的是压力报警器而不是精确测量压力，所以数码管只显示整数的压力。（4）指示灯报警模块设计：绿灯为电源指示灯，通电后即亮。红灯为报警指示灯，压力正常时P3.0口为高电压，红灯电流不导通；当压力超过60N时P3.0端口为低电压，电流导通，红灯报警。2、AT89C51单片机的各个引脚功能：XTAL1:输入到振荡器的反响放大器。XTAL2：反方放大器的输出，输入到内部时钟发生器。RST:复位输入信号，高电平有效。在RST上作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。EA/:片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。P1.0—P1.7:分别接到ADC0808转换器的OUT1—OUT8。P0.0—P0.7:分别接到数码显示管的八个接口处。P2.0—P2.7:低四位接到数码显示管的字位输出端口。高四位接到ADC0808转换器的四个接口处，位转换器提供时钟脉冲。P3.0/PXD:接高压报警灯。3、A/D转换器模块：IN0-IN7：模拟信号输入端。ALE：地址锁存器允许信号输入端。当它为高电平时，地址信号进入地址锁存器中。CLOCK：外部时钟输入端，时钟频率与AD转换频率直接相关。START：A／D转换信号输入端。EOC：A／D转换结束信号。OE：输出允许信号。OUT0-OUT7：芯片将模拟信号转换成数字信号后在OUT段输出端。四、PROTUES仿真：根据系统设计方案，本系统的调试共分为三大部分：硬件调试，软件调试和软件硬件联合调试。由于在系统设计之初就采用模块设计法，所以方便对各电路模块功能进行逐级测试。先是把电路图画好，然后接着编写程序，再将所编写的程序调入电路图中，进行仿真。PROTUES仿真结果图：正常状态下：压力报警：通电后绿灯亮，当LED显示压力低于60N时红灯不报警，当LED显示压力大于60N时，红灯报警，仿真结果与设计要求相符合，所以设计是成功的。五、总结：压力报警器在生活生产中应用十分广范，比如氧气罐压强报警、水管液压压力报警、轮胎气体压强报警、电梯超重报警等等。压力报警器的运用可以使人类生活减少隐患。通过本次大作业设计，我们认识到在单片机方面还有很多不足，特别是在对汇编语言的理解和运用上有和大欠缺。设计报警器时对硬件的更换会导致引脚发生变换，必须同时对软件做出相应的改变。在设计仿真时一次就成功基本不太可能，必须通过不断地尝试才能完成最终的设计。很多在课堂上的知识通过了自己的亲身实践，加深了理解。