单片机控制的液压、油温检测报警系统设计(DOC)

目录前言..............................................................11方案论证与设计....................................................21.1采用纯硬件的闭环控制系统.....................................21.2采用单片机与高精度传感器结合的方式...........................22电路分析..........................................................32.1单片机选择...................................................32.1.1AT89C51单片机特性.....................................32.1.2AT89C51单片机管脚.....................................32.2压力传感器选择..............................................42.2.1AK-1C-2................................................42.2.2AK-1C-2主要技术指标...................................52.2.3AK-1C-2电气连接.......................................52.2.4AK-1C-2外形...........................................62.3温度传感器..................................................62.3.1K型热电偶.............................................62.3.2K型热电偶测温原理.....................................72.3.3K型热电偶的元件配合使用...............................82.3.4K型热电偶与MAX6675连接...............................92.4.放大电路....................................................92.4.1电路放大倍数..........................................102.4.2放大电路..............................................102.5A/D转换电路................................................102.5.1ADC0809主要特性......................................102.5.2ADC0809内部逻辑结构..................................102.5.3ADC0809引脚结构......................................112.5.4ADC0809各脚功能......................................112.5.5ADC0809输入模拟量要求................................122.5.6ADC0809通道选择表....................................122.5.7ADC0809应用说明......................................132.5.8地址锁存器74ls373.....................................132.5.9引脚功能..............................................132.5.10ADC0809连接图.......................................142.6数码管显示及电路............................................142.6.1八位七段数码管外形....................................152.6.2MAX7221介绍..........................................152.7按键及其电路................................................172.7.1独立式非编码键盘接口..................................182.8报警电路....................................................182.9电源........................................................193单片机程序.......................................................203.1汇编语言....................................................203.2C语言......................................................203.2.1基本特性..............................................203.3温度报警系统................................................213.4压力报警系统................................................22结束语.............................................................23参考文献...........................................................24附录总电路图......................................................241前言随着社会的发展，温度和压力的测量及控制变得越来越重要。温度和压力是生产过程及科学实验中普遍而且重要的物理参数。在工业生产过程中为了高效的进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。其中，温度和压力的控制在生产过程中占有相当大的比例。准确的测量和有效的控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和成产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。本次设计题目旨在控制和检测液压系统的液压和液压油的温度，以防系统的压力或者油温的变化而导致的系统工作不稳定。液压油油温过高的危害：液压油黏度、容积效率和液压系统工作效率均下降，泄漏增加，甚至使机械设备无法正常工作。液压系统的零件因过热而膨胀，破坏了相对运动零件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加、液压阀容易卡死，同时，使润滑油膜变薄、机械磨损增加，结果造成泵、阀、马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。加速橡胶密封件老化变质，寿命缩短，甚至丧失其密封性能，使液压系统严重泄漏。油液汽化、水分蒸发，容易使液压元件产生穴蚀；油液氧化形成胶状沉积物，易堵塞滤油器和液压阀内的小孔，使液压系统不能正常工作。液压系统压力失常对液压系统工作性能的影响：液压系统不能实现正确的工作循环，特别是在压力控制的顺序动作回路中。执行部件处于原始位置不动作，液压设备根本不能工作。出现噪声，执行运动部件速度显着降低，甚至产生爬行。因此，对于液压系统的压力和油温的检测具有重要的实际意义。21方案论证与设计实现温度控制的方法主要有以下两种：1.1采用纯硬件的闭环控制系统该控制的优点在于速度较快，但可靠性较差，控制精度比较低、灵活性小、线路复杂、调试、安装都不方便，且要实现题目所有的要求难度较大。1.2采用单片机与高精度传感器结合的方式即用单片机完成人机界面，系统控制，信号分析处理，由前端温度传感器和压力传感器完成信号的采集与转换。这种方案克服了方案一的缺点，所以本次设计是基于单片机和温度、压力传感器实现对温度和压力的控制。系统整体框图1.1如下：图1.1系统整体框图整个系统拟采用压力传感器和温度传感器对所需的信号进行采集，当获取所需的信号之后，经过对信号的滤波和放大电路的放大号，传输至A/D转换器进行A/D转换，将采集到的模拟信号转化为数字信号，最后将数字信号读入8051单片机内，经过单片机的数据处理后，最后将处理后的结果显示出来。在系统中，设置按键电路，当按键按下，向单片机输入信号，单片机接收信号后，可改变预设的压力和油温值，使系统能够在不同的状况下工作，增加了系统的灵活性。系统中还设计有显示电路部分，经单片机处理后的数据，可由显示模块将所测量的压力和油温显示出来，增强了系统的实用性。此外，当所测量的油温或压力超出了预设值之后，系统会自动触发报警装置，向外界发出警报。合理性论证：在系统的设计过程中，经检查，系统的原理是可行的。压力传感器温度传感器滤波及信号放大电路A/D转换A/D转换滤波及信号放大电路AT89C51按键输入显示报警器32电路分析2.1单片机选择单片机的选择在整个系统中至关重要，需要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求。在本次的设计中，选择最常用到的51系列单片机。AT89C51是一种低功耗、高性能的8位单片机，片内含有4KB的掩膜ROM，用于存放程序和原始数据；内部数据存储器包括RAM（128×8）和RAM地址寄存器，用于存放可读/写的数据。2.1.1AT89C51单片机特性（1）片内含有两个16位的定时器/计数器，用于实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制；（2）有4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入/输出；（3）内部含有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个；（4）内部有时钟电路，为单片机产生时钟脉冲序列；2.1.2AT89C51单片机管脚(1)4个8位的并行输入/输出口P0.0～P0.7/P1.0～P1.7/P2.0～P2.7/P3.0～P3.7。（2）地址锁存控制信号ALE，用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁器锁存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。（3）外部程序存储器读选通信号PSEN,Z在读外部ROM时有效，实现外部ROM单元的读操作；（4）访问程序存储器控制信号EA，当为低电平时，对ROM的读操作是针对外部程序存储器的；当信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。（5）复位信号RST，当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操作；（6）外界晶体引线端XTAL1和XTAL2，当使用芯片内部时钟时，用于外接石英晶体谐振器和微调电容；当使用外部时钟时，用于接入外部时钟脉冲信号；(7)地线GND和电源接口VCC；单片机引脚图如图2.1所示：4图2.1AT89C51引脚图2.2压力传感器选择2.2.1AK-1C-2①外壳和膜片一体结构，体积小，平膜片感压；②性能稳定可靠，量程范围广；③不锈钢材料，耐腐蚀，安装使用方便；④连接螺纹：M20×1.5(可提供用户要求的各种机械连接方式，最小外形尺寸：ø10)；⑤适用于各种动态、静态、一