單片機壓力控制系統(tǒng)設(shè)計

1、第1頁/共13頁摘要本文從硬件和軟件兩方面介紹了mcs-51單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，對硬件原理圖和程序框圖作了簡捷的描述。關(guān)鍵詞；mcs-51單片機；溫度；軟硬件；硬件原理圖；程序框圖；設(shè)計單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：cpu 、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)， 目前大部分還會具有外存。 同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。 而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。1目的和意義1.1 設(shè)計的目的（1）掌握 a/d 和 d/a 轉(zhuǎn)換與單

2、片機的接口連線。（2）了解 a/d 和 d/a 芯片轉(zhuǎn)換性能及編程方法。（3）通過實驗了解單片機如何進行數(shù)據(jù)采集。（4）進一步掌握八段數(shù)碼管的使用和編程方法。（5）了解八段數(shù)碼管顯示的原理。1.2 設(shè)計方案水位控制系統(tǒng)包括水位檢測和閥門開度的控制。水位信號可以通過壓力傳感器檢測得到， 閥們開度由輸出的電壓進行控制。采用單片機單片機來控制水箱水位可以更好的達到自動化，可以取得較好的控制效果具體說明如下圖1第2頁/共13頁圖 1 2硬件電路的設(shè)計2.1 cpu 系統(tǒng)圖 2 為主機系統(tǒng)電路圖。 控制功能一般， 程序并不復雜。 因此選擇 8031 作為 cpu ，選擇 2732（4k）作為 eprom

3、，74ls373作為低 8位地址鎖存器。圖 2 2.2 壓力檢測系統(tǒng)采用單片機作為數(shù)字控制器的處理器，其中，由壓力變送器傳送來的電流信號經(jīng)過a/d 轉(zhuǎn)換進入微處理器，經(jīng)微處理器計算處理，將輸出數(shù)字量進行d/a 轉(zhuǎn)換送給電動執(zhí)行機構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖3第3頁/共13頁圖3 2.3 水位設(shè)定圖 4 為鍵盤輸入電路。 水位可以在 0 到 3m范圍內(nèi)隨意設(shè)定， 利用鍵盤設(shè)定水位，存儲在 51h （鍵盤輸入的數(shù)值）與存儲在50h （檢測的數(shù)據(jù)）先比較是否相同，如相同，則向dac0832 發(fā)送 0，否則，將兩數(shù)據(jù)相減，然后向dac0832 發(fā)送相減值。 dac0832 根據(jù)數(shù)值輸出控制信號（ 1-5v）對應閥

4、門開度（ 0%-100% ）圖4 2.4 壓力顯示電路圖5為水位顯示電路。水位值采用led 數(shù)碼顯示，每 1s刷新一次顯示值。為了不擴展并行 i/o 口，本設(shè)計利用串行口的移位功能，擴展為3位靜態(tài)顯示電路。p2.6為輸出控制，當 p2.6=1時，允許串行口輸出數(shù)據(jù)給移位寄存器；當p2.6=0時，串行口不能輸出數(shù)據(jù)，顯示內(nèi)容不變。led3 顯示十位水位值， led2 顯示個位水位值， led1 顯示十分位值，小數(shù)點固定在led2 上第4頁/共13頁圖5 3. 軟件設(shè)計根據(jù)以上已經(jīng)具體化的硬件設(shè)計，就可以進行軟件的總體設(shè)計和模塊設(shè)計。3.1 設(shè)計思路由水位傳感器檢測輸入，啟動a/d 轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換值

5、暫存50h 單元，將轉(zhuǎn)換得來的十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，十分、個、十位分別存于35h、36h、37h單元，送由 3 位八段數(shù)碼管顯示。同時將此檢測值與設(shè)定值（51h）比較，差值大于 2時報警并進行調(diào)節(jié)處理，差值小于2時，不處理。處理完畢后返回水位采集模塊，設(shè)定值用外部中斷1 方式進行設(shè)定。3.2 主程序圖 6 為系統(tǒng)總體流程圖。將定時器t0，設(shè)置為計數(shù)器方式，計數(shù)初值為最大值為 ffffh ，當鍵盤鍵入時，則計數(shù)器產(chǎn)生溢出中斷。執(zhí)行中斷子程序。主程序org 0000h ljmp main org 0003h ljmp jpsr org 0050h main ： mov tmod ，#06h ；

6、t0計數(shù)器，方式 2 mov th0，#0ffh ；置 t0初值 mov tl0，#0ffh 第5頁/共13頁 setb ea ；開中斷 setb et0 ；開外部中斷 0 setb tr0 ；開啟 t0 lcall delay ；延時 1s lcall tadc ；調(diào)用水位檢測子程序 lcall disp ；調(diào)用水位顯示子程序 lcall cont ；調(diào)用水位控制子程序stmp main 圖6為系統(tǒng)總體流程圖3.3 水位檢測子程序圖 7 為水位檢測子程序流程圖。 adc0809 是 cmos 工藝的八位逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器。它由 8 選 1 模擬開關(guān)， 8位 a/d轉(zhuǎn)換器及輸出三態(tài)緩沖器組

7、成，由三個第6頁/共13頁地址信號 adda 、addb 、addc 來決定哪一路模擬信號進行a/d 轉(zhuǎn)換。水位檢測值存入 50h ，a/d 轉(zhuǎn)用查詢方式。水位檢測程序如下： org 0600h tadc ：mov 50h ，#00h mov dptr，#7ff8h ；置 0809 通道地址tt0：movx dptr，a ；啟動 0809a/d轉(zhuǎn)換 jb int1，$ ；等待 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)束 movx a，dptr ；讀 a/d 轉(zhuǎn)換值 mov 50h，a ret 圖 7 為水位檢測子程序流程圖3.4 水位控制子程序第7頁/共13頁圖 8 為水位控制子程序流程圖。 水位控制子程序的功能是將水

8、位測量值 （存于 50h ）與設(shè)定值（存于51h ）作比較，是否相同，如相同，則向dac0832 發(fā)送0，否則，將兩數(shù)據(jù)相減，然后向dac0832 發(fā)送相減值。 dac0832 根據(jù)數(shù)值輸出控制信號（ 1-5v）對應閥門開度（ 0%-100% ）水位檢測程序如下cnnt ：mov a ， 50h subb a ， 51h mov r1 #0feh movx r1 a ret 3.5 水位顯示子程序圖 8 為水位顯示子程序流程圖。 利用控制微機的串行口， 通過串入并出的移位寄存器 74ls164設(shè)計 led顯示器接口， 尤其當需要遠程顯示時， 采用串行傳輸會減少數(shù)據(jù)線數(shù)量， 提高傳輸可靠性。 本

9、設(shè)計利用 74ls164擴展 3 片 led顯示器的接口電路，圖中采用的是共陽極led顯示器， 74ls164本身吸收電流達 8ma ，可以直接驅(qū)動 led顯示器，限流電阻值選為390。水位顯示子程序如下： org 1f00h disp： mov a ，50h ；讀取檢測值 mov b，#100 div ab mov 37h，a ；十位存于 37h mov a，b mov b ，#10 div a b mov 36h，a ；個位存于 36h mov a，b mov 35h，a ；十分位存于 35h mov scon，#00h ；設(shè)置串行口方式0 第8頁/共13頁 clr es ；關(guān)串行口中斷

10、setb p2.6 ；允許串行口輸出數(shù)據(jù) mov r7，#03h mov r0，#35h xs： mov a，r0 ；取顯示數(shù) mov dotr,#2000h ；置段碼表首址 movc a,a+dptp ；查詢顯示碼 mov subf,a ；送顯示 jnb ti,$ ；一幀末發(fā)送完，等待 clr it；清中斷標志int r0 ；取下一個數(shù)djnz r7,xs ret org 2000h tab: db 03h,9fh,25h,0dh;0,1,2,3 db 99h,49h,41h,1fh;4,5,6,7 db 01h,09h; 8,9第9頁/共13頁圖8 3.6 鍵盤輸入中斷程序圖 9 為水位設(shè)

11、定中斷服務程序流程圖。判斷鍵盤上有無鍵閉合， 其方法在掃描 p1.0-p1.3 上全部送零，然后讀取p1.0-p1.3 的狀態(tài)，若全為 1 則無閉合鍵，若不全為 1，則有閉合線，判斷閉合鍵的鍵號，起方法為對鍵盤列線進行掃描，輸入高電平掃描鍵盤設(shè)定服務程序如下： jpsr：lcall jp mov a ， 20h mov b ， #100 mul ab mov 43h， a 第10頁/共13頁jb into $ lcall jp mov a, 20h mov b, #10h mul ab mol 42h, a jb into $ lcall jp mov a, 20h add a, 43h ad

12、d a, 42h mov 51h, a mov th0, #offh mov tl0, #0ffh seti jp： acall ks1 判是有鍵閉合jnz key1 key0: ret key1: acall ks2 調(diào)求鍵子程序 mov 20h, a acall dl10 調(diào)延時子程序 acall ks2 cjne a, 20h,key0 key2: acall ks1 判鍵釋放否 jnz key2 acall dl10 jnz key2 ret ks1: mov p1, #00h mov a, p1 orl a, #0efh cpl a ret ks2: mov p1, #0efh p1

13、.4=0 mov 21h, #00h 列首號存 21h中 mov a, p1 第11頁/共13頁 orl a, #0f0h cpl a jnz ks20 零列有鍵閉合 mov p1, #0dfh p1.5=0 mov 21h, #04h mov a,p1 orl a, #0f0h cpl a jnz ks20 一列有鍵閉合 mov p1, #0bfh;p1.6=0 mov 21h, #08h mov a, p1 orl a, #0f0h cpl a jnz ks20 二列有鍵閉合 mov p1, #7fh p1.7=0 mov 21h, #0ch mov a,p1 orl a, #0f0h c

14、pl a jnz ks20 mov a, #0ffh 三列有鍵閉合 orl a, #0f0h 錯誤處理 ret ks20 ： add a ， #03h 加偏移位 movc a， a+pc 查表求列序號 add a， 21h 求鍵號存 a中 ret db 00h ， 01h 02h 02h 02h 03h db 03h ， 03h 03h 第12頁/共13頁圖9 結(jié)束語經(jīng)過這次的課程設(shè)計， 使得我對單片機掌握進一步的增強，加深了對它們的理解，并對單片機產(chǎn)生了濃厚的興趣， 通過課程設(shè)計可以看出它對理論教學起到了必要的補充和額拓寬作用， 對培養(yǎng)既具有扎實理論功底又具有相當實踐能力的人才必不可少。在這次的課程中，我發(fā)現(xiàn)單片機接觸器在工業(yè)控制中的作用很大，它能使人的控制轉(zhuǎn)變成電腦的控制，大大地降低了產(chǎn)品的成本， 很大地提高生產(chǎn)效率。經(jīng)過這次課程設(shè)計培養(yǎng)了我們的設(shè)計能力以及全面的考慮問題能力。學習的過程是艱難的但是收獲成功的喜悅更是讓人激動的。相信通過這次課程設(shè)計它對我以后的學習及工作都會產(chǎn)生積極的影響第13頁/共13頁參考文獻1劉守義 . 單片機應用技術(shù) . 系安：西安電子科技大學出版社，2002 2鄭堤、唐可法 . 機電一體化設(shè)計基礎(chǔ) . 北京：機械工業(yè)出版社，1997 3蔡菲娜 . 單片微型計算機原理和應用. 杭州：浙江大學出版社，1996 4趙繼文 . 傳感器與應用電路