基于AT89S52單片機單片機壓力測控系統設計

摘要：本設計為基于AT89S52單片機的氣缸壓力測量與控制系統，壓力傳感器選擇1210-030G-3S，能夠在0～207kPa范圍內有效測量氣缸供氧系統的壓力，并進行實時壓力（LED）顯示。單片機控制部分實現當壓力超出上限值176kPa時，放氣閥打開進行放氣，當壓力低于下限值64kPa時，放氣閥關閉，氣缸充氣；壓力在正常范圍（64～176

kPa）時，壓力改變不影響放氣閥的狀態。報警功能實現當壓力超出設定的壓力范圍（64～176kPa）10S時，發光二極管點亮進行報警。

關鍵詞：AT89S52單片機 1210—030G—3S型壓力傳感器 LED顯示 報警

1 系統設計

考慮到過程控制系統的一般組成及本次設計的任務要求，本設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轉換（ADC0808）、AT89S52單片機、LED顯示、報警電路和放氣閥驅動電路。

2 系統框圖

3 設計思路

壓力傳感器（1210—030G—3S）測量氣缸中的壓力（0～207kPa）輸出電流信號（75～150mA），經A/D模數轉換（結果為00000000～11111111即0～255）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，放氣閥關閉，進氣閥給氣缸充氣。此過程中若放氣或充氣10S仍沒達到正常的壓力范圍則進行1S報警。當然A/D轉換的啟停、壓力大小的判斷、10S延時都由單片機來控制。

4 壓力傳感器和A/D轉換芯片選擇

4.1 壓力傳感器1210-030 G-3S 網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的MD-PS系列和MD-GA高精度絕壓傳感器，但是由于二者都不適合本次課程設計的壓力范圍（0～200kPa），最終選擇1210-030G-3S壓力傳感器，它的測壓范圍為30*6.895=207kPa，輸出電流范圍是75～150mA，性能參數如下：

典型應用電路如下：

設計仿真時由于PROTEUS中沒有傳感器，因此用一個范圍為75～150分壓電路代替傳感器的輸出電流，使得仿真得以進行。

4.2 AD模數轉換芯片ADC0809 ADC0809是目前廣泛使用的逐位逼近型8位單片A/D轉換芯片，片內含8 路模擬開關，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、轉換器部分、輸出部分。

ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝，ADC0

809主要信號引腳功能說明如下：

IN7～IN0——八路模擬量輸入通道。

ALE——地址鎖存允許信號。

START——轉換啟動信號。START=1轉換啟動。

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10kHz～1.2MHz。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。

EOC——轉換結束信號。EOC=1，轉換結束。

D7～D0——數據輸出線。

OE——輸出允許信號。OE=1，輸出轉換得到的數據。

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轉換完成后轉換數據的傳送。轉換數據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系如下表1-1所示：

實際畫圖時由于PROTEUS中沒有ADC0809，因此用ADC0808代替。ADC0808和ADC0809的使用接發相同，只是ADC0809的轉換誤差為1位，ADC0808為5位而已。

5 結束語

本次課程設計歷時一周，除鍵盤電路外基本完成了所要求的設計任務。設計過程中參考了陳海宴老師編著的《51單片機原理及應用—基于Keil C與Proteus》一書中數字電壓表的設計。本設計的難點在于：考慮到現場傳感器的氣體壓力測量與傳感器輸出是實時進行的，因此ADC0808的模數轉換必須時刻進行，至少兩次轉換之間的時間間隔不能太長。但是如果一次轉換完成后立即進行下一次轉換，則對應的轉換子程序就是一個死循環，這樣的話就不能進行報警，因為無法取出10S之后的轉換數據。考慮到這個問題之后再轉換之程序中做一個0.1S的延時，這樣每次轉換大約耗時0.1S，轉換子程序進行多少次轉換通過主程序來控制，這樣調用轉換子程序100次之后就可以得到10S以后的轉換結果，將轉換結果和壓力上下限比較以后就可以決定是否進行報警了。當然，這樣做的局限是使得LED的顯示不那么連續了。因此，進一步想辦法解決這個問題是我們以后應該繼續做的。

參考文獻：

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作者簡介：隋鵬（1977-），男，蒙族，2001年畢業于遼寧工程技術大學信息管理與信息系統專業，現任內蒙古平莊煤業公司老公營子煤礦機電科科長。