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1、基于51单片机的压力过程控制系统设计说明 东北大学分校自动化工程系 过程控制系统课程设计 设计题目：智能化压力测量仪设计 学生：玲娜 专业：测控技术与仪器 班级学号： 5091030 指导教师：宋爱娟 设计时间：2022.6.18-2022.7.1 前言. (3) 一、设计任务书. . (4) 二、器件选择. (4) 2.1 压力传感器的选 择. (4) 2.2键盘显示控制芯片 8279. (6) 2.3模数转换 器. (7) (1)A/D转换器ADC0809. (8) (2)A/D转换器ADC0808. (9) 2.4 显示数码管 (10) 2.5 D锁存器74LS373 (11) 2.6地
2、址锁存器74LS273 (12) 2.7 译码器74LS138 (13) 三、系统设计. . (13) 3.1 设计思 路. (13) 3.2 系统硬件框 图. (14) 3.3 控制系统总体结 构. .,14 四、硬件设计. (15) 4.1 气压传感器MPX4115模块 (15) 4.2 温度传感器9013补偿模 (16) 4.3 数据转换模 块. (16) 4.4 单片机处理模 块. (16) 4.5 键盘显示模 块. (17) 五、软件设计. . (19) 5.1 系统软件流程 图. (19) 5.2 软件模块分 析. (20) 5.2.1 压力采集模块流 程. (20) 5.2.2
3、键盘显示模 块. (21) 六、参考文献. . (21) 七、结束语. (22) 附录一仿真原理图. (23) 附录二仿真程序. . (24) 前言 压力是过程控制系统中的重要测量参数之一，压力的检测和控制是使生产顺利进行和设备安全工作的必要条件。如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。 实现智能化压力测量系统对工业生产过程的控制具有非常重要的意义。在生产过程控制系统中，
4、被控对象参数检测的精确与否将直接影响一个生产企业的经济利益，在以往的控制系统中，由于对环境温度、生产设备老化等影响因素的考虑较少，传感器检测到的信号往往存在偏差，造成了不可避免的损失。而压力测量的智能化可以弥补一些外界因素对系统造成的干扰，单片机通过对外界各种干扰因素的检测、整合、处理，可以得到更理想的控制变量，可以使控制更精确也更及时。 本课设主要完成了以单片机为核心的智能化压力测量仪的设计。课题结合了实际生产过程控制系统的相关技术特点，利用压力传感器获取被控对象指标，以温度传感器监测环境变量，由键盘输入控制该控制系统的启停及置位复位，运用芯片ADC0808实现由模拟量到数字量的转换，AT8
5、9S52单片机采集处理信号，并由芯片8279实现对LED显示的实时控制，此外，通过温度补偿电路减小了测量误差，完成对被控对象的压力实时检测，并能够根据处理结果，使系统做出实时调整，保证生产的顺利进行。 一、设计任务书 压力传感器采用美国ICSensors公司生产的ICSl220型硅压力传感器，单片机为核心流量控制系统。系统主要由压力传感器，单片机控制系统、对象、执行器（查找资料自行选择）等组成. 写出压力测量过程，绘制压力测量仪组成框图 系统硬件电路设计 单片机采用89S52；键盘显示电路采用8279方案，矩阵键盘，共阴极数码管，A/D采用ADC0808，测量温度的三极管9013作为温度补偿器
6、件。 编制压力测量程序：软件采用模块化程序结构设计,由压力采集程序、压力校准程序、与测量程序三部分组成。 二、器件选择 2.1 压力传感器的选择 压力传感器芯片的性能受温度的影响非常大，主要表现为零点和灵敏度随温度变化而发生漂移。1220型是经过温度补偿的硅压阻式压力传感器，采用双列直插封装结构，适用要求成本低，性能优越，长期稳定性好的应用领域。 通过激光修正的电阻实现了050的温度补偿，还提供一个激光修正的电阻用于调节差动放大器的增益来校正传感器的压力灵敏度变化，使具有良好的互换性，互换性误差仅为1。从02psi至0100psi量程围均有表压，差压和绝压产品。 ICSl220系列具有如下优点
7、： （1）放大、校准和温度补偿； （2）多级压力非线性修正； （3）直接输出经放大校准的模拟信号； （4）输出与输入电压成正比； （5）温补围为070，满足绝大部分用户的需求； （6）有表压、差压和绝压配置，有微压和低压等量程； ICSl220传感器性能参数图如下： 图2.1ICSl220传感器性能参数 2.2键盘显示控制芯片8279 8279 是通用的可编程键盘/显示器接口芯片。它包含有键盘输入和显示输出两种功能，在单片机系统中应用很广泛。8279部有键盘 FIFO （先进先出堆栈）/传感器，当键盘输入时，8279能提供自动扫描，能与按键或传感器组成的矩阵相连，接收输入信息，还能自动消除抖动并具有双键锁定保护功能。显示RAM 容量为 16*8，即显示器最大配置可达 16 位LED 数码显示。 8279芯片特点： (1)可同时进行键盘扫描及文字显示； (2)键盘扫描模式(Scanned Keyboard Mode)；