畢業(yè)設(shè)計(jì)正文-天然氣壓力監(jiān)控系統(tǒng)

1天然氣壓力監(jiān)控統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)天然氣壓力監(jiān)控系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)天然氣壓力儲(chǔ)罐進(jìn)氣管道的流使存氣罐中的壓力穩(wěn)定在200Pa-800Pa之間而能使然氣通過儲(chǔ)氣的出氣管穩(wěn)定的供給給用戶使用壓力值大上限值或者小于下線值，系統(tǒng)能發(fā)出聲光報(bào)警并控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)自動(dòng)監(jiān)控，同時(shí)也有人化的人工手動(dòng)控制。2天然氣壓力監(jiān)控統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)此天然氣壓監(jiān)控系統(tǒng)來來源于生產(chǎn)實(shí)際計(jì)要求既滿足用戶要求

又使系統(tǒng)簡(jiǎn)、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠。本課題打算分四個(gè)模塊行解決：壓力數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、聲光報(bào)警與步進(jìn)電驅(qū)動(dòng)模塊、人工控制模。系統(tǒng)硬件電原理框圖如下：壓力感器

擴(kuò)展片

顯示屏差動(dòng)大器AD轉(zhuǎn)電

單片機(jī)

聲光警步進(jìn)機(jī)的動(dòng)人工制系統(tǒng)硬件電路原理圖本系統(tǒng)中，過擴(kuò)散硅壓力傳感器將壓力非電量轉(zhuǎn)換為微弱電信號(hào)，通過信放大電路，將微弱的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為A/D能轉(zhuǎn)化的閾，使輸入的模擬信的電壓為0-5V壓力傳感器量程為0-1000MPa然后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)傳送給8051片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；通過較設(shè)定在8051片機(jī)內(nèi)的上下限壓力值參數(shù)，來決定是否應(yīng)啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警與控制程。當(dāng)前壓力值超過設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)聲光報(bào)警，并控制步進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使天然氣儲(chǔ)氣罐進(jìn)氣管的閥口關(guān)小而達(dá)到動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)氣罐中力的目的個(gè)過程中的壓力值變化會(huì)過顯示屏顯出來，便于錄與生產(chǎn)管理。軟件方面使用匯語言對(duì)8051片機(jī)進(jìn)行程設(shè)計(jì)Proteus搭建仿真系Keil進(jìn)行程序匯編壓力數(shù)據(jù)采與存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)顯示模、聲光報(bào)警與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、人工控制模、這四大模塊進(jìn)行編寫除實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能外還要進(jìn)行數(shù)轉(zhuǎn)換，即將所

采集到的數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)（BCD碼進(jìn)行顯示，合人們所使用進(jìn)制數(shù)的習(xí)慣同時(shí)還要將壓力值參數(shù)換成二進(jìn)制數(shù)，便于片機(jī)處理。2.3天氣壓力監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)總體方設(shè)計(jì)本監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路可為數(shù)據(jù)采集功能塊、數(shù)據(jù)顯功能模塊聲光報(bào)警模塊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及電路圖五個(gè)部分。2.3.1數(shù)采功模壓力傳感器用擴(kuò)散硅壓力傳感器信號(hào)的調(diào)理電中用儀表放器，共模干、零漂、溫漂的抑制，保證采集數(shù)據(jù)的精度和靠度。

模數(shù)轉(zhuǎn)換采ADC0809,將信號(hào)預(yù)處理路傳送過來的調(diào)理信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換才送至8051單片機(jī)中行各種處理。ADC0809各腳功能如下：LSB-MSB：位數(shù)字量輸出引。IN0-IN7：位模擬量輸入引。VCC：+5V作電壓。GND：地。REF（+）參考電壓正端。REF（-）參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換為低電平，當(dāng)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE輸出允許控端，用以打開三態(tài)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為）。A、B、C：地址輸入。2.3.2數(shù)顯模顯示屏采用位一體LED數(shù)碼管于8051單片機(jī)I/O接口有限，為了節(jié)約I/O口采用8155片對(duì)單片機(jī)I/O口進(jìn)行擴(kuò)展單片機(jī)的P0與8155的AD口做數(shù)據(jù)總線連8155的A口LED數(shù)碼管的段選信號(hào)，B口做LED數(shù)碼管的位選信號(hào)線

8155各引腳功能說明如下：RST復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。復(fù)位后，3個(gè)口均為輸入方。AD0三態(tài)的地址/數(shù)據(jù)總線。與單片機(jī)的低8位地址數(shù)據(jù)總線（口相連。單片機(jī)8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)息都是通過這個(gè)總線口傳送的。RD：讀選通號(hào)，控制對(duì)8155的操作，低電平有效WR：寫選通號(hào)，控制對(duì)8155的操作，低電平有效CE：片選信線，低電平有效。IO/M：8155的RAM存儲(chǔ)器或I/O選擇線。當(dāng)＝0，則選擇的片內(nèi)RAM，AD0～上地為中RAM單的地址（00H～FFHIO/M＝1時(shí)，擇8155的I/O口，AD0～AD7的地址為8155I/O口的地址。ALE：地址鎖存信號(hào)。8155內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，在的下降沿將片機(jī)輸出的低8地址信息及，的狀態(tài)都存到部鎖存器。因此，P0口輸出的低8位地址信號(hào)不需外接鎖器。PA0～PA78位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。PB0～PB78位通用I/O口，功能同A口。PC0～PC5有兩個(gè)作既可作為通用的I/O也可作PA口和PB口的控制信號(hào)，這些可通過程序控制。TIMERIN：定時(shí)/計(jì)器脈沖輸入。TIMEROUT：定時(shí)/計(jì)器輸出端。VCC：＋5V電源。

2.3.3聲報(bào)模聲光報(bào)警電采用LM386驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器發(fā)光二極管某I/O單調(diào)輸出一信控制LM386驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和光二極管進(jìn)聲光報(bào)警免采用音樂報(bào)警防止外界各種鈴聲信號(hào)的干擾時(shí)便于上能對(duì)報(bào)警地進(jìn)行準(zhǔn)確快的定位。2.3.4步電的動(dòng)塊此處步進(jìn)電采用三相六拍的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)電機(jī)的主要能是根據(jù)存儲(chǔ)罐中的力狀況來進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的控制當(dāng)存儲(chǔ)罐中的壓力低于設(shè)計(jì)的下限值時(shí)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)，控制閥門開大存儲(chǔ)罐中的壓力于設(shè)計(jì)的上限時(shí)，步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，控制閥門關(guān)小得存氣罐中的壓力處于正常力的范圍之內(nèi)。2.3.5電圖

2.4天然氣壓力監(jiān)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是控系統(tǒng)的主要內(nèi)容和重點(diǎn)計(jì)人員不要能夠從事件設(shè)計(jì)，同還必須掌握測(cè)控軟建的設(shè)計(jì)，通常件設(shè)計(jì)是先畫出件的流程圖，后根據(jù)流程圖用匯編語言或者高級(jí)語言進(jìn)行編。本課題的程打算分為數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)顯聲光報(bào)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)人工手動(dòng)四個(gè)塊進(jìn)行設(shè)計(jì)在程序的編寫中我們應(yīng)該按照這設(shè)計(jì)的四大模塊上至下的進(jìn)行編寫，一一實(shí)現(xiàn)控制的要求。程序的編譯我們選擇KeilC51軟件,電路仿真我們選Proteus件進(jìn)行仿真路的搭建。的紹Keil集成開發(fā)環(huán)境主要菜單欄、工欄、源文件編輯窗口、程窗口和輸窗口五部分組成工具欄為一組捷工具圖標(biāo)要包括基本文件工具、建造工具欄和調(diào)試工具欄基本件工具欄包新建、打開、拷貝、貼等基本操作。建造工具欄主要包括文件編譯目標(biāo)文件編譯連接、所目標(biāo)文件編譯連接、目標(biāo)選項(xiàng)和一個(gè)目標(biāo)選擇口試工具欄位于最要包括一些真調(diào)試源程序的基操作單步位、全速運(yùn)行等在工具欄下面，默認(rèn)有三個(gè)窗口邊的工程窗口包一個(gè)

工程的目標(biāo)target（group和項(xiàng)目文件。右邊為文件編輯窗，編輯窗口實(shí)上就是一個(gè)文件編輯器，我們可以在這里對(duì)源件進(jìn)行編輯、修改、貼等。下邊的為輸出窗口，源文件編譯之后的果顯示在輸出窗口中，出現(xiàn)通過或錯(cuò)誤（包括錯(cuò)誤類型及行號(hào)）的提。如果通過則會(huì)生成“HEX”格式的目標(biāo)文件，用于仿真或燒錄芯片。MCS-51單機(jī)軟件Keil開發(fā)過程為：建立一個(gè)工程項(xiàng)，選擇芯片，確定選項(xiàng)；建立匯編源文件源文件；用項(xiàng)目管理器生各種應(yīng)用文件；檢查并修改源文中的錯(cuò)誤；編譯連接通過后行軟件模擬仿真或硬件在線仿真；編程操作；應(yīng)用。2.4.2Proteus軟的紹Proteus軟件是它僅具有其它EDA具軟件的仿真能還能仿真單片機(jī)及外器件它是目前最好的仿真單片及外圍器件工具雖然目前國(guó)內(nèi)推剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)學(xué)的教師、致力于單片開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞它從原理布圖代碼調(diào)試到單片機(jī)與圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到設(shè)計(jì)，真正實(shí)了從概念到產(chǎn)品的整設(shè)計(jì)目前將電路仿真軟件PCB設(shè)軟件和虛擬型仿的設(shè)計(jì)平臺(tái)，器8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和等，2010年即將增加和DSP列處理器持增加其他系列理器模型。在編譯方面它也支持、Keil和MPLAB等多種譯器。Proteus軟件具有的功能：原理布圖；PCB自動(dòng)或人布線；電路仿真。

2.4.3程設(shè)流圖（1）自動(dòng)監(jiān)控程序流程圖開始初始化啟動(dòng)ADC0809采集數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換據(jù)并儲(chǔ)存在LED數(shù)管顯示數(shù)據(jù)判斷采集的數(shù)據(jù)否大于設(shè)定的上限值小于設(shè)計(jì)的下限值。大于聲光報(bào)警電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)

小于聲光報(bào)警電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)

（2）中斷程序流程圖（手動(dòng)控制控制）外部中斷低電平將累加器A、累加器B、程序狀態(tài)字PSW單元壓棧進(jìn)行保護(hù)電動(dòng)機(jī)A相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)B相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)A相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)C相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)B相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)A相電、延時(shí)清零AB相將元、程序狀態(tài)字PSW累加B加器A出恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。中斷返回

外部中斷低電將累加器A、累加器B、程序狀態(tài)字PSW30H-34H單元壓棧進(jìn)行保護(hù)電動(dòng)機(jī)、A相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)A相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)B相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)相電延時(shí)電動(dòng)機(jī)A相電、延時(shí)電動(dòng)機(jī)B相電、延時(shí)清零A相將30H-34H單、程序狀態(tài)字累加器B累加器A出恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。中斷返回

源序ORG0000LJMPMAINSTARTEQUP2.5EOCEQUP2.6BEEP_LEDEQUORG4000MAIN:SEBTSEBTEX0SEBTEX1CLRIT0MOVA#0FFHMOVP1A

開中斷開外部中斷開外部中斷選擇外部中低電平觸發(fā)方式將P1口置1LOOP1:SEBTJNBEOC$MOVAP1MOV34HMOVB#4MULABMOVR1AMOVABMOVB#25MULABMOVB#100DIVABMOV30HA

啟動(dòng)ADC0809等待轉(zhuǎn)換完讀取數(shù)據(jù)初始數(shù)值存34H單元將數(shù)據(jù)化為際的大小低八位暫存進(jìn)行高八位BCD轉(zhuǎn)換千位數(shù)存30H單元

MOVABMOVB#10DIVABMOV31HAMOV32HBMOVAR1

百位數(shù)存31H元十位數(shù)存32H元進(jìn)行低八位的BCDMOVB#100BCD轉(zhuǎn)換，讀百位數(shù)DIVABADDA31HMOV31HA

低八位數(shù)與八位數(shù)的百位數(shù)相加相加結(jié)果存31HMOVABBCD轉(zhuǎn)換，讀十位數(shù)MOVB#10DIVABADDA32HMOV32HAMOV33HB

低八位數(shù)與八位數(shù)的十位數(shù)相加結(jié)果存入32H個(gè)位數(shù)存入33HLOOP2:MOVA30HDAAMOVDPTR#TAB

數(shù)據(jù)顯示模讀千位數(shù)，行十進(jìn)制轉(zhuǎn)換尋千位數(shù)的碼號(hào)MOVCA@A+DPTRMOVDPTA#7F01HDP指針指向段選址MOVX@DPTRA

送入段選碼MOVDPTA#7F02HDP指針指向位選址MOVA#07H

MOVX@DPTRAACALLDELAY

送入位選碼延時(shí)0.2SMOVA31HDAAMOVDPTR#TABMOVCA@A+DPTRMOVDPTA#7F01HDP指針指向段選址MOVX@DPTRA

送入段選碼MOVDPTA#7F02HDP指針指向位選址MOVA#0BHMOVX@DPTRAACALLDELAY

送入位選碼延時(shí)0.2SMOVA32HDAAMOVDPTR#TABMOVCA@A+DPTRMOVDPTA#7F01HDP指針指向段選址MOVX@DPTRA

送入段選碼MOVDPTA#7F02HDP指針指向位選址MOVA#0DHMOVX@DPTRAACALLDELAYMOVA33HDAAMOVDPTR#TAB

送入位選碼延時(shí)0.2S

MOVCA@A+DPTRMOVDPTA#7F01HDP指針指向段選址MOVX@DPTRA

送入段選碼MOVDPTA#7F02HDP指針指向位選址MOVA#0EHMOVX@DPTRAACALLDELAYMOVR0#20HDJNZR0LOOP2LOOP3:MOVA#32HCLRCYSUBBA34HJCLOOP5MOVA#8CHCLRCYSUBBA34HJNCLOOP4CLRBEEP_LEDLJMPMAINLOOP4:SETBBEEP_LEDSETBP2.0ACALLDELAYSETBP2.1ACALLDELAY

送入位選碼延時(shí)0.2S持續(xù)顯示一時(shí)間設(shè)定下限值32H表示200Pa清零進(jìn)位標(biāo)比較初始值否小于200小于200則轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)程序設(shè)定下限值32H表示800Pa大于800則轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)程序關(guān)閉蜂鳴器發(fā)光二極管跳轉(zhuǎn)主程序續(xù)檢測(cè)啟動(dòng)蜂鳴器點(diǎn)亮LED電機(jī)A相得(A)延時(shí)0.2S電機(jī)B相得(AB)延時(shí)0.2S

CLRP2.0ACALLDELAYSETBP2.2ACALLDELAYCLRP2.1ACALLDELAYSETBP2.0ACALLDELAYCLRP2.2CLRP2.0LJMPMAINLOOP5:SETBBEEP_LEDSETBP2.2SETBP2.0ACALLDELAYCLRP2.0ACALLDELAYSETBP2.1ACALLDELAYCLRP2.2ACALLDELAYSETBP2.0ACALLDELAYCLRP2.1ACALLDELAYCLRP2.0LJMPMAIN

電機(jī)A相失(B)延時(shí)0.2S電機(jī)C相得(BC)電機(jī)B相失(C)電機(jī)A相得(CA)電機(jī)C相失電機(jī)A相失跳轉(zhuǎn)主程序續(xù)檢測(cè)電機(jī)C相得電機(jī)A相得(CA)電機(jī)A相失(C)電機(jī)B相得(BC)電機(jī)C相失(B)電機(jī)A相得(AB)電機(jī)B相失(A)電機(jī)A相失跳轉(zhuǎn)主程序續(xù)檢測(cè)

ORG0003INT0；PUSSPUSSPSWPUSSBPUSS30HPUSS31HPUSS32HPUSS33HPUSS34HSETBP2.0ACALLDELAYSETBP2.1ACALLDELAYCLRP2.0ACALLDELAYSETBP2.2ACALLDELAYCLRP2.1ACALLDELAYSETBP2.0ACALLDELAYCLRP2.2CLRP2.0POP34HPOP33HPOP32HPOP31H

POP30HPOPBPOPPSWPOPACCREITORG0013INT1:PUSSACCPUSSPSWPUSSBPUSS30HPUSS31HPUSS32HPUSS33HPUSS34HSETBP2.2SETBP2.0ACALLDELAYCLRP2.0ACALLDELAYSETBP2.1ACALLDELAYCLRP2.2ACALLDELAYS