【文章內(nèi)容簡介】 圖及真值表如下： 12 圖 芯片 74LS273 引腳圖 圖 芯片 74LS273 真值表 譯碼器 74LS138 74LS138的管腳排列和真值表見下圖。由真值表可知，6腳是控制腳，只有當(dāng)6腳為高電平而5腳都為低電平時(shí)，74LS138才對3腳的輸入進(jìn)行譯碼，選擇和從這三個(gè)管腳輸入的三位二進(jìn)制碼相對應(yīng)的某一個(gè)輸出腳輸出低電平，否則所有的輸出腳都是輸出高電平。 74LS138引腳圖 表23 74LS138真值表 13 三、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)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(jīng) A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換（結(jié)果為 00000000~11111111 即 0~255）后給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行算法處理將傳感器的輸出信號和測量的壓力對應(yīng)起來并實(shí)時(shí)顯示在 LED 上，當(dāng)所測壓力大于 176kPa 時(shí)，放氣閥打開進(jìn)行放氣，當(dāng)所測壓力小于 64kPa 時(shí)，放氣閥關(guān)閉，進(jìn)氣閥給氣缸充氣。此過程中若放氣或充氣10S 任沒達(dá)到正常的壓力范圍則進(jìn)行 1S 報(bào)警。當(dāng)然 A/D 轉(zhuǎn)換的啟停、壓力大小的判斷、10S 延時(shí)都由單片機(jī)來控制。 由于硬件條件有限，本設(shè)計(jì)只能著重于整個(gè)系統(tǒng)中的反饋回路即測量部分的設(shè)計(jì)。本智能化壓力測量儀基于 ICSl220 壓力傳感器，設(shè)計(jì)通過 proteus 進(jìn)行軟件仿真；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，硬件部分設(shè)計(jì)以壓力傳感器、溫度補(bǔ)償電路、A/D軟換芯片、單片機(jī)、LED 顯示電路、鍵盤等幾部分組成。軟件部分通過 C 語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)壓力測量，壓力信號修正，測量數(shù)據(jù)的顯示，以及外圍的鍵盤控制，其中，外圍鍵盤能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)定給定值，對外輸出相應(yīng)的控制信號等功能。 系統(tǒng)硬件框圖 系統(tǒng)硬件主要由四幾大模塊組成：信號采集模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)處理模塊、鍵盤控制顯示模塊。結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示： 電 源 模 塊溫度補(bǔ)償 壓力傳感器A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換AT89S52 單片機(jī)LED 顯示鍵盤控制信號輸出 14 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)完整的閉環(huán)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 ，根據(jù)要求及硬件條件，本設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的檢測回路。 圖 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 四、硬件設(shè)計(jì) 氣壓傳感器 MPX4115 模塊 氣壓傳感器 MPX4115 的主要作用就是感知系統(tǒng)的氣壓的變化，并將這種氣壓值轉(zhuǎn)變成電流信號，傳到 I/V 轉(zhuǎn)換器中。報(bào)警鍵盤輸入顯示A/D 轉(zhuǎn)換 I/V 轉(zhuǎn)換 傳感器壓力采集單片機(jī)控制 被控對象參數(shù)執(zhí)行器 15 圖 氣壓傳感器 MPX4115 電路 溫度傳感器 9013 補(bǔ)償模塊 溫度傳感器 9013 的作用是通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菧y量值更加靠近真實(shí)值，以此來減小誤差。 圖 溫度補(bǔ)償電路 系統(tǒng)采用三極管 9013 進(jìn)行環(huán)境溫度的監(jiān)測，并對壓力檢測裝置進(jìn)行補(bǔ)償。利用三極管 9013 作為溫度傳感器，主要依據(jù)三極管的 PN 結(jié)對溫度比較敏感來實(shí)現(xiàn)，連接電路如圖。三極管 9013 基極和集電極短接，利用基極與發(fā)射結(jié)之間的 PN 結(jié)隨溫度變化的特性，輸出相應(yīng)的電壓信號 Ube, 工作溫度 55℃ ~ +150℃，℃,因此根據(jù)△Ube 的變化將電路接入傳感器參考電壓端，即可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。 16 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 傳感器電壓由通道 0 送入 AD 轉(zhuǎn)換器，當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī) WR 端和74LS373 的 A3 端口選通 IN0，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，通過檢測 EOC 端口信號來判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，如果結(jié)束，由 RD 和 74LS373 的 A3 端口控制，從地址 0XFFF0 端口讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 圖 A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)處理模塊 AT89S52 單片機(jī)主要功能分為：電壓值讀取、電壓值校正、給定值輸入、鍵盤控制、顯示部分幾個(gè)部分。單片機(jī)系統(tǒng)含有 74LS373 用來使 P0 和 P2 口聯(lián)合輸出地址進(jìn)行外部器件的尋址，另外還包含 8279,用來擴(kuò)展單片機(jī)端口從而更方便的控制鍵盤和 LED 顯示器。 17 圖 單片機(jī)系統(tǒng)電路圖 鍵盤顯示模塊利用 8279 的獨(dú)特功能與特性設(shè)計(jì)了鍵盤顯示模塊，該設(shè)計(jì)主要通過兩個(gè)地址端口 0xFFEF 和 0xFFCF 對 8279 進(jìn)行讀寫。其中數(shù)碼管位選和矩陣鍵盤掃描部分，由 74LS138 譯碼器對 8279 輸出的掃描信號進(jìn)行譯碼來實(shí)現(xiàn)，使其能夠隨時(shí)掃描鍵盤和顯示端口。鍵盤電路能夠很穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，包括啟動(dòng)、停止，輸入給定值等。數(shù)碼管選用六位的數(shù)碼管，能夠充分顯示數(shù)據(jù)的精度。仿真圖如下： 18 圖 鍵盤顯示電路鍵盤顯示采用人性化設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)給鍵盤設(shè)置以下功能：START 鍵： 該鍵用于啟動(dòng)電路工作，只有按下此鍵，電路才能進(jìn)入工模式，才能實(shí)現(xiàn)其他相應(yīng)功能；STOP 鍵： 停止鍵用于關(guān)閉工作電路，按下之后電路停止工作；DISSET 鍵： 用于查詢輸入的給定值；按下之后顯示系統(tǒng)的給定值；SET 鍵： 該鍵用于設(shè)定給定值，對于控制電路，給定值會隨實(shí)際情況不同而定，按下此鍵，可以進(jìn)入給定值輸入模式，數(shù)值范圍為 15KP115KP，五位有效值，還有一位小數(shù)點(diǎn)，可以根據(jù)要求人為設(shè)定；ENTER 鍵： 清除鍵用于退出給定值輸入模式和顯示給定值模式，按下之后，進(jìn)入正常顯示模式； 19 0—9 鍵： 數(shù)字鍵盤包括小數(shù)點(diǎn)主要用于數(shù)據(jù)輸入，此系統(tǒng)只用于輸入給定值. 五 、 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)軟件采用 C 語言，利用 keil C 軟件進(jìn)行編程，具體的軟件模塊分為：壓力信號采集模塊、壓力數(shù)據(jù)校正模塊、鍵盤控制和顯示模塊。系統(tǒng)的整體流程圖為：圖 系統(tǒng)軟件流程圖 20 軟件模塊分析 壓力采集模塊流程傳感器直接輸出電壓信號，電壓信號經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，單片機(jī)通過地址端口讀取該數(shù)據(jù)，流程圖為：圖 采集流程圖程序設(shè)定 0xFFF0 為 ADC0808 的端口地址，首先通過端口地址選擇模擬通道 0，并啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC 輸出一個(gè)高電平，通過查詢 EOC 端口，然后從地址 0xFFF0 端口度出數(shù)據(jù)。 線性化原理：采用線性參數(shù)標(biāo)度變換的方法進(jìn)行電壓與壓力的線性化標(biāo)度變換，同時(shí)進(jìn)行校正。 設(shè)電壓轉(zhuǎn)換值用 X 表示，KPA 用 P 表示，則根據(jù)此公式即可求出線性化后的顯示值，即程序中的 Y 值；線性化公式如下： 21 鍵盤顯示模塊鍵盤和顯示電路采用 8279 方案，該方案可大大節(jié)省單片機(jī)資源，通過該方案可以很大程度的減少控制和顯示的復(fù)雜性。該模塊關(guān)鍵是對 8279 芯片的掌握，重點(diǎn)掌握端口地址和命令格式。在程序中對 8279 設(shè)置兩個(gè)地址端口，分別是ODE 0xFFEF 以及 DAT 0xFFCF。通過這兩個(gè)端口對 8279 進(jìn)行命令操作和數(shù)據(jù)傳輸。該模塊的流程結(jié)構(gòu)為： 圖 鍵盤和顯示流程框圖 六、 參考文獻(xiàn)[1]邵裕森、：機(jī)械工業(yè)出版社，[2]．機(jī)械工業(yè)出版社，[3]蕭德云譯．過程控制系統(tǒng)——應(yīng)用、設(shè)計(jì)與整定（第 3 版） ．清華大學(xué)出版社，[4]金以慧．過程控制．清華大學(xué)出版社， 22 七、結(jié)束語本課設(shè)是基于 AT89S52 單片機(jī)的測量與顯示，通過壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過運(yùn)算放大器進(jìn)行信號放大，送至 ADC0808，將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識別的數(shù)字信號，再經(jīng)過單片機(jī)轉(zhuǎn)換成 LED 顯示器可以識別的信息，顯示輸出。在顯示的過程中通過鍵盤，向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入各種數(shù)據(jù)和命令，亦可通過使用鍵盤，讓單片機(jī)系統(tǒng)處于預(yù)定的功能狀態(tài)，顯示需要的值。要實(shí)現(xiàn)壓力的顯示需硬件與軟件的配合，最終調(diào)試出來的。本次課設(shè)，我學(xué)會了使用 proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真，我們組內(nèi)成員通過儀器討論，分工合作，從找元器件開始學(xué)起，討論并研究解決一個(gè)一個(gè)問題，我們從中學(xué)會了很多知識。該課設(shè)用到學(xué)過的單片機(jī)的知識，有些芯片我們之前沒接觸過，通過查閱資料，熟悉芯片管腳以及芯片引腳功能。在此基礎(chǔ)上，需要對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)編程。通過進(jìn)一步的交流，讓我明白了，編程不難，難的是總體的編程思想，這正是我所欠缺的，需要在以后加以學(xué)習(xí)彌補(bǔ)。此次課設(shè)的硬件軟件都是我們自己設(shè)計(jì)，這更加鍛煉了我們對于整個(gè)系統(tǒng)的從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的技能，提高了全面性思考問題的能力。通過解決一個(gè)又一個(gè)的問題讓我意識到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要將理論與實(shí)踐相結(jié)合，軟件硬件相結(jié)合，我深刻體會到自身能力的嚴(yán)重不足。此次的課程設(shè)計(jì)的順利完成，離不開我們大家的團(tuán)結(jié)合作和共同努力，在此感謝大家的辛苦付出，更要對我們的組長，也感謝老師給我們這次寶貴的鍛煉機(jī)會。 23 附錄一 仿真原理圖 24 附錄二 仿真程序程序一:includeincludeinclude //用 74ls 系列芯片 用于 擴(kuò)展 i/o 口 define uchar unsigned chardefine uint unsigned intchar data disbuf[6]={16,16,16,16,16,16}。//disbuf[]是一個(gè)顯示緩沖,里面放的是實(shí)際要顯示的數(shù)值. unsigned char code SEG[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}。//共陰級 數(shù)碼管 編碼表 unsigned c