【正文】 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 38 頁 參考文獻(xiàn) [1] 中國(guó)石油規(guī)劃總院 . 油氣管道技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) [R].北京 :中國(guó)石油管道技術(shù)與管理專題報(bào)告會(huì) .2020:16 [2] 鮑秀華 .油田集輸、注水泵站生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研 究 [D].浙江 :浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 .2020:830 [3] 馮盛 . 無線移動(dòng)通信在石化輸油沿線的應(yīng)用 [J].科技信息 .2020(24):13 [4] 韓斌杰 .GPRS 原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 . [5] 何翠蘭 .王清華等 .油井監(jiān)控系統(tǒng)在油田領(lǐng)域的應(yīng)用 [J].內(nèi)蒙古石油化工 .2020:9697 [6] 王杰 .范敏 .黃漢光 .油田自動(dòng)化系統(tǒng)中油井監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用 [J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào) .2020,18(4):4751 [7] 李迎偉 .基于 GPRS的油井遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].武漢 :武漢理工大學(xué) .2020:69 [8] 沈紅衛(wèi) .基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 .2020:75151 [9] 陳光東 .單片微型計(jì)算機(jī)原理及其 C 語言程序設(shè)計(jì) [M].華中理工大學(xué)出版社 .2020 [10] 張斌武 .單片機(jī)系統(tǒng) Proteus設(shè)計(jì)與仿真 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 .2020:5289. [11] 劉雪雪 . 串行數(shù)據(jù)芯片的編程檢測(cè)方法 [J].現(xiàn)代電子技術(shù) .(2):13 [12] 陸德民 .石油化工自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)手則 [M].北京 .化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020:200220 [13] 趙育才 .石油長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)自動(dòng)化研究與實(shí)踐 [J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì) ,2020(5):34238 [14] 戚愛華 .“十二五”我國(guó)油氣管道運(yùn)輸發(fā)展趨勢(shì)分析 [J].綜合運(yùn)輸 .2020,4. [15] 趙文博 劉文濤 . 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù) (修訂版 )[M].北京航空航天大學(xué)出版社 2020. [16] 吳明 .孫萬富 .周詩崠 .油氣儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化 .化學(xué)工業(yè)出版社 . [17] 紀(jì)宗南 .單片機(jī)外圍器件使用手冊(cè) [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 622655. [18] Martin . Programming 8bit PIC Microcontrollers in C with Interactive Hardware Simulation[M]. Baker amp。 軟件設(shè)計(jì)采用 C語言進(jìn)行編寫，完成了 程序的源代碼（如：主程序、 A/D 轉(zhuǎn)換程序、跑馬燈 程序， 液晶 顯示程序 ）的編寫工作。 該系統(tǒng)主要是以 AT89C51 單片機(jī)作為核心控制芯片， A/D 轉(zhuǎn)換電路將數(shù)據(jù)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， 同時(shí)傳遞給單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并處理 。通過硬件電路和軟件設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)工作完成了系統(tǒng)所要求的功能。 圖 23 系統(tǒng)高溫 圖 溫 度 高 于50 攝氏度 跑馬燈停止運(yùn)行 蜂鳴器報(bào)警 警報(bào)燈亮 儲(chǔ)油罐停止儲(chǔ)油 停止加熱 LCD 顯示當(dāng)前溫度 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 共 38 頁 6 總結(jié) 至此，本次所設(shè)計(jì)的輸油 泵站機(jī)泵控制 系統(tǒng)已經(jīng)完成，該設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)包括：中央處理器、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 跑馬燈 電路、液晶顯示電路等。 圖 22 系統(tǒng)低溫 圖 溫度低于 30攝氏度 跑馬燈停止運(yùn)行 蜂鳴器報(bào)警 警報(bào)燈亮 儲(chǔ)油罐停止儲(chǔ)油 開始加熱 LCD 顯示當(dāng)前溫度 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 38 頁 當(dāng)溫度高于 50攝氏度時(shí)，系統(tǒng)高溫報(bào)警，啟動(dòng)蜂鳴器和紅色報(bào)警燈，油路停止運(yùn)行，加熱電路停止加熱。 圖 21 系統(tǒng)高壓 圖 圖 21 系統(tǒng)高壓 圖 壓力 高 于20MPa 跑馬燈停止運(yùn)行 蜂鳴器報(bào)警 警報(bào)燈亮 儲(chǔ)油罐停止儲(chǔ)油 開始減壓 LCD 顯示當(dāng)前壓力 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 38 頁 當(dāng)溫度低于 30 攝氏度時(shí)，系統(tǒng)低溫報(bào)警，啟動(dòng)蜂鳴器和紅色報(bào)警燈，油路停止運(yùn)行， 加熱電路開始加熱。 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 38 頁 圖 20 系統(tǒng)低壓 圖 壓力低于 5MPa 跑馬燈停止運(yùn)行 蜂鳴器報(bào)警 警報(bào)燈亮 儲(chǔ)油罐停止儲(chǔ)油 開始加壓 LCD 顯示當(dāng)前壓力 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 38 頁 當(dāng)壓力高于 20MPa 時(shí)，系統(tǒng)高壓報(bào)警，啟動(dòng)蜂鳴器和紅色報(bào)警燈，油路停止運(yùn)行，減壓 電路開始減壓。 當(dāng)壓力低于 5MPa 時(shí)，系統(tǒng)低壓報(bào)警，啟動(dòng)蜂鳴器和紅色報(bào)警燈，油路停止運(yùn)行，加壓電路開始加壓。 （ 5） 應(yīng)用特殊模型的 DLL 界面 提供有關(guān)元件庫的全部文件 。 （ 3） 強(qiáng)大的調(diào)試工具 ,包括寄存器和 存儲(chǔ)器 ,斷點(diǎn)和單步模式 。 Proteus 主要特征： （ 1） 支持許多通用的微控制器 ,如 ARM,PIC,AVR,以及 8051。 PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展 PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。 功能模塊 :— 個(gè)易用而又 功能強(qiáng)大的 ISIS 原理布圖工具， PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真 。在不需要硬件設(shè)備投入的情況下， Proteus 軟件可以建立完整的電子學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境，縮短研發(fā)周期， 且降低開發(fā)成本。 圖 19 跑馬燈程序流程圖 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 38 頁 5 調(diào)試與仿真 proteus 簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是 英國(guó) Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件， Proteus 軟件有近 20年的歷史，在全球廣泛使用。第一行為首站的壓力值和溫度值，第二行為中間站的壓力值和溫度值。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度值： 如圖 15，按下“減一”按鈕，管道內(nèi)溫度減少 1 攝氏度，按下“加一 ”按鈕，管道內(nèi)溫度增加 1攝氏度。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力值：如圖 14，按下“減一”按鈕，管道內(nèi)壓力減少 1MPa，按下“加一”按鈕，管道內(nèi)壓力增加 1MPa。 根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求以及硬件電路原理，按照硬件連接和各個(gè)模塊芯片的特性以及功能實(shí)現(xiàn)要求，本系統(tǒng)的主要流程包括：系統(tǒng)初始化 、 A/D 轉(zhuǎn)換、 LCD 顯示 。 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 38 頁 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本章詳細(xì)介紹系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)的軟件采用 C 語言編寫，模塊化程序設(shè) 計(jì)，大致可分為單片機(jī)主程序、顯示程序、 A/D 轉(zhuǎn)換程序 、跑馬燈程序 等，與硬件電路配合實(shí)現(xiàn)各種功能，使系統(tǒng)完全符合本設(shè)計(jì)的要求。 2接口 :數(shù)字 信號(hào)輸入輸出 。 DSl820 的測(cè)量范圍從 55 到 +125， 增量值為 ， 可在 ls內(nèi)把溫度變換成數(shù)字 。 因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl820 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào) ， 因此任意多個(gè) DSl820 可以存放在同一條單線總線上 。 信息經(jīng)過單線接口送入 DSl820 或從 DSl820 送出 ， 因此從主機(jī) CPU 到 DSl820 僅需一條線 (和地線 )。本充電器就是采用 4位數(shù)據(jù)傳送方式 。 D0～ D7： 8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。 E： LCD 模塊使能信號(hào)控制端。 R/W：讀寫控制端。 RS： MCU 寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。 VEE： LCD 對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 0～ 5V。 （ 4） 模塊最佳工作電壓： 。 （ 2） 芯片工作電壓： 。 自動(dòng)完成此功能 。 液晶顯示芯片 LM016L： LM016L 是 16 字 2 行的字符 型液晶。本次設(shè)計(jì)選擇液晶顯示器。 圖 9 跑馬燈電路 圖 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 液晶顯示器具有液體的流動(dòng)性和晶體的某些光學(xué)特性，它本身不發(fā)光，而只是調(diào)制環(huán)境光，越是亮的地方顯示越清晰，黑暗中不能顯示。各輸出為低電平時(shí)，當(dāng)共陽極的 LED 燈為高電平時(shí)， 相應(yīng)的燈亮。任選一個(gè)低有效使能輸入端作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端作為選通端，則 74HC138 亦可充當(dāng)一個(gè) 8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。除 了把 E1和 E2 置低 并 且 E3置 高，否則 74HC138 將保持所有輸出為高。 74HC138 譯碼器可接受 3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入 ，并當(dāng)使能時(shí)，提供 8個(gè)互斥的低有效輸出（ Y0至 Y7）。隨后輸出 8位數(shù)據(jù)，到第 19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。直到第 11 個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。到第 3 個(gè)脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端開始使 用數(shù)據(jù)輸出 DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為 “0” 、 “0” 時(shí)，將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1 作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。在第 3個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為 “1” 、 “0” 時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其 CS 輸入端 為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理 ADC0832 與單片機(jī)的接口使用四 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS 口 、 CLK 口 、 DO口 、 DI 口 。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。 VCC/REF： 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 DO： 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)輸出 。 GND： 芯片參考 0電位（地）。 CH0： 模擬輸入通道 0。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0832 是帶有 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。 圖 5 系統(tǒng)時(shí)鐘電路圖 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 38 頁 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832 A/D 轉(zhuǎn)換的過程是模擬信號(hào)依次通過取樣、保持和量化、編碼幾個(gè)過程后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。本 設(shè)計(jì) 中， AT89C51 的晶體振蕩器采用 ，對(duì)外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、振蕩的難易程度和溫度穩(wěn)定性，故 C C2 的電容值可選為 33pf。 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器 ， 引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是 該 反相放大器輸入 端 和輸出端， 這個(gè)放大器與作為反饋的片外石英晶體一起構(gòu)成自激振蕩器。如果頻率降低，可以適當(dāng)加大電容 C10。若 VCC 上升時(shí)間小于 20ms，那么從上電時(shí)間算起，只要保持 RST 引腳在高電平停留時(shí)間不小于 20ms 即可。所需高電平時(shí)間的長(zhǎng)短與 VCC 上升時(shí)間和振蕩器起振時(shí)屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 38 頁 間有關(guān)。 因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰豢赏蛔儯?在上電的瞬間，電容通過電阻充電，就在 復(fù)位 端出現(xiàn)一定時(shí)間的高 電平。 復(fù)位電路 系 統(tǒng) 在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都要復(fù)位，使中央處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。 P2接 口： P2接 口與溫度傳感器、加熱加壓模塊和報(bào)警器連接，當(dāng)溫度高于或低于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警并啟動(dòng)加熱加壓模塊。 AT89C52 引腳接口電路 P0接 口：通過譯碼器與 LCD 連接顯示外部輸入的當(dāng)前壓力值和溫度值。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 加密方式 1時(shí)， /EA 都 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸 入編程脈沖。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 接 口將輸出電流（ ILL）