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基于单片机的漏油管检测报警装置设计.doc
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基于单片机的漏油管检测报警装置设计.doc
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基于单片机的漏油管检测报警装置设计
摘 要
本文介绍了一种基于单片机的漏油管检测与报警系统,可对浓度进行实 时
检测和监控、报警,而且还能实现自动开启和关闭排气装置。具有结构简 单、
价格低廉、易于操作等特点。主要阐述了控制系统、信号检测系统、功能执行部
件的硬 件设计,给出了程序的设计方法,并对程序进行了简要的分析。
关键词:单片机;声光报警;气敏传感器
Abstract
This paper introduces a novel intelligent gas monitoring and controlling
system based on the single-chip computer technology. It can provide us
with the following functions: dynamic measurements, monitoring and
controlling, and also alarms for the on-the-spot gas concentration.
Besides, this system can automatically open and shut off the gas-pipe
valve. It is simple in structure, low cost and easy to operate and so on.
It briefly introduces the control systems, signal sensing systems,
hardware design of the functional components. The process design
methodology and a brief analysis of procedures were given.
Keywords:single-chip computer; sound-light alarm;gas sensor
目 录
摘要
Abstract
前 言..............................................................1
1 方案论证与设计 ....................................................2
1.1 采用纯硬件的闭环控制系统.....................................2
1.2 采用单片机与高精度传感器结合的方式...........................2
2 电路分析 ..........................................................3
2.1 单片机选择...................................................3
2.1.1 AT89C51 单片机特性 .....................................3
2.1.2 AT89C51 单片机管脚 .....................................3
2.2 压力传感器选择 ..............................................4
2.2.1 AK-1C-2................................................4
2.2.2 AK-1C-2 主要技术指标 ...................................5
2.2.3 AK-1C-2 电气连接 .......................................5
2.2.4 AK-1C-2 外形 ...........................................6
2.3 温度传感器 ..................................................6
2.3.1 K 型热电偶 .............................................6
2.3.2 K 型热电偶测温原理 .....................................7
2.3.3 K 型热电偶的元件配合使用 ...............................8
2.3.4 K 型热电偶与 MAX6675 连接 ...............................9
2.4.放大电路 ....................................................9
2.4.1 电路放大倍数 ..........................................10
2.4.2 放大电路 ..............................................10
2.5 A/D 转换电路................................................10
2.5.1 ADC0809 主要特性 ......................................10
2.5.2 ADC0809 内部逻辑结构..................................10
2.5.3 ADC0809 引脚结构......................................11
2.5.4 ADC0809 各脚功能......................................11
2.5.5 ADC0809 输入模拟量要求................................12
2.5.6 ADC0809 通道选择表 ....................................12
2.5.7 ADC0809 应用说明......................................13
2.5.8 地址锁存器 74ls373.....................................13
2.5.9 引脚功能 ..............................................13
2.5.10 ADC0809 连接图 .......................................14
2.6 数码管显示及电路............................................14
2.6.1 八位七段数码管外形....................................15
2.6.2 MAX7221 介绍 ..........................................15
2.7 按键及其电路................................................17
2.7.1 独立式非编码键盘接口 ..................................18
2.8 报警电路....................................................18
2.9 电源........................................................19
3 单片机程序.......................................................20
3.1 汇编语言....................................................20
3.2 C 语言......................................................20
3.2.1 基本特性 ..............................................20
3.3 温度报警系统................................................21
3.4 压力报警系统................................................22
结论...............................................................23
前 言
随着社会的发展,温度和压力的测量及控制变得越来越重要。温度和压力是生产过
程及科学实验中普遍而且重要的物理参数。在工业生产过程中为了高效的进行生产,必
须对生产工艺过程中的主要参数,如温度、压力、流量等进行有效的控制。其中,温度
和压力的控制在生产过程中占有相当大的比例。准确的测量和有效的控制温度是优质、
高产、低耗和安全生产的重要条件。在工业的研制和成产中,为了保证生产过程的稳定
运行并提高控制精度,采用微电子技术是重要的途径。它的作用主要是改善劳动条件,
节约能源,防止生产和设备事故,以获得好的技术指标和经济效益。
本次设计题目旨在控制和检测液压系统的液压和液压油的温度,以防系统的压力或者油
温的变化而导致的系统工作不稳定。
液压油油温过高的危害:
液压油黏度、容积效率和液压系统工作效率均下降,泄漏增加,甚至使机械设备无
法正常工作。
液压系统的零件因过热而膨胀,破坏了相对运动零件原来正常的配合间隙,导致摩
擦阻力增加、液压阀容易卡死,同时,使润滑油膜变薄、机械磨损增加,结果造成
泵、阀、马达等的精密配合面因过早磨损而使其失效或报废。
加速橡胶密封件老化变质,寿命缩短,甚至丧失其密封性能,使液压系统严重泄漏。
油液汽化、水分蒸发,容易使液压元件产生穴蚀;油液氧化形成胶状沉积物,易堵
塞滤油器和液压阀内的小孔,使液压系统不能正常工作。
液压系统压力失常对液压系统工作性能的影响:
液压系统不能实现正确的工作循环,特别是在压力控制的顺序动作回路中。
执行部件处于原始位置不动作,液压设备根本不能工作。
出现噪声,执行运动部件速度显着降低,甚至产生爬行。
因此,对于液压系统的压力和油温的检测具有重要的实际意义。
1 方案论证与设计
实现温度控制的方法主要有以下两种:
1.1 采用纯硬件的闭环控制系统
该控制的优点在于速度较快,但可靠性较差,控制精度比较低、灵活性小、线路复
杂、调试、安装都不方便,且要实现题目所有的要求难度较大。
1.2 采用单片机与高精度传感器结合的方式
即用单片机完成人机界面,系统控制,信号分析处理,由前端温度传感器和压力传
感器完成信号的采集与转换。这种方案克服了方案一的缺点,所以本次设计是基于单片
机和温度、压力传感器实现对温度和压力的控制。
系统整体框图 1.1 如下:
图 1.1 系统整体框图
整个系统拟采用压力传感器和温度传感器对所需的信号进行采集,当获取所需的信
号之后,经过对信号的滤波和放大电路的放大号,传输至 A/D 转换器进行 A/D 转换,将
采集到的模拟信号转化为数字信号,最后将数字信号读入 8051 单片机内,经过单片机
的数据处理后,最后将处理后的结果显示出来。
在系统中,设置按键电路,当按键按下,向单片机输入信号,单片机接收信号后,
可改变预设的压力和油温值,使系统能够在不同的状况下工作,增加了系统的灵活性。
系统中还设计有显示电路部分,经单片机处理后的数据,可由显示模块将所测量的压力
和油温显示出来,增强了系统的实用性。此外,当所测量的油温或压力超出了预设值之
后,系统会自动触发报警装置,向外界发出警报。
合理性论证:在系统的设计过程中,经检查,系统的原理是可行的。
2 电路分析
2.1 单片机选择
单片机的选择在整个系统中至关重要,需要满足大内存、高速率、通用性、价格便
宜等要求。在本次的设计中,选择最常用到的 51 系列单片机。
压
力
传
感
器
温
度
传
感
器
滤波及
信号放
大电路
A/D
转换
A/D
转换
滤波及
信号放
大电路
AT89C51
按键输入
显示
报警器
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