2022年机电一体化课程方案设计书-梁天江.docx

精品学习资源机电一体化课程设计基于单片机的液压、油温监测报警系统姓 名：梁天江学 号： 20211004528班级序号： 072084-31指导老师：吴来杰付先成袁勇2021-2-24欢迎下载精品学习资源【摘要】液压油温监测报警系统利用8051 单片机作为处理掌握器，采纳DS18B20温度传感器和 1000 系列扩散硅压力传感器组成测量单元；整个系统有输入、显示和报警功能；【关键词】液压 油温 监测 报警【正文】一、设计要求1、系统能通过按键预设压力和油温值；2、系统能自动监测当前液压缸的压力和液压油的温度，并通过液晶显示器显示；3、温度范畴为 -50 120，压力范畴为 0Mpa 20Mpa；可自由设定报警门限值，当温度或压力超过设定的门限值时，系统报警；4、系统能供应足够的功率，报警灯足够亮，报警声足够大；二、方案的设计1、系统方案整体框图电源模块1062 液晶显示器温度传感器DS18B208051 单片机报警驱动电路扩散硅压力传感器模数转换器ADC0809报警器串行通信接口键盘接口电路2、系统工作原理整个系统采纳温度传感器和压力传感器对信号进行采集，其中温度传感器DS18B20 能直接猎取数字信号并实时传输至单片机；1000 系列扩散硅压力传感器猎取所需信号后，经过对信号的滤波和放大电路的放大，传输至A/D 转换器进行 A/D 转换，将采集到的模拟信号转换成数字信号并读入8051 单片机进行数据处理，最终将处理后的结果在LED显示屏上显示出来；系统中设有按键电路，可设置液压系统的压力和油温值，使系统在不同的状况下工作，增加系统的敏捷性；系统中设有显示电路部分，经过单片机处理后的温度和油温数据可由显示模块显示出来，增加了系统的有用性；系统中仍设有报警电路；当所测量的压力和油温超出预设值时，触发报警欢迎下载精品学习资源电路，向外界发出警报；三、主要元器件的挑选1、单片机挑选80C51是 8 位单片机中一个最基本、最典型的芯片型号；其特性如下：1.1 、有 256 个 RAM 单元，其中前 128 个单元为内部数据储备器；另外仍有4KB掩膜 ROM，用于存放程序和原始数据；1.2 、片内有两个 16 位的定时器 / 计数器，用于实现定时或技术功能，并以其定时或计数结果对单片机进行掌握；1.3 、有 4 个 8 位并行 I/O 口，以实现数据的并行输入 / 输出；1.4 、一个全双工串行口，以实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送；1.5 、有 5 个中断源，即外中断 2 个，定时 / 计数中断 2 个，串行中断 1 个；1.6 、内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接；时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列；这里对 80C51 采纳 40 引脚双列直插式 DIP封装，引脚图如下：欢迎下载精品学习资源2、温度传感器挑选依据系统所要求的测量范畴和精度，挑选DS18B20温度传感器； DS18B2温度传感器的主要特性如下：2.1 、适应电压范畴更宽，电压范畴： 3.0 5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电2.2 、特殊的单线接口方式， DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20的双向通讯2.3 、DS18B20 支持多点组网功能，多个 DS18B20可以并联在唯独的三线上， 实现组网多点测温2.4 、DS18B20 在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内2.5、温度范畴： 55 125，在 -10+85时精度为 ± 0.52.6 、可编程的辨论率为9 12 位，对应的可辨论温度分别为0.5、 0.25、0.125和 0.0625，可实现高精度测温2.7 、在 9 位辨论率时最多在 93.75ms 内把温度转换为数字， 12 位辨论率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字，速度更快2.8 、测量结果直接输出数字温度信号，以" 一线总线 " 串行传送给 CPU，同时可传送 CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错才能2.9 、负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作；DS18B20 内部结构主要由四部分组成： 64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和 TL、配置寄存器； DS18B20 的形状及管脚排列如下：2.10 、DS18B20引脚定义：(1) DQ为数字信号输入 / 输出端； 2GND为电源地；3VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）；3、液压压力传感器的挑选依据系统所要求的测量范畴和精度，挑选1000 系列扩散硅压力传感器；欢迎下载精品学习资源1000 系列扩散硅压力传感器的主要特性如下：挑选 0 20MPa 1000系列扩散硅压力传感器；该类型传感器属于扩散硅压阻式压力传感器，扩散硅压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应，采纳IC 工艺扩散四个等值应变电阻， 置于硅膜片上，组成惠斯登电桥，不受压力作用时，电桥处于平稳状态，当受到压力（或压差） 作用时，电桥的一对桥臂电阻变大，另一对变 小，电桥失去平稳，如对电桥加一恒定的电压， 便可检测到对应于所加压力的电压信号，从而达到测量液体、气体压力大小的目；1000 系列扩散硅压力传感器技术参数长期漂移0.1%FS/年（非累积值）精度±0.25FS零点失调±1%FS过载压2FS破坏压力3FS力工作温-40 121储备温度-40 125度补偿温-10 80度零点温漂±0.25%/10满程温±0.25%/10压力循环108漂介质兼316 或 304 不锈钢容1000 系列扩散硅压力传感器电气技术参数传感器输出0100mV供电5 10V DC输出阻抗 2K5K输出阻抗2K 5K 连接四线制变送器欢迎下载精品学习资源输出4 20mA或 05V DC工作电压9 36V DC欢迎下载精品学习资源最大回路电阻（ Vmax-Vmin）/20 K 电流输出连接3 线制（ 0 5V） 2 线制（ 420mA）欢迎下载精品学习资源挑选 3 线制， 10V 供电， 05V 输出的压力传感器；由此，传感器对系统有两点特别的要求，即系统必需有 +10V 供电电源和AD 转换器； 10 电源可选用MAX660 对 5V 进行倍压获得， AD 转换器选用 16 位串行的 ADS1110芯片；四、电路设计1、复位电路复位是单片机的初始化操作，只需给8051 的复位引脚 REST 加上大于 2 个欢迎下载精品学习资源机器周期（即24 个时钟振荡周期）的高电平就可得复位，复位时，PC 初始化为 0000H，使单片机从 OUT 单元开头执行程序；除了进入系统的正常初始化之外由于程序运行出错或操作错误而使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，也需按复位键使得 REST 脚为高电平，重新启动；2、时钟电路时钟电路对单片机系统而言是必需的；由于单片机内部是由各种各样的数 字规律器件 如触发器寄存器储备器等 构成，这些数字器件的工作必需按时间次序完成，这种时间次序就称为时序 .时钟电路就是供应单片机内部各种操作的时间基准的电路 ,没有时钟电路单片机就无法工作；该设计采纳由内部方式产生时钟的方法形成时钟电路，如下列图：欢迎下载精品学习资源3、单片机最小系统4、温度传感器接口电路欢迎下载精品学习资源5、压力传感器接口电路6、报警电路欢迎下载精品学习资源7、键盘接口电路欢迎下载精品学习资源8、LCD显示电路9、整体电路欢迎下载精品学习资源五、 PCB板的设计1、PCB板布线2、PCB板 3D 视图欢迎下载精品学习资源六、实习心得此次机电一体化实习，我不仅明白并熟识了Protel99se 软件，会设计简洁的原理图和 PCB 电路板，而且仍复习了以前学习过的单片机、电工学等学问， 更重要的是结合机电一体化和传感器的挑选，接口技术，能通过自己的努力，独立完成一个系统的设计；我想，这些都对我以后的工作有很大的帮忙；也要感谢几位老师的耐心指导，为大家解决设计中的问题和不足；在今后的学习和工作中，我肯定连续加强机电一体化领域的学习和讨论，争取在本专业做出肯定的成果；再次感谢老师在机电一体化课程实习中的指导和帮忙；欢迎下载