机电一体化课程设计---基于单片机的液压系统油压.doc

学生姓名： 学生学号： 班级序号： 指导老师： 目录 一．课程设计的题目及任务要求 3 二．课程设计的目的及意义 3 系统方案论证 4 各单元电路分析与设计 5 油压检测电路 5 油温检测电路 6 A/D接口电路 7 单片机扩展电路 8 键盘接口电路 8 LED显示接口电路 9 报警电路 10 电源电路 10 电路原理图及PCB图 11 1.电路原理图 11 PCB图 12 课程设计小结 13 系统方案论证 1.单片机控制的液压油温检测系统中，其要检测的指标有油压和油温两个。油压的检测要用压力传感器，而油温的检测要用温度传感器。传感器一般由敏感元件，转换元件和基本转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并以确定的关系输出某一物理量。转换元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量。基本转换电路将电路参数量转换成便于测量的电量。 2.电量通过整流电路的输出电压不是理想的平滑直流，而是单方向的脉动直流，即除了直流分量以外还有许多交流分量。所以要针对电源的负载特性选择合适的滤波电路。滤波电路就是使单向脉动直流变成平滑直流的电路，常用电阻，电容和电感组合而成。 3 .由于传感器检测到的信号经整流，滤波放大电路后输出的是模拟信号，（如电压，电流，频率等）。这些信号计算机是识别不了的，所以要进行A/D转换。A/D转换电路的功能是将连续变化的模拟信号转换成数字信号，以适应计算机处理。 4 .通过A/D转换电路输出数字信号，该信号进入MCS-51单片机，通过单片机来实现检测和控制功能。本系统中要控制油温和油压，还要在油温和油压超过设定的额定值时，系统发出报警。所以要通过显示器，键盘和报警电路来实现。 其中： 液压压力传感器采用油压传感器选型为应变式压力传感器 油温传感器选型为AD590油温传感器。。 键盘、显示接口采用8279。 A/D转换芯片采用ADC0809。 单片机采用8031。 I/0扩展采用8155。 各单元电路分析与设计 油压检测电路 以油压检测及放大电路为例，插座J外接一应变式压力、检测传感器，插座上的1、2脚将控制板中的+6V及-6V电源引出向传感器供电，3、4脚为传感器输出的差动信号。三个运算放大器组成差动放大电路，对传感器输出信号进行放大，其中R36用于调节零点，R37用于调整放大倍数。油温检测系统采用相同系统，两套系统分别接在AD0809的p01和p06两个输口。 油温检测电路 温度传感器采用热电偶传感器。本原理图是K型热电偶的放大电路。C4是滤波电容，它与R20组成滤波电路。 此放大电路最右端的接口与ADC0809的INT4接口进行AD转换，将信号传给单片机。 A/D接口电路 ADC0809是典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺，可实现8路模数信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码器电路，其转换时间为100us左右。IN-7~IN-0是模数输入通道，ADC0809对输入信号的电压要求是0~5V，若信号过小还需要进行放大。另外，模拟输入量在A/D转换过程中其值不应该有变化，对变化快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路，本课题中的油压及油温的变化不会很快，所以不必采用采样保持电路。A、B、C是地址线，设置P0.1~P0.3口经过地址锁存后接A、B、C地址线。ALE地址锁存允许信号，A、B、C地址状态进入地址锁存器中，由P2.0及WR控制地址锁存。START转换启动信号，上跳沿时，所有内部寄存器清零，下跳沿时，开始进行A/D转换，在转换过程中应保持低电平，由P2.0及WR控制转换信号。D7~D0数据输出线，和单片机的P0口直接连接。EOC输出允许信号，用于控制三态门。 单片机扩展电路 单片机采用型号为89cs51，89S51单片机的内部4KB片内程序存储器，128字节片内数据存储器，2个定时器和1个全双工异步串通讯接口。其外部电路包括时钟电路和复位电路。 键盘接口电路 为了减少键盘和单片机接口时所占用I/O口线的数目，此系统采用了串行口控制的键盘接口，扩展了4×4的行列式键盘，用以输入油压、油温的报警设定值。采用8255可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能。 RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:片选信号线，当这个输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许855与CPU进行通讯。RD:读信号线，当这个输