毕业论文：天然气压力监控系统的设计（定稿）.doc

1天然气压力监控系统的概念设计 本课题设计的天然气压力监控系统是通过调节天然气压力储气罐进气管道的流量使存气罐中的压力稳定在200Pa-800Pa之间，从而能使天然气通过储气罐的出气管稳定的供给给用户使用。在压力值大于上限值或者小于下线值时，系统能发出声光报警并控制步进电机转动实现自动监控，同时也有人性化的人工手动控制。 2天然气压力监控系统总体方案设计 此天然气压力监控系统来来源于生产实际，设计要求既满足用户要求又使系统简单、经济、稳定、可靠。本课题打算分四个模块进行解决：压力数据采集与存储模块、数据显示模块、声光报警与步进电机驱动模块、人工控制模块。 系统硬件电路原理框图如下： 系统硬件电路原理框图 本系统中，通过扩散硅压力传感器将压力非电量转换为微弱的电信号，通过信号放大电路，将微弱的电信号转化为A/D能转化的阈值，使输入的模拟信号的电压为0-5V，压力传感器的量程为0-1000MPa。然后将模拟信号转化成数字信号传送给8051单片机进行数据的处理；通过比较设定在8051单片机内的上、下限压力值参数，来决定是否应启动相应的报警与控制程序。当前压力值超过设定的上限值时，系统会进行声光报警，并控制步进电机转动使天然气储气罐进气管的阀口关小，从而达到自动调节储气罐中压力的目的。整个过程中的压力值变化会通过LED显示屏显示出来，便于记录与生产管理。 软件方面，我们使用汇编语言对8051单片机进行程序设计，用Proteus搭建仿真系统，用Keil C51进行程序汇编。分为压力数据采集与存储模块、数据显示模块、声光报警与步进电机驱动模块、人工控制模块、这四大模块进行编写。除了实现所要求的控制功能外，还要进行数据转换，即将所采集到的数据转换为十进制数（BCD码）进行显示，符合人们所使用十进制数的习惯，同时还要将压力值参数换成二进制数，便于8051单片机处理。 2.3天然气压力监控系统的硬件电路设计 根据总体方案设计，本监控系统的硬件电路可划为：数据采集功能模块、数据显示功能模块、声光报警模块、步进电机驱动模块以及电路图五个部分。 2.3.1数据采集功能模块 压力传感器采用扩散硅压力传感器，在信号的调理电路中用仪表放大器，共模干扰、零漂、温漂的抑制，保证采集数据的精度和可靠度。 模数转换采用ADC0809,将信号预处理电路传送过来的调理信号进行模数转换才传送至8051单片机中进行各种处理。 ADC0809各脚功能如下：：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。8155各引脚功能说明如下： RST：复位信号输入端，高电平有效。复位后，3个I/O口均为输入方式。 AD0～AD7：三态的地址/数据总线。与单片机的低8位地址/数据总线（P0口）相连。单片机与8155之间的地址、数据、命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。 RD：读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。 WR：写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。 CE：片选信号线，低电平有效。 IO/M ：8155的RAM存储器或I/O口选择线。当IO/M ＝0时，则选择8155的片内RAM，AD0～AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00H～FFH）；当IO/M ＝1时，选择 8155的I/O口，AD0～AD7上的地址为8155 I/O口的地址。 ALE：地址锁存信号。8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及 ，IO/ 的状态都锁存到8155内部锁存器。因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。 PA0～PA7：8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。 PB0～PB7：8位通用I/O口，功能同A口。 PC0～PC5：有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。 TIMER IN：定时/计数器脉冲输入端。 TIMER OUT：定时/计数器输出端。 VCC：＋5V电源。 2.3.3声光报警模块 声光报警电路采用LM386驱动的蜂鸣器与发光二极管，从某一I/O单调输出一信号控制LM386驱动蜂鸣器和发光二极管进行声光报警，避免采用音乐报警以防止外界各种铃声信号的干扰，同时便于晚上能对报警地点进行准确快速的定位。 2.3.4步进