第八章_80C51单片机的应用系统实例要点分析.pptVIP

第八章80C51单片机的应用系统实例 8.1 油井压力、流速数据采集系统 8.1.1 设计目标 8.1.2 设计描述 8.1.3 硬件系统组成 8.1.4 软件描述 8.2 单片机控制的家用电加热锅炉电路 8.2.1 工作原理 8.2.2 电路工作过程 8.2.3 软件设计 8.2.4 程序代码 第八章80C51单片机的应用系统实例 80C51系列单片机可以组成数据采集系统、各种工业实时控制系统、智能仪器仪表以及作为嵌入式系统中的微控制器，而被广泛应用在各个方面。本章仅举两个例子，说明80C51单片机在实际应用系统中的应用。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 8.1压力、流速数据采集系统 在石油开采过程中，需要确切地了解油井内部的原油压力和流速，这对于有效地提高油井的产量有十分重要的意义。本系统可以随油井钻头深入井下，实地采集并存储第一手的压力和流速数据。返回地面后，把数据送入计算机内，为分析油井状况提供准确的原始资料。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 8.1.1 设计目标 本系统使用89C51作为控制芯片，对来自压力及流速传感器的信号进行采集，并把采集到的数据存放在数据存储器中。系统可以工作在标定和实际测量两种工作状态下。标定状态是为了修正系统误差而在测量前进行一组标准压力和流速数据的测量。具有可与通用计算机联接的串行通信接口。在等待状态时，系统工作在低功耗方式。系统具有工作状态显示系统，可以显示标定、测量、通信、等待等不同的工作状态。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 8.1.2 设计描述 为取得特定油井深度下的原油压力及流速数据，本系统的工作时序必须与钻头进入油井的时间和所到达的深度相符合。钻头进入油井后的确定时间内，系统处于等待状态； 当钻头达到预定的深度以后，系统自动开启并开始采集第一次数据；随后进入等待状态，等待下一次的数据采集。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 这样的采集进行六次，然后系统便停止工作，处于低功耗状态；待钻头重新回到地面后，再与计算机联接，把采集到的数据输入计算机进行进一步的处理。 由于系统在工作前可以进行标定，所以处理后的数据能比较准确地反映油井内原油的压力和流速的真实情况。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 第八章 80C51单片机的应用系统实例 由于系统处于地下高温的工作环境中，对于所有芯片的温度要求比较苛刻；再者受钻头尺寸大小的限制，需要整个系统小型化；系统一次工作时间可能长达八小时，仅靠小型电池供电，所以要求整个系统的功耗极低。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 选用89C51芯片，它的丰富的I/O功能满足了系统的需要。其特有的低功耗工作方式用于系统的等待状态可以极大地降低功耗。 系统总体框图示于图8-1。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 图8-1 系统总体框图 第八章 80C51单片机的应用系统实例 8.1.3 硬件系统组成 压力、流速数据采集系统由主机板、信号电路板及通信接口板三部分组成， (1) 主机板 主机板电路原理图如图8-2所示。其中包含单片机89C51（U1）、扩展外部数据存储器6264（U2）、工作状态指示单元、复位电路及晶振等。为了降低功耗，晶振的频率选得较低，为便于通信波特率的计算，晶振频率选为3.686 411 MHz。片外数据存储器6264为8 KB的随机存储器，用于存放采集的数据。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 图8-2 主机板电路原理图 第八章 80C51单片机的应用系统实例 第八章 80C51单片机的应用系统实例 1）压力信号调理电路： 压力信号调理电路又包含稳电源电路、仪表放大器、负电压发生电路及VF变换电路等。 ①稳电源电路是为压力传感器桥路提供恒压源。由稳压管Z（LM136）、电阻R3及运放U6∶B（LM224）组成。运放U6∶B（LM224）的作用是增强驱动能力。 第八章 80C51单片机的应用系统实例 ② 负电压发生电路主要产生一个-5 V的电压，为仪表放大器U4（INA118）提供负电源。电路由U7（7660）和电容C5、C6组成。 ③仪表放大器U4（INA118）可将压力传感器桥路输出的毫伏(mV)级电压放大，以适应VF变换器U5（AD654）的需要。电阻R7是调节仪表放大器的放大倍数用的。 第八章