基于单片机的高压注气装置控制系统设计

2017-02-17郑州航空工业管理学院陈建威亚国网郑州供电公司裴坤远

电子世界 2017年2期

郑州航空工业管理学院陈建威刘亚国网郑州供电公司裴坤远

基于单片机的高压注气装置控制系统设计

郑州航空工业管理学院陈建威刘亚
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针对某些设备向微型化方向发展，对压缩气体的压力要求将会相应提高,为此，提出了为气驱增压泵加入高效的单片机控制系统，构思出控制系统的总体方案，并设计出控制系统的硬件模块和软件模块。系统动态采集增压前后容腔内压力、驱动气体压力、驱动气体流量等数值，并根据设定的压力目标值，自动提供供气。该系统具有很好的人机交互界面，具有用户设置和修改原始参数的接口以及运行状态、运行结果的显示。

高压注气装置；气驱增压泵；传感器；键盘显示

0 引言

随着工业自动化技术的不断发展，气动技术在工业生产中起到非常关键的作用。气动系统中使用最多的器件即是气体增压泵，它的作用是不要求另外提高空压机输出压力的情况下，使局部能够得到相对高的压力[1]。它用压缩气体作为动力源来做功，优点包括结构简单，成本低，防火防爆等。有些应用场合需求压力甚至达到了20MPa以上，因为一般增压泵都是利用人眼,依据压力表的显示来手动控制增压泵，不仅浪费人力，还有可能造成危险。设计基于单片机的控制装置，实现了一种新的操控方式。

1 高压注气装置控制系统总体方案设计

控制系统结构框图：

本控制系统的设计选用型号为C8051F020的单片机[2]，主要选择了必需的接口电路和器件。系统的方框图如图1所示，从框图可以看出，硬件电路能够实现的功能，为硬件电路的绘制以及器件的选型奠定基础。

图1 控制系统框图

2 高压注气装置控制系统硬件电路设计

2.1 A/D转换电路

传感器获得的模拟信号,不采用运算放大器把获得的信号放大处理，故直接连接到输入端口，获得的信号分别是增压前气体的压力,驱动气体的压力，增压后气体的压力和驱动气体的流量,其信号都为0-5V其电路原理图如图2所示。

图2 A/D转换电路图

2.2 液晶显示电路

在图3中使用P6.7作为模块的寄存器选择线C/D,使用P6.6作为模块操作的片选端口。作为液晶驱动电源的调节器接LCD的 V0，主要作用是调整LCD显示的对比度[3,4]。P3口（P3.0～P3.7）作为8位数据输出端，分别与模块的DB0～DB7相连。

图3 液晶显示电路原理图

2.3 输出通道电路

在图4中，C8051F020单片机的P7口（P7.0～P7.7,72脚～65脚）作为8位数据输出端接74LV574的D0～D7，片选端(低电平有效)接地，（91脚，P4.7）接74LV574的CP[5,6]。74LV574的输出Q0接TLP521的2脚。TLP521的输出信号用于控制驱动气路的电磁阀。

图4 输出通道电路图

3 高压注气机软件系统设计

主程序设计：

整个程序的流程如图5所示，在流程图中，软件设计涉及到控制系统的初始化设置、液晶显示设置和界面的切换，数据获得的实现，I/O接口各功能的设置与实现，其中包括串口总线的设置驱动和矩阵键盘的识别，计算判断功能的实现，包含迭代算法如何在软件中完成的。通过软件流程图的设计，对高压注气装置控制系统的软件设计方法有了更深的认识，在此基础上进行编写各分支程序[7,8]。