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单片机控制的液压、油温检测控制电路 主要设计任务：传感器选型、信号采集及转换电路、显示及输入模块、220V供电单片机电源模块、报警电路、供用户设定阀值的外部程序存储器扩展 一、传感器选型 液压压力传感器：选择SMP131精巧型液力变送器。其输出为4~20mA的模拟信号。 温度传感器：PPMWZ系列一体化温度变送器（长沙钛合电子设备有限公司）。输出为4~20mA的模拟信号。其接线方式与压力变送器相同。 二、信号采集及转换电路 CPU选择： 本设计选择AT89C51单片机作为处理器。其最小系统电路及引脚分布如下图 1。 图 1 传感器输出信号的特点： 1多是模拟信号 2信号一般较弱 3由于传感器内部噪声的存在，使输出信号与噪声混合在一起。当信噪比较小，而输出信号又较弱时，信号将淹没在噪声中。 4大部分传感器的输入与??出特性呈线性或基本呈线性，但仍有极少数传感器的输入与输出特性是非线性的，或成某种函数关系。 5外界环境会影响传感器的输出特性，主要是温度、电厂或者磁场的干扰 6传感器的输出特性与电源性能有关，一般需要采用恒压供电或者恒流供电。因此，需对微弱信号进行放大，用滤波器去除噪声，将非线性的特性曲线线性化。 信号采集电路的精度问题： 1、AD转换的精度。AD转换的误差有以下三种： 噪声引起的误差 原理上的误差 电路精度产生的误差 其中、第2种原因的误差是AD转换所特有的，且随AD转换器位数的增加而反比例地减小。从数字的角度来讲，增加位数可以提高分辨率，但是，从模拟的角度来看，要达到更高的精度就相当困难了。因此，12左右的AD转换器用得最多。本设计选择的ADC0809为8位转换器，用于两路信号采集资源尚有富余。 2、噪声 噪声根据形成机制的不同，可以分为热噪声、散粒噪声、闪烁噪声三种。 热噪声与频率无关，也称之为白噪声。降低热噪声的方法只能从元件的工作温度入手，例如采用散热、恒温等方法。因而，对于元件的工作环境及安装位置就有要求。 微观电流的流动是不连续的，那么当微观载流子到达电极就可以看成是电流的起伏，就是散粒噪声（肖特基噪声）。当高阻抗敏感元件与电路耦合时容易产生散粒噪声。因此设计高阻抗敏感元件接口电流时，散粒噪声是必须要严格控制的。 对于内部噪声可以通过元件选择、降噪设计方法设计合理电路，以及采用一些降噪措施抑制内部噪声。 3、外部干扰 外部干扰主要通过静电感应和电磁感应耦合传入电路之中。以两条导线为例，减小两线间的线间电容可以减小静电感应干扰，减小线间间距可以减小线间电容；减小互感系数可以减小其电磁耦合干扰，减小闭合回路面积或者磁场与导线垂直或将导线绞扭在一起可以减小互感系数。因此印刷电路板应避免环状布线，有利于抑制电磁干扰。 电路组成： 图 2信号采集及转换电路 信号采集及转换电路包含放大电路、模拟滤波电路、多路调制器MPX（切换输入通道的模拟开关）、以及取样和保持电路S/H（在一定的时间间隔内对信号进行取样，并保持一定的时间）。 AD转换芯片的选择： A/D转换器的选择根据转换的方式、转换速度、位数以及精度等要求来选择。ADC0809片内带有锁存功能的8路模拟开关，可对0~5V输入模拟电压信号分时进行转换；单一+5V供电，模拟输入范围为0~5V；不必进行零点和满度调整。 本设计选用ADC0809芯片作为模数转换芯片，因而不需要MPK多路调制器。 ADC0809本身不带时钟电路，可由AT89C5A单片机的ALE引脚的输出经二分频之后作为其时钟输入。ADC0809与AT89C51、锁存器74LS373、D触发器（二分频）等器件的连接线路图如下图 3。 图 3 放大电路： 放大器的作用是将4~20mA转换为ADC0809能够接收的0~5V信号。 图 4 滤波器： 在信号处理中用于选频、滤噪，同时还应尽可能通过滤波器的信息信号保持与原输入信号相似的波形，即无失真滤波。滤波器对于消除噪声及不必要的高频成分，减小A/D转换的误差来说是必须的。 在本设计工况下，显然需要进行低通滤波，特别是油温传感器。图 5为滤波器电路，将两路信号的1KHZ频率以上成分过滤掉。 图 5 采样保持： 液压传感器对液压回路中液压压力进行检测，易受工作机振动、液压油冲击等影响。因而，液压传感器的输出信号变化较快，在经过放大滤波之后，将该路信号接到采样保持电路中。由于温度的变化速度很慢，本设计中对温度检测信号不连接采样保持电路。 图 6 三、显示及输入模块 1、显示模块 图 7 需要显示的内容是实时的液压、油温两个值，以及在设置EEPROM中存储的阀值时用于显示设置过程。显示任务较简单，本设计采用应用广泛的LCD显示器来设计显示模块。 2、键盘模块 图 8 键盘的连接方式比较简单如图 8。 键盘用于复位S5、设置阀值S1、光标左移S2