机电一体化课程设计基于单片机的液压系统油压

1、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3三 系统方案论证4四 各单元电路分析与设计51. 油压检测电路52. 油温检测电路63. A/D接口电路74. 单片机扩展电路85. 键盘接口电路86. LED显示接口电路97. 报警电路108. 电源电路10五 电路原理图及PCB图111.电路原理图112. PCB图12六 课程设计小结13一课程设计的题目及任务要求设计一个基于单片机的液压系统油压，油温检测装置，其中，压力P=015MPa，油温T=080。要求设计并绘制电路原理图和印刷电路板（PCB图），内容包括：（1）绘制电路原理图（2）

2、绘制印刷电路版图（3）撰写设计报告二课程设计的目的及意义机电一体化技术在当代社会的生产，生活中有着举足轻重的作用。在工程机械的典型产品钻机中，到处可见机电一体化知识的应用。 机电一体化是指机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进了电子技术，并将机械装备和电子设备以及软件等有机的结合起来所构成的系统的总称。也就是说机电一体化的连接机械和电子、气压、液压等相关的的关键技术，在微电子技术、计算机技术、及信息处理技术的高速发展，消费者对高性能、高自动化的机械化产品提出了更高的要求，也就是要求我们从事机械设计制造及自动化行业的技术人员掌握机电一体化技术的重要性所在。 机电一体化的关键技术有：

3、（1）机械技术（2）计算机及信息处理技术（3）系统技术（4）自动控制技术（5）传感检测技术（6）侍服传动技术。在新的历史背景下，同时因也是个知识爆炸的年代，不管是对祖国经济的发展，还是一个很现实的问题：对自己将来的发展，对于掌握、精通这门技术都尤为的显得重要。本次的课程设计旨在学习应用机电一体化的知识设计电路，学习应用protel99SE绘制电路原理图，PCB图，这对以后在机电方向的学习，工作都是非常必要的。51系列单片机A/D转换接口电路信号调理放大及滤波电路液压压力传感器4*4键盘电路3 系统方案论证油液温度传感器蜂鸣器报警电路8位LED显示信号调理放大及滤波电路1.单片机控制的液压油温检

4、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，

5、（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：1、 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2、 油温传感器选型为AD590油温传感器。3、 键盘、显示接口采用8279。4、 A/D转换芯片采用ADC0809。5、 单片机采用8031。6、 I/0扩展采用815

6、5。4 各单元电路分析与设计1. 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。2. 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。3

7、. 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-7IN-0是模数输入通道，ADC0809对输入信号的电压要求是05V，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P0.1P0.3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

8、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。D7D0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。4. 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。5. 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44的行列式键盘，用以输入油压、油温的报警设

9、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8155与CPU进行通讯。RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8155通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 wR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写入。6. LED显示接口电路采用编号为DPY_7-SEG_DP的两块LED，分别

10、显示油压及油温。7. 报警电路单片机的PB4、PB5、PB6引脚通过限流电阻、容与三极管基极相连，三极管的集电极接有报警器。8. 电源电路由于电路电压为6v，故需把220V交流变成低压直流，由四个组成部分:降压整流滤波稳压。5 电路原理图及PCB图1.电路原理图2. PCB图6 课程设计小结本次的机电一体化课程设计，课题为油温，油压检测系统。通过本次的课程设计，我对protel99SE这款软件的应用有了初步的认识，同时，也巩固了我电学及单片机方面的基础知识。在这次机电一体化课程设计中我发现了很多问题，对于出现的问题，我们就的去翻阅以前的专业书籍来复习，以前学的大多是理论性极强的东西，而这次却遇到了一个实际的应用问题。在课程设计开始之前