课程设计任务书--煤气表控制器

1、煤气表控制器课程设计说明书目录一、煤气表控制器的主要功能.5二、传感器的选型.5三、电路设计.51.煤气的采集模块（传感器模块）.62.CPU模块.63.LCD显示模块.74.报警模块.75.A/D转换模块.86.煤气阀门控制模块.97.整体的电路图如下.10四、用C语言实现系统的编程.11五、课程设计分析与总结.21六、参考文献.22一、煤气表控制器的主要功能煤气表控制器的功能：用气量自动计算，低气量提示、电池欠压提示、显示剩余气量、防窃气、防磁、一表一卡及数据采集和恢复，汉字提示等功能。一般的卡式煤气表还具有智能化程度高、计量准确、安全可靠、功能完善、结构合理、经济实用等特点。 适用于对各种气源的自动计量和收费控制、监督及 管理。有利于提高经济效益和社会效益。煤气表内装有锂电池，当电池电压低于3.0V时提示更换电池，低于2.5V时阀门自动关闭，直至电池更换后自动打开。煤气表的有效信息有:总用气量、剩余用气量、最近一次购买的气量、煤气表各种状态信息。煤气表的状态信息有：电池用量不够,用户需购气,煤气表遭到拆除破坏,煤气表遭到外界强磁破坏,电机短路、断路损坏,阀门处在开或关的状态等。对

2、于本次课程设计所仿真的煤气表控制器主要功能是测量煤气的剩余量，并在LCD屏上显示测量值。当煤气罐中煤气剩余10升时报警灯提示，当煤气罐中煤气无剩余时报警灯再次提示，并控制关闭煤气罐输气阀门。二、传感器的选型本次课程设计主要是对煤气的采集，显示，报警，控制传感器的选择，对于煤气这种可燃物质的传感器的选择有许多种，而MQ-KC型低功耗气敏元件主要用于天然气、煤气、液化石油气、烟雾等检漏、监控、报警装置。在燃气炉中压力传感器主要是用来测量供气管路中燃气的压力，以便判断燃气是否充足或者是否泄漏，安装部在炉具的进气接口处。因为燃气是具有一定腐蚀性的，所以要求气压传感器要具有耐腐蚀性，另外在防潮、和热性能上都有较高的要求，如果是特殊的燃气具，还要有防爆性。管道煤气的压力一般是一个大气压，所以传感器的压力范围一般为0.1MPa。但是由于MQ-KC传感器在proteus仿真软件中没有，所以用MPX4115压力传感器代替其来达到仿真效果。MPX4115压力传感器的测量范围是15-115kpa，明显小于煤气罐中的压力，为解决量程不足的问题，在程序中运用PV=NRT的关系对压力进行转换，以达到仿真目的。三、

3、电路设计 煤气表控制器的电路设计包括六个模块：传感器模块、CPU模块、报警模块、LCD显示模块、A/D转换模块、煤气阀门控制模块。下面对每个模块分别进行介绍：1.煤气的采集模块（传感器模块）： 应用MPX4115压力传感器对煤气罐中的压力进行测量，该模块电路图如下：传感器模块电路图2.CPU模块：3. LCD显示模块 单片机可以通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式、I/O设备访问形式控制该LCD显示模块。AT89C51单片机通过P2.6，P2.7来控制CSA，CSB列选择驱动器，同时AT89C51用P2.1作为R/W信号控制数据总线的数据流向，用P2.0作为D/I信号控制寄存器的选择，E信号由AT89C51的P2.4控制。电路中LCD电源控制端VO是用来调节显示屏灰度的，调节该端的电压，可改变显示屏字符、图形的颜色深浅。可以通过查阅显示屏产品手册查到基本显示时序电路和显示驱动程序。LCD显示模块电路图4.报警模块 报警模块有两只LED灯，当煤气罐中的煤气剩余10升时，红灯亮报警；当煤气罐中煤气无剩余时，绿灯亮报警。报警模块电路图5.A/D转换模块ADC0832 为8位分辨率A/

4、D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 单片机对ADC0832 的控制原理：正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是05V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果作为由IN+与IN-

5、输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。 A/D转换模块电路图6.煤气阀门控制模块如图所示：控制模块只要是利用继电器控制，主要是利用三极管Q1的开关特性，三极管的发射极接地，基极接单片机的P1.3口，集电极通过继电器与+12V的直流电源连接，二极管D3是用来保护电路，吸收继电器断开时的放电，当P1.3接高电平时，三极管Q1导通直流电源的12V加到继电器上面，继电器动作，LED灯D4发光。 控制模块电路7.整体的电路图如下：四、实验结果图：1.三个灯全亮时，控制煤气阀门关闭：2.报警红灯D1亮时，煤气不足10升：3.正常工作时，三个灯全不亮，罐中煤气多于10升：四、用C语言实现系统的编程#include#include#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define BUSY 0x80 /常量定义#define DATAPORT P0/ADC0

6、832的引脚sbit ADCS =P35; /ADC0832 chip seclectsbit ADDI =P37; /ADC0832 k insbit ADDO =P37; /ADC0832 k outsbit ADCLK =P36; /ADC0832 clock signalsbit LCM_RS=P20;sbit LCM_RW=P21;sbit LCM_EN=P22;uchar ad_data; uchar m; /采样值存储sbit Alarm_led_red =P15; /超过压力表量程最大值红色led报警定义sbit Alarm_led_green=P16; /低于压力表量程最小值绿色led报警定义 /adc采样值存储单元char press_data; /标度变换存储单元unsigned char ad_alarm; /报警值存储单元unsigned char press_bai=0; /显示值百位unsigned char press_shi=0; /显示值十位unsigned char press_ge=0; /显示值个位unsigned char press_dot

7、=0; /显示值十分位uchar code str0=Volume: . L ;uchar code str1= SURPLUS GAS ;void delay(uint);void lcd_wait(void);void delay_LCM(uint); /LCD延时子程序void initLCM( void); /LCD初始化子程序void lcd_wait(void); /LCD检测忙子程序void WriteCommandLCM(ucharWCLCM,uchar BusyC); /写指令到ICM子函数void WriteDataLCM(uchar WOLCM); /写数据到LCM子函数void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData);/显示指定坐标的一个字符子函数void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData);/显示指定坐标的一串字符子函数void display(void); /系统显示子函数uchar Adc0832(unsigned char channel);void alarm(void);void data_pro(void);/*main funcation*/void main(void) delay(500); /系统延时500ms启动/ad_data=0; /采样值存储单元初始化为0 initLC

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