单片机的空气压缩机监控系统设计
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摘要 I
ABSTRACT II
一、引言 1
二、设计方案论证 1
三、空气压缩机监控系统的硬件设计 2
（一）系统主控芯片AT89S52 3
（二）DS18B20温度传感电路 4
（三）MD-PS003 压力传感电路 4
（四）信号放大电路 4
（五）ADC0809模/数转换电路 5
（六）LCD12864显示电路 6
（七） 按键控制电路 6
（八）报警电路 7
四、基于单片机的空气压缩机监控系统的软件设计 7
（一）系统主程序设计 8
（二） 数据采集处理子程序 9
（三）键盘扫描子程序 10
（四） DS18B20温度测量子程序 11
（五）LCD显示子程序 12
（六） 系统自恢复程序设计 13
（七）抗干扰设计 14
结论 15
参考文献 16
致谢 18
附 录 19
附录A 系统的硬件原理图 19
附录B 程序清单 19
ABSTRACT
This subject is to design a to 51 SCM（Single-Chip Microcomputer） as the core to control the air compressor control system, main realization of air compressor working temperature data *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
and pressure in the process of the monitoring data, and the two road real-time data show. Through the temperature sensor DS18B20 and pressure sensor MD-PS003 data collection, including DS18B20 direct output digital signal, MD-PS003 millivolt output level analog signals, after differential mode amplifier and modulus after converting into digital signal processing to input single chip microcomputer, when the temperature or pressure parameter value to or more than the default alert value, the single chip microcomputer control a buzzer buzzerautomatic. By chip, temperature control system signal acquisition circuit, pressure signal acquisition circuit, button control circuit, LCD display circuit, alarm circuit etc. Use of monolithic integrated circuit AT89S52 as the master chip, intelligent temperature sensor DS18B20 temperature detection, MD-PS003 type pressure sensor for measuring pressure, ADC0809 as modulus conversion chip, LCD12864 as display output device. The whole system hardware circuit are simple, low cost, readings show intuitive and easy to use.
Key words: 51 MCU; temperature sensor; pressure sensor; Data collection; monitoring
一、引言
随着我国国民经济的快速发展，安全意识不断加强，空气压缩机是煤矿重要生产设备之一，是一种生产和运输空气的设备，广泛应用于各种风动机械和风动工具，如凿岩机、风动钻岩机、风镐等设备中。空气压缩机作为煤矿生产的四大件中的一个，它能否安全运行直接影响煤矿生产的经济效益，煤矿安全规程明确规定必须对空气压缩机实现超温、断油、断水保护，这就要求对空压机要有较好的控制。
本课题设计的主要目的就是实现对空压机的控制，保证其安全正常运转，考虑到我国大多数矿井空压机的实际运行情况，以原有空压机控制系统为基础，采用价格低，功耗小，结构简单，编程容易，性价比好的AT89S52单片机为控制核心来实现空压机的实时监控，应对其主要参数如：风包温度、一级排气温度、二级排气温度、一级排气压力、二级排气压力、润滑油压等，进行连续监测，当其参数超出极限值时，就会报警，表示空压机运转有异常，并对空压机进行卸荷；如果超出极限值，则应自动切断空压机的电源，使其停机。
二、设计方案论证
方案一：采用PLC对整个系统进行控制，MCGS组态软件进行监控。PLC主要控制空气压缩机的启动和停止，MCGS用于读取空气压缩机内部的温度和压力值，并在上位机PC中实现实时显示和曲线的绘制，以便我们随时了解系统信息。同时MCGS可实现空气压缩机工作过程中的实时管理和系统的可视化，当压缩机工作参数超出设定值时可实现分类语音报警和动态画面提示。整个系统采用PLC控制和MCGS监控 ，自动化水平比较高，系统结构件图如图1所示：
图1 方案一系统结构图
方案二：采用AT89S52单片机做微控制器，选用智能温度传感器DS18B20进行温度检测，由于空气压缩机的正常工作温度为75—90℃，最高温度不超过110℃，而DS18B20的测温范围为：-55—125℃，所以能够满足现场的测量需求，可设置温度值110℃作为温度警戒值，选用MD-PS003型压力传感器进行压缩机内部空气压力的测量，由于空气压缩机工作时温度较高，必须采用能够耐高温的压力传感器，MD-PS003型压力传感器能够在-40—150℃的温度条件下正常工作，符合设计要求。
压力传感器输出的是电压信号，且信号很小，必须采用差模放大电路进行信号放大，然后将温度传感器和压力传感器所测得的信号输入ADC0809 进行模数转换，转换为数字信号后输入单片机进行处理，然后由单片机控制LCD12864进行参数显示。同时单片机对测得的参数与警戒值进行比较，若达到或超出警戒值则控制报警电路进行报警。此外系统还配有串行接口，可以与上位机PC进行通信，将测得的参数值直接在PC机上进行显示，同时上位机PC也可以向单片机发送指令，整个系统的结构图如下：
摘要 I
ABSTRACT II
一、引言 1
二、设计方案论证 1
三、空气压缩机监控系统的硬件设计 2
（一）系统主控芯片AT89S52 3
（二）DS18B20温度传感电路 4
（三）MD-PS003 压力传感电路 4
（四）信号放大电路 4
（五）ADC0809模/数转换电路 5
（六）LCD12864显示电路 6
（七） 按键控制电路 6
（八）报警电路 7
四、基于单片机的空气压缩机监控系统的软件设计 7
（一）系统主程序设计 8
（二） 数据采集处理子程序 9
（三）键盘扫描子程序 10
（四） DS18B20温度测量子程序 11
（五）LCD显示子程序 12
（六） 系统自恢复程序设计 13
（七）抗干扰设计 14
结论 15
参考文献 16
致谢 18
附 录 19
附录A 系统的硬件原理图 19
附录B 程序清单 19
ABSTRACT
This subject is to design a to 51 SCM（Single-Chip Microcomputer） as the core to control the air compressor control system, main realization of air compressor working temperature data *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
and pressure in the process of the monitoring data, and the two road real-time data show. Through the temperature sensor DS18B20 and pressure sensor MD-PS003 data collection, including DS18B20 direct output digital signal, MD-PS003 millivolt output level analog signals, after differential mode amplifier and modulus after converting into digital signal processing to input single chip microcomputer, when the temperature or pressure parameter value to or more than the default alert value, the single chip microcomputer control a buzzer buzzerautomatic. By chip, temperature control system signal acquisition circuit, pressure signal acquisition circuit, button control circuit, LCD display circuit, alarm circuit etc. Use of monolithic integrated circuit AT89S52 as the master chip, intelligent temperature sensor DS18B20 temperature detection, MD-PS003 type pressure sensor for measuring pressure, ADC0809 as modulus conversion chip, LCD12864 as display output device. The whole system hardware circuit are simple, low cost, readings show intuitive and easy to use.
Key words: 51 MCU; temperature sensor; pressure sensor; Data collection; monitoring
一、引言
随着我国国民经济的快速发展，安全意识不断加强，空气压缩机是煤矿重要生产设备之一，是一种生产和运输空气的设备，广泛应用于各种风动机械和风动工具，如凿岩机、风动钻岩机、风镐等设备中。空气压缩机作为煤矿生产的四大件中的一个，它能否安全运行直接影响煤矿生产的经济效益，煤矿安全规程明确规定必须对空气压缩机实现超温、断油、断水保护，这就要求对空压机要有较好的控制。
本课题设计的主要目的就是实现对空压机的控制，保证其安全正常运转，考虑到我国大多数矿井空压机的实际运行情况，以原有空压机控制系统为基础，采用价格低，功耗小，结构简单，编程容易，性价比好的AT89S52单片机为控制核心来实现空压机的实时监控，应对其主要参数如：风包温度、一级排气温度、二级排气温度、一级排气压力、二级排气压力、润滑油压等，进行连续监测，当其参数超出极限值时，就会报警，表示空压机运转有异常，并对空压机进行卸荷；如果超出极限值，则应自动切断空压机的电源，使其停机。
二、设计方案论证
方案一：采用PLC对整个系统进行控制，MCGS组态软件进行监控。PLC主要控制空气压缩机的启动和停止，MCGS用于读取空气压缩机内部的温度和压力值，并在上位机PC中实现实时显示和曲线的绘制，以便我们随时了解系统信息。同时MCGS可实现空气压缩机工作过程中的实时管理和系统的可视化，当压缩机工作参数超出设定值时可实现分类语音报警和动态画面提示。整个系统采用PLC控制和MCGS监控 ，自动化水平比较高，系统结构件图如图1所示：
图1 方案一系统结构图
方案二：采用AT89S52单片机做微控制器，选用智能温度传感器DS18B20进行温度检测，由于空气压缩机的正常工作温度为75—90℃，最高温度不超过110℃，而DS18B20的测温范围为：-55—125℃，所以能够满足现场的测量需求，可设置温度值110℃作为温度警戒值，选用MD-PS003型压力传感器进行压缩机内部空气压力的测量，由于空气压缩机工作时温度较高，必须采用能够耐高温的压力传感器，MD-PS003型压力传感器能够在-40—150℃的温度条件下正常工作，符合设计要求。
压力传感器输出的是电压信号，且信号很小，必须采用差模放大电路进行信号放大，然后将温度传感器和压力传感器所测得的信号输入ADC0809 进行模数转换，转换为数字信号后输入单片机进行处理，然后由单片机控制LCD12864进行参数显示。同时单片机对测得的参数与警戒值进行比较，若达到或超出警戒值则控制报警电路进行报警。此外系统还配有串行接口，可以与上位机PC进行通信，将测得的参数值直接在PC机上进行显示，同时上位机PC也可以向单片机发送指令，整个系统的结构图如下：
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