基于8255A和ADC0809压力控制系统的设计实现

邱 烨 马 栋 罗 维 葛亦斌

[摘要]基于8255A和ADC0809芯片设计实现压力控制系统，主要应用于用风门控制风道压力的情况之下。主要用到的硬件有传感器、步进电机和CPU外围接口芯片可编程外围接口芯片——8255A，A／D转换器AOC0809。系统既可以节省人力资源，又可以使这项繁琐而又难实现的工作变得简单又轻松。真正实现我们所谓的监测和控制。

[关键词]压力控制系统风道压力8255A传感器

中图分类号：TM4文献标识码：A文章编号：1671—7597(2009)1020028--01

一、引言

我们经常要控制压力在某一范围内变化，是压力不超过某以上限值也不低于某一下限值。而压力控制系统在实际中也有较广泛的应用。

实例1：某大型化肥厂辅助锅炉生产10Mpa的高压蒸汽。在正常情况下，高压蒸汽全部通过高压蒸汽透平，然后抽气得4Mpa的中压蒸汽。中压蒸汽又分别通过空压机、原料压缩机、冰机等蒸汽透平，充分利用了整齐的能量。为了确保蒸汽透平整长运转，要求高压蒸汽压力不致过高(<10.2Mpa)，要求低压蒸汽不致锅底(>3.8)但并不要求压力维持在某一值不变。

实例2：如果要控制水塔内的水在一定的范围内，当管线水压低于设定的下限时，控制补水泵开启，自动补水。当管线水位上升至上限时，控制补水泵停止工作。

由此，我们想到，如何控制其压力大小，使其在一定的范围内按照我们的期望变化。

对于在由风门控制的风道系统中，由人工来监测和控制风门附近的压力是一项很繁琐的工作，因为监测要求监测者进到再次行连续的不间断的循环工作。监测之后要进行判断，并在数据不符合要求的情况下进行循环控制，直监测时所得的数据符合要求为止。而且，在某些情况下人工控制是很难实现的，例如，当监测对象的压力很大的时候，或者是监测对象很难接近的时候。

为此，我们目前很需要开发一种简单的压力控制系统来替代人的工作。这样既可以节省人力资源，又可以使这项繁琐而又难实现的工作变得简单又轻松。真正实现我们所谓的监测和控制。

二、电路设计及其功能

(一)设计任务

该设计项目要完成一个压力控制系统。实现中要用到的硬件有传感器、步进电机和CPU外围接口芯片可编程外围接口芯片——8255A，A／D转换器ADC0809。本实验要求设计的压力控制系统要求具有以下功能：应用于用风门控制风道压力的情况下。其中风门附近装有传感器可以采集瞬时的压力大小，并转换为0～5v的模拟信号，送给压力控制系统。该压力控制系统可以根据接收到的模拟信号来判断风门附近的压力是否处在正常范围内，如果正常，则继续检测；如果超出范围，系统则通过步进电机来控制风门的开合。从而达到控制压力的目的。

(二)部件的主要性能和其所实现功能简介

1、传感器。传感器是一种以测量为目的，以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于处理的另一种物理量的测量器件。传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率等。

传感器由敏感元件(Elastic sensor)、传感元件及转换电路三部分组成。敏感元件是在传感器中直接感受被测量的元件。即被测量x通过传感器的敏感元件转换成一与x有确定关系的非电量或其它量。这一非电量通过传感元件后就被转换成电参量。转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换成电压、电流或频率量。应该指出，不是所有的传感器都有敏感、传感元件之分，有些传感器是将二者合二为一了。

在该设计中我们应该采用的是压力传感器。

压力传感器在该设计中要完成的主要功能是代替人工来采集风道风门附近压力大小的模拟量，并把该模拟量转换为0～5v的电压信号送给模／数转换器。

2、8255A。计算机与外设之间的信息交换带来了以下一些问题：(1)速度布匹配；(2)信号电平布匹配；(3)信号格式不匹配：(4)时序不匹配。而8255A就是专门为解决与外设之间的不匹配、不协调工作而设置的，一种通用的可编程并行I／O接口芯片，它是微处理器设计的配套电路，也可以用于其他的微处理器系统中。通过对它进行编程，芯片可工作与不同的工作方式。在微型计算机系统中，用8255A作为接口时，通常不需要外加逻辑电路就可直接为CPU与外设提供数据通道因此得到了广泛的应用。

8255A内部包含了3个8位的输入输出端口A、B和C，通过外部的24更输入输出线与外设交换数据或进行通信联络。各端口在结构和功能上有不同的特点：端口A包含了一个8位的数据输出锁存器／缓冲器，一个8位的数据输入锁存器，因此A口作输入输出时数据均能锁存。端口B包含了一个8位的数据输出锁存器／缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端LIC包含了一个8位的数据输出锁存器／缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。无输入锁存功能，当他被分成两个4位端口时，每个端口有一个4位的输出锁存器。

三、电路设计原理

我们所设计的压力控制系统是一个无限的循环系统。在实际应用中从第一次采集被监测对象的受控数据为入口进入循环系统。

我们用传感器来采集受控对象的模拟数据，并由传感器将采集到的模拟数据转换为0～5v的模拟电压信号。然后，将该模拟电压信号送到与传感器相连接的A／D转换器ADC0809，由CPU控制启动ADC0809进行模／数转换，将模拟的电信号转换为8位的数字量，CPU通过8255A~PC3检测ADC0809转换是否完成。转换结束后，所得的8位数字量被送入CPU进行软件判断处理，并由CPU选择最终的控制方案。CPU经过判断选择后确定唯一的控制方案，再通过8255A的A端口PAO、PAl、PA2进行控制三项六拍步进电机来控制风门的开与合。至此，一次循环结束，从第二次采集开始进入下一轮循环。

四、结束语

本文基于传感器、步进电机和CPU外围接口芯片8255A，A／D转换器和ADC0809设计并且实现了压力控制系统。本系统主要应用于用风门控制风道压力的情况下。不光节省了人力，还在一定程度上简化了操作，为实际生产带来了很大的方便。相信在不久的未来，这种开发简单，价格低廉，使用方便的压力控制系统不光会高效应用于风道的压力测量，还会更加广泛的应用于各个领域。