基于单片机压力检测系统设计定稿版

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基于单片机压力检测系统设计定稿版

基于单片机压力检测系

统设计

HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

学号: xxxxxxx

xx 大学

毕业设计(论文)

(xxxx届)

题目基于51单片机的压力检测系统设计

学生 xxxx

学院 xxxxxxxxxxxxxxxx 专业班级 xxxxxxxx

校内指导教师 xxxx 专业技术职务 xxxxxx

校外指导老师专业技术职务

二〇xxx年六月

基于51单片机的压力检测系统设计

摘要:本设计借助压力传感器将压力信号转换成电信号,经过信号放大,使用高精

度A/D转换器件,将模拟信号转换成数字信号,再经单片机运算处理转换成LCD液晶

可以识别的信息,最后显示输出。初始化后可以重设阈值,系统能够实现手动存储八

个以内的数据,并可以查询历史记录,对存储的数据进行统计分析,并且在实时压力

检测的过程中,预警电路一直监视系统的运行。

本设计根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理,设计出了测量压力传感器的

硬件电路。采用单片机设计实现,具有精度高、功能强等特点。但是由于自身的稳定

性其测量结果仍存在误差。本课题设计的压力检测系统具有压力测量、超重报警、压

力存储及历史数据查阅和压力值数据的统计分析。该系统的压力检测范围为0-10Kg,

测量精度可以达到10g,具有高精度,低成本,易携带的特点。采用LCD12864液晶显

示测量结果,比传统压力检测系统的精确度更高和直观性更好。另外,该系统电路简单,成本低,使用寿命长,应用范围广等优点。

关键词:压力传感器;A/D转换器;LCD12864

Design of pressure detection system based on MCU 51

Abstract:Using pressure sensor converts the pressure signal into electrical signal, after amplification, using high precision A/D conversion device that converts analog signals into digital signals in this design, then through single chip microcomputer processing into the information that LCD can identify, at last displaying and outputting information. After initialization the system can reset the threshold, achieve storing within eight data manually, and can query the history records, the statistic analysis the stored data and in the process of real-time pressure detection, early warning circuit has been monitoring the operation of the system.

This paper according to the principle of zero compensation and

nonlinear compensation for pressure sensor, designing measuring pressure

sensor hardware. Single-chip implementation has the characteristics of

high precision, strong function. Because of its stability errors still

exist in the measurement. The topic functions for pressure detection system are overweight alarm, storage, statistical analysis of historical data access and pressure value. The measurement range of the system is from 0 to 10 kg, measurement accuracy can reach to 10 g. It has the advantage of high precision, low cost, easy to carry. Measurement results display with LCD 12864 , Contrast to the traditional pressure test system, it has higher accuracy and intuitive. In addition, the system circuit is simple, low cost, long service life and wide scope of application.

Key words:Pressure sensor; A/D converter; LCD12864

目录

摘要.................................................................... I

Abstract ................................................................. II

目录.................................................................. III

1 引言 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.2 压力检测系统的研究现状 (1)

1.3 课题任务 (2)

2 系统分析与总体方案设计 (3)

2.1 压力检测系统的整体设计 (3)

2.2 压力检测系统的设计方案 (3)

2.2.1 实时压力测量显示方案 (4)

2.2.2 实时压力监控预警方案 (4)

3 系统硬件电路设计 (5)

3.1 单片机系统 (5)

3.1.1 单片机选型 (5)

3.1.2 单片机晶振电路和复位电路 (7)

3.2 数据采集模块 (8)

3.2.1 压力传感器 (9)

3.2.2 信号放大电路 (10)

3.2.3 A/D模数转换 (11)

3.3 人机交互模块 (15)

3.3.1 液晶显示单元 (15)

3.3.2 矩阵键盘单元 (17)

3.4 声光报警模块 (18)

3.5 电源供电模块 (18)

4 软件程序设计 (20)

4.1 软件开发环境 (20)

4.2 I/O端口分配 (21)

4.3 软件主程序构架 (22)

4.4 主要功能子程序的设计 (23)

4.4.1 A/D子程序设计 (24)

4.4.2 中断子程序设计 (25)

4.4.3 查询历史数据子程序设计 (25)

4.4.4 数据统计分析子程序设计 (26)

4.4.5 阈值重设子程序设计 (27)

4.4.6 人机交互子程序设计 (28)

5 系统调试 (33)

5.1 数据采集调试 (33)

5.2 数据统计分析调试 (33)

5.3 声光报警调试 (34)

5.4 软件调试 (34)

5.5 实物展示 (34)

6 结束语 (39)

参考文献 (40)

致谢 (41)

附录 A (42)

附录 B (44)

1 引言

1.1 研究背景及意义

近年来,微型计算机越来越普遍地应用于人们的日常工作、生活中。计算机的使用在工业过程控制生产中是一个重要环节。人们越来越关注由单片机构成的嵌入式系统。可以毫不夸张的说,高端先进仪器是其构造中含有微型计算机系统,微型计算机控制系统的产生促使现代控制系统时代的到来。

在这信息高速发展的时代,传感器检测系统的发展有两个及其重要的方向,分别为智能化与集成化。而传感器检测系统智能化和集成化的程度主要取决于系统内部微处理器的性能[1]。当前国内外开发和研究的热点是具有数据处理能力,能够进行自动检测、自动校准、自动误差补偿、自动抽样、以及标度变换功能的智能压力传感器检测系统。传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。

压力测量在工业安全生产的实时监测中具有重要的意义。为了确保工业制造过程中的高效与安全,必须精确地控制生产过程中的一些诸如压力、流量、温度等主要参数。其中良好的控制压力,可以保障生产过程中的安全,因此准确地测量压力显得尤为重要。压力是生产过程中四大重要参数之一,实时检测压力可以判断生产过程中机器是否安全可靠的运行[2]。如:确保密闭容器内的压力在安全指标范围以内,确保易燃易爆介质的压力不超标。

压力的检测在其他工业生产环节中对于控制生产的正常运行也非常重要。在一些工业装置上都时常可以见到有压力表,实时的监测压力大小,如若失常则报警,很好的保证了生产的安全运作。通过测取压力的大小也可以知晓液面的高度。

总而言之,为了保证生产的正常运行,必须按照工艺要求保持稳定的压力,所以准确测量压力在实际过程是非常重要的。

1.2 压力检测系统的研究现状

压力检测系统靠的就是压力传感器去采集压力信号。传感器从探索宇宙到海洋的

开发,从生产过程的控制到现代科技文明中都有使用,使用面几乎涵盖了任何一项现代科技产物。世界上很多国家十分重视发展传感器技术,传感器技术可以应用在工业、农业、国防、科技等各个领域,有着极其广阔的前景。例如,在日本传感器技术被列为六大核心技术之一,其他五项核心技术为通信、激光、半导体、超导和计算机。并且日本还将传感器列为六大技术之首;美国将上世纪90年代看作是传感器时代,将传感器技术列为90年代22项关键技术之一。我国在传感器的研究上也已经有二十多年的历史并取得了很大的成就。21世纪提出了科学技术就是第一生产力的口号,各项科学技术在这一浪潮下取得了突飞猛进的发展和进步,传感器技术也越来越受到各方面的重视,虽然在某些领域我国已赶上或者接近世界先进水平。但是从总体来看,我国在传感器技术的研究和生产还落后于国外传感器技术,如今正处于方兴未艾的阶段。由于智能传感器系统的研究起步较晚,各方面理论缺乏和实践不够,离实际应用需求还有很大差距,尤其是用于压力测量的压力传感器。如何生产高性能、小体积、低成本的智能压力传感器系统还需进一步开发和研究。因此,研究开发高性能的智能压力传感器系统有利于促进信息技术及自动化技术的发展,对提高设备性能及自动化水平具有重要意义。

压力的实时检测和控制能够保证生产设备的安全运行。压力传感器是工业仪器、仪表控制中最为常用的一种传感器,广泛地应用在各种工业生产环境中,涉及众多行业。通过压力传感器将被测物体的压力信号转化为电信号,再经过放大器进行信号放大,送至24位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LCD显示器可以识别的信息,最后显示输出。

1.3 课题任务

该设计能够实现压力检测系统的智能检测,如实时压力测量、手动存储压力值、压力预警、数据统计分析等。该课题以STC89C51RC单片机为控制核心,配合电阻应变式压力传感器、A/D模数转换芯片HX711、12864液晶显示等外围器件,对压力检测系统进行控制与数据采集。LCD液晶设备显示压力值的测量结果及数据统计分析结果等,配合蜂鸣器和LED二极管进行声光报警。压力传感器采集被测物体的压力信号,传输给单片机进行分析处理。另外系统配有键盘,可以实现手动存储、预警值设定、系统复位,数据统计分析的有关功能。

2 系统分析与总体方案设计

2.1 压力检测系统的整体设计

压力检测系统装置主要由五个模块组成:

1、数据采集模块。该模块的作用是将检测到的模拟信号转换成为数字信号,经电平保护后输出到数据处理部分。

2、信号处理模块。用单片机作为信息处理单元,实现对数据的采样及数据分析运

算,并发出控制指令。

3、人机交互模块。由4*3矩阵键盘及液晶显示单元组成。通过4*3矩阵键盘对单片机下达指令实现对系统的控制;显示采用12864液晶模块,可以提供丰富、直观、友好的信息界面。

4、声光报警模块。当报警程序启动时,蜂鸣器发出声音、发光二极管点亮。

5、电源供电模块。系统通过USB电源供电,单片机程序也可通过USB线串行下载。借助按键开关操作可控制电源的通断,实现系统的良性运作。通电后电源指示灯点亮。

压力检测系统框图如图2.1所示:

图2.1 压力检测系统框图

2.2 压力检测系统的设计方案

实时压力测量和实时压力监控预警是压力检测系统装置的最重要两个部分,它是实现其他功能的基本条件,这两部分性能的好坏将关系到整个系统的性能,所以设计一个成本低、可靠性高、测量精度高、安装调试方便的压力检测系统是该设计的关键。

2.2.1 实时压力测量显示方案

本装置中系统压力的检测,采用量程为10kg的高精度电阻应变式压力传感器,将压力信号转换为模拟信号,再传送给A/D模数转换芯片HX711。输出数字信号给单片机进行处理分析。压力传感器在每次单片机复位后自动校准归零。再放上物体进行压力测量,显示器可以实时显示当前所测物体的质量,并且用户可以根据需要将压力值进行手动存储,然后通过按键查询所存储的历史数据。

2.2.2 实时压力监控预警方案

为了实时监控压力大小,预先在程序中设定阈值为9.999kg,系统开启后默认的阈值即为9.999kg。用户可以根据需要通过按键操作,在0.000~9.999kg区间内修改阈值大小。然后按确认键即可完成阈值重设的操作。放置被测物体在压力托盘上,当压力超过所设定的压力值时,系统报警,LED灯点亮,蜂鸣器发出声音。被测物体的压力,经过传感器变为模拟信号,再经模数转换芯片HX711转换为数字信号。输出给单片机,然后运算处理,判断检测到的压力和阈值,如若该压力大于阈值,则系统将显示出此时压力值,并发出报警提示;小于则在液晶上正常显示当前压力值。

3 系统硬件电路设计

3.1 单片机系统

单片机是集成在一块芯片上的完整计算机系统。单片机很多功能集成在一块小芯片上,它具有一个完整计算机所需要的大部分组件:外部总线系统、内存和CPU同时集成实时时钟通讯接口、定时器和实时时钟等外围设备。单片机也称作单片微电脑或单片微型计算机,它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

3.1.1 单片机选型

世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机,从8位到16位再到32位,数不胜数,应有尽有,有很多与主流C51系列兼容的,也有不兼容的,但它们各具特色,相辅相成,为单片机的应用提供广阔的天地。

自从上世纪80年代初Intel公司推出MCS-51系列单片机以后,全球诸多着名的半导体厂商相继生产与51系列兼容的单片机,使得单片机型号不断增加,功能不断增强,品种不断丰富[3]。本系统采用STC89C51RC作为核心单片机系统,STC89C51RC 是一种高性能、低功耗8位微控制器。引脚图如下图3.1所示。

图3.1 单片机引脚图

单片机各引脚介绍:

I/O口引脚P0(第32脚~39脚):双向8位三态I/O口。当接外部存储器时,总线复用,不仅可以作为数据总线,也可作为地址总线的低8位。

I/O口引脚P1(第1脚~8脚):8位准双向I/O口。由于此端口没有高阻态,所以无法输入进行锁存,所以并不是真正意义上的双向I/O。

I/O口引脚P2(第21脚~28脚):8位准双向I/O口。当使用外部存储器时,总线复用,不仅可以作为数据总线,也可作为地址总线的高8位。

I/O口引脚P3(第10脚~17脚):8位准双向I/O口。P3口不仅可以作为一般的数据总线使用,这8个引脚还有各自的特殊功能,属于复用双功能口。作为第二功能使用时,各引脚的定义如表 3.1所示,值得强调的是,P3口每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。

表3.1 P3口第二功能表

引脚特殊功能

P3.0RXD(串行输入端)

P3.1TXD(并行输入端)

P3.2INT0(外部中断0)

P3.3INT1(外部中断1)

P3.4T0(定时器/计数器0输入端)

P3.5T1(定时器/计数器1输入端)

P3.6WR(外部数据存储器写选通信号输出

端)

P3.7RD(外部数据存储器读选通信号输出

端)

电源引脚Vcc(第40脚):接+5V电压。

电源引脚Vss(第20脚):接地。

外部晶振引脚XTAL1与XTAL2(第19脚,18脚):接外部晶振时,将振荡信号输入

给单片机内部的时钟发生器。

EA(第31脚):当EA为低电平时,不管内部是否有程序存储器(8031型号单片机没有内部存储器),单片机只访问外部程序存储器。当EA为高电平时,先访问内部程序存储器,当寻址地址超过容量时,自动访问外部程序存储器。

PSEN(第29脚):当从外部程序存储器读取指令时,每个机器周期内PSEN两次有效,时外部程序存储器的读选通信号。

ALE(第30脚):当不访问外部存储器时,ALE引脚周期性的输入正脉冲信号,可以作为对外输出的时钟,频率为振荡器频率的1/6。当访问外部存储器时,ALE用于地址低位字节的锁存。

RST(第9脚):当RST上出项两个机器周期以上的高电平时,单片机将复位。

单片机STC89C51RC内部ROM空间大小为4K,地址范围从0000H到0FFFH。RAM空间大小为128字节,地址范围从00H到FFH。地址80H到FFH为特殊功能寄存器区,用于计数器/定时器,串行通信,累加器以及一些特殊的控制寄存器。

3.1.2 单片机晶振电路和复位电路

(1)晶振电路

晶振是晶体振荡器的简称在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,给单片机提供工作所需要的时钟信号[4]。理论上来说,振荡频率越高表示单片机运行速度越快,但同时对存储器的速度和印刷电路板的要求也就越高。如同木桶原理。同时单片机性能的好坏,不仅与CPU运算速度有关,而且与存储器的速度、外设速度等都有很大关系。因此一般选用6~12MHZ。并联谐振电路对电容的值没有严格要求,但会影响振荡器的稳定、振荡器频率高低、起振快速性等。陶瓷封装电容可以进一步提高温度稳定性STC89C51RC内部有一个高增益反相放大器用于构成振荡器。

晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值选择与负载电容值相等的并联电容就

可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地。这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容。

一般的晶振的负载电容为15pF或12.5pF,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22pF的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

晶振与单片机的脚XTAL0和脚XTAL1构成的振荡电路中会产生偕波。这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性,为了电路的稳定性起见。ATMEL公司只是建议在晶振的两引脚处接入两个10pf-50pf的瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响,所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的。本系统采用了12 MHZ的晶振。

图3.2 单片机时钟原理图

(2)复位电路

单片机的复位电路有两种,上电自动复位方式以及手动复位方式。本系统已具备电源开关键,可以使用上电自动复位方式。复位是单片机的初始化操作。其主要功能使单片机从0000H单元开始执行程序。51单片机是高电平复位,给单片机加5V电源(上电)启动时的情况:这时电容充电相当于短路(电容特性:通交流,隔直流,上电瞬间相当于交流),可以认为RST上的电压就是VCC,这是单片机就是复位状态。随着时间推移电容两端电压升高,即造成RST上的电压降低,当低至阈值电压时,即完成复位过程。外部复位电路是为提供两个机器周期以上的高电平而设计的。RST脚上只要保持10ms以上高电平,系统就会有效复位。电容C1可取10~33μF,R取10kΩ,充电时间常数为10×10-6×10×103=100ms。其电路如图3.3所示:

图3.3 单片机复位原理图

电容的作用就是缓冲使RST端保持高电平一段时间,以达到有效复位,电容越大,保持的时间就越久。单片机的复位需要至少持续两个机器周期以上的高电平的时

间,所以在刚开始上电的时候图3.3中的电容C1 充电,所以在单片机的复位引脚RST 上会出现大于2个机器周期的高电平,使单片机复位。

3.2 数据采集模块

使用型号为CZL-A、量程为10kg的电阻应变式压力传感器,对被测物体进行压力采集并将其转换成电压信号,输出电压信号通常很小,此时需要利用HX711转换模块中的可编程放大器进行放大。放大后的模拟电压信号经24位A/D转换芯片HX711电路转换成数字量,通过2线串行方式与单片机通信,即可完成数据的采集工作。数字采集模块原理图如图3.4所示。

图3.4数据采集模块图

3.2.1 压力传感器

(1)压力传感器的选择

在本设计中,我们需要使用压力传感器来对物品重量进行测量。压力传感器在压力检测系统中是一个重要的元件,因此,在选择压力传感器时需要考虑其量程和参数,还要考虑它的性价比和兼容性等等。由压力传感器将所测压力信号转换成容易测量的电信号输出,经过A/D转换及单片机处理后传送给液晶显示压力值,或供报警使用。压力传感器的种类有很多,比如应变式传感器,电容式压力传感器、压电传感器,谐振式压力传感器直接位移式传感器或是利用磁弹性、压阻等物理效应的传感器。

压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器[5]。但压电传感器只能用于动态测量。由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存,即需要测量回路具有无限大的输入阻抗,这实际上是不可能的,因此压电式传感器不能用于静态测量。压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。

电阻应变式传感器具有悠久的历史。电阻应变式传感器具有金属的应变效应,即如果有外力存在,那么金属会发生微弱的形变,从而改变其电阻值。它具有结构简

单,精度高,易于实现小型化等特点,因此是目前应用最广泛的传感器之一。对于大应变有较大的非线性的输出信号较弱,但可以通过一些措施来补偿。

电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后,因为压力传感器在工作时应变片的形变量很小,导致电阻变化很微弱,测量得到的结果未必准确,并且由于结果数值很小,导致我们处理起来将会十分困难。因此,我们可以把测量结果经过某些电路将电阻变化或形变量转化为电信号,以此来提高测量效率和精确度[6]。此处通常选用测量电桥作为转换电路。

此处的测量电桥选用直流电桥,因为直流电桥抗干扰能力强,但是输出信号小,所以需要对转换的电信号通过高效的放大电路进行放大。R1、R2、R3和R4组成惠更斯电桥,将两对电阻应变片的阻值变化转变成输出电压,其工作原理如图3.5所示。

图3.5 测量电桥原理图

(2)电阻应变式传感器测量原理

电阻应变式压力传感器主要由弹性元件、电阻应变片等组成。传感器内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,转换元件电阻应变片也会受到拉伸或变形,它的阻值将发生变化,从而使电桥失去平衡,产生相应的差动信号,供后续电路测量和处理。电阻应变式传感器测量原理图如图3.6所示。

图3.6 电阻应变式传感器测量结构图

当外界施加一个垂直正压力P作用于金属横梁上时,横梁产生形变,电阻应变片R1、R3受压弯拉伸,阻值增加;R2、R4受压缩,阻值减小。电桥失去平衡,产生不平衡电压,不平衡电压与作用在传感器上的载菏P成正比,从而将非电量转化成电量输出[7]。

(3)电阻应变片的基本结构

电阻应变式压力传感器是将所测物体压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的。应变片即是该型传感器的核心,它是由金属导体或半导体制成的电阻体,是一种

将被测件上的应变的变化转换成为一种电信号的敏感器件。通常是将应变片通过特殊

的方式使其紧密的粘合在应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也跟

着产生形变,应变片的阻值也改变,从而使加在电阻上的电压发生变化[7]。

电阻应变片主要由四部分组成。基本结构如图 3.7所示,电阻丝是应变片敏感元

件;基片、覆盖片起定位和保护电阻丝的作用,并使电阻丝和被测试件之间绝缘,引

出线用以连接测量导线。

图 3.7电阻应变片的基本结构

3.2.2 信号放大电路

压力传感器的输出电压范围为0~20mV,而A/D转换的输入电压需要为0~2V,因

此放大环节要有100倍左右的增益。对放大环节的要求是增益可调的(70~150倍),

根据本设计的实际情况增益设为100倍即可。

由压力传感器的测量原理可知,电阻应变片组成的传感器是把机械应变转换成电

阻的相对变化率ΔR/R,而应变电阻的变化一般都很微小,例如传感器的应变片电阻值

200Ω,灵敏系数 K为3,弹性体在额定载荷作用下产生的应变为1000ε,则应变电阻

相对变化率为:

ΔR/R = K×ε= 3×1000×10-6 =0.003

(3-1)

由式3-1可以看出电阻变化ΔR只有0.6Ω,其电阻变化率只有0.3%。这么小的电阻

变化既难以直接准确地测量,又不便直接处理。所以必须采用转换电路,把应变片的

ΔR/R变化转换成电压或电流变化,但是这个电压或电流信号很小,需要增加增益放大

电路来把这个电压或电流信号转换成可以被A/D转换芯片接收的信号。我们采用结合

HX711芯片的放大电路,图3.8如下所示:

图3.8 HX711芯片放大电路

3.2.3 A/D模数转换

模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量。能够完成这一任务的器件称之为模数转换器,简称A/D转换器。本次设计中A/D转换器的任务是将放大器输出的模拟信号转换位数字量进行输出。

(1)A/D转换模块器件选择

目前许多类型的单片机内部已带有A/D转换电路,但此类单片机会比无A/D转换功能的单片机在价格上高出一些,为了节约成本,我们采用一个51单片机加上一个A/D转换器,实现模数转换的功能,A/D转换部分是整个设计的关键,这一部分处理不好,会使得整个设计毫无意义。目前,世界上有多种类型的A/D转换芯片,有传统的并行、串行、逐次逼近型、积分型ADC,也有近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC,多种类型的ADC各有其优缺点并能满足不同的应用要求。

这里A/D转换芯片可选ADC0832、ADC0809、HX711等;A/D转换芯片种类很多,最常见的属于串行和并行接口模式,接口模式是选择器件的一项重要指标。在同样的转换分辨率和转换速度的下,不同的接口方式会对电路结构及采用周期产生影响。本次设计并没有选择常见的并行接口A/D转换器ADC0809或者串行接口A/D转换器ADC0832。根据系统的精度要求以及综合的分析比较,本设计采用了24位A/D转换器HX711,芯片封装如下图 3.9所示。与同类型其它芯片相比,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路,具有集成度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点。降低了系统的整机成本,提高了整机的性能和可靠性。

图3.9 HX711封装图

(2)A/D转换芯片HX711的简介

HX711芯片采用了海芯科技集成电路专利技术,是一款专为高精度压力测量而设计的24 位A/D 转换器芯片。该芯片与单片机的接口电路设计和程序编写非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B,与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或

基于单片机的压力测试仪设计

在工业生产控制过程中,压力是一个很重要的参数。比如利用测量大气压力来间接测量海拔高度,在工业生产中测量压力参数来判断反应的过程,在气象预测中,也需要测量大气压力来判断阴雨天气等等。所有这些都需要掌握测量压力,所以压力表的设计拥有广阔的市场前景。本课题就是基于此原因设计的一个简单压力计。 本课程设计用MPX4115专感器来检测压力参数,ADC0808进行模数转换后,利用AT89C524行数据处理后,由键盘设置测量量程,用发光二级管显示当前测量量程送液晶显示压力值。 本系统可根据需要进行功能扩展。由于ADC0808支持8路信号采集,可以对8个压力点参数进行检测。可以手动设置采集哪一路,或者循环采集。还可以进行压力上下限报警。 在设计系统的时候,立足于界面友好性、性价比,可以在简单压力检测的时候使用。 关键词:压力测试;单片机;ADC ;传感器

1?设计要求 (3) 2.设计方案与设计原理 (4) 2.1系统总体设计 (4) 2.2功能介绍 (4) 3?元器件的识别与检测 (5) 3.1 AT89C52 简介 (5) 3.2 ADC0808 简介 (5) 4制作与调试 (6) 4.1系统软件设计 (6) 4.2系统程序整体流程图 (7) 4.3 T0中断服务程序流程图 (8) 4.4外部中断INTO流程图 (8) 4.5系统总体框图 (9) 4.6系统总体仿真电路 (9) 4.7软硬件仿真调试及性能分析 (10) 4.8程序代码 (11) 5.设计心得 (17) 6参考文献 (18)

1 .设计要求 本课程设计用MPX4115传感器来检测压力参数,ADC0808进行模数转换后,利用AT89C52进行数据处理后,由键盘设置测量量程,用发光二级管显示当量量程送液晶显示压力值。 数字压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。 本课程设计的数字压力传感器以单片机为主要部件,利用全桥测量原理,通过对电路输出电压和标准压强的线性关系,建立具体的数学模型,将电压量纲(V)改为压强纲(pa)即成为一台原始电子称。 其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种,本设计采用全桥测量电路,使系统产生的误差更小,输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809的A/D 转换作用是把模拟信号转变成数字信号,进行模数转换,然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由显示电路显示出测量结果。并且能实现数字传感器之间的通讯,达到数据共享的目的。从而更好的满足当今社会的要求。

故障自动检测系统设计方案.

10KV 母线回路故障检测控制器软硬件设计方案 徐源 南阳理工学院电子与电气工程系 一、系统功能架构设计 根据附件一的要求,设计故障检测与控制系统架构如下: 高压支线电压送入电压互感器后获得合适的 AC 电压, 经感应电压调整器调整成两路电压,一路作为电压采集信号,一路为驱动电路和执行电路供电,为保证系统整体的稳定性和可靠性,在电压调整器上增加一个抑制峰值电压和反向电涌的抗干扰模块,采集到的电平信号经 A/D数模转换以后,送入 CPU 进行处理,当检测到电平信号的异常后,触发 CPU 的中断系统,在小于 0.1us 时间里对事件反应,先由 CPU 软件进行去抖动处理,滤除干扰信号, 然后判断出故障类型, 由 CPU 发出指令, 由调节执行电路完成高压线回路继电器的通断闭合,从而排除或正确判断故障类型。

系统信息适时通过 LED 屏幕或者 LCD 屏幕进行指示,并且延时参数等信息都可以通过面板的控制键盘进行设置,必要时可以用红外遥控器进行设置。 为保障系统的稳定运行,防止 CPU 死机,采用“看门狗”来防止软件意外的发生;为获得系统的适时故障检测信息, 采用 RTC 时钟并对系统进行适时监控, 并把故障信息存储在 8K 的 EERPOM 中去,防止掉电信息丢失,并可以适时对系统历史信息进行查询;数据通信采用 485总线和综自计算机进行通信。 此系统的自动化程度相对来说很高,功能更强大,稳定性也比较高,可以实现时时故 障显示和判断,甚至是简单故障的排除,人员的劳动强度和安全性得到有效保障,因为系统在很短时间内就可以排除故障或显示故障类型,对电力设备的安全有更大的保障。 二、故障检测控制器走线图

基于单片机的电压监控

基于单片机的频率、电压监测系统设计 随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展,武器系统中的信息化、数字化也将成为未来的发展趋势。武器系统中,司乘人员在空间狭小的操作仓里,经常要面对功能众多、大小不等、量程各异的仪表盘,这些仪表盘不仅占用空间,而且不够直观,在分秒必争的战场中,情况紧急时,容易造成司乘人员的误操作或反应滞后,给操作带来不必要的麻烦。本文提出一种进行交流电频率、电压测量的方法,以简化武器系统的操作仓,节省了空间,使司乘人员更加直观地进行系统供电频率、电压的监测,而不用先找位置,再进行各种仪表体积、量程的对比确认,最后才进行观测参数的读取,简化了过程,节省了时间。 1频率、电压监测装置的硬件设计 1.1 ATMEL89系列单片机简介 ATMEL89系列单片机共有AT89C51、AT89C52、89C1051、89C2051等型号,该芯片采用51内核,兼容MCS-51产品,100 000次重复编程/擦写,具有5 V供电和低压供电型号。下面以AT89C52为例进行说明。ATMEL89C52是美国ATMEL,公司生产的低电压、高性能C MOS8位单片机,具有PLC C、TQFP和DIP等封装,片内含8 kB的程序存储器,256 B的数据存储器,3个16 b定时/计数器,1个标准串行通讯口,8各中断源,内部带有振荡器、上电复位和看门狗电路、5个I/O口、多达36根I/O线。特别是内部的8 kB 闪存,为程序开发提供了很大方便。 1.2 系统设计框图 以日常照明所用的50~60 Hz交流电为测量对象进行测量原理的摸底,测量系统的硬件电路主要包含供电、隔离变压、电压信号比较输出、A/D转换以及单片机接口控制、串口输出部分构成,测量系统框图如图1所示。

压力检测系统设计

单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:压力检测系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 设计地点 : 31-505 设计时间 : 2015-12-28~2016-01-08

单片机系统 课程设计课程设计名称:压力检测系统设计 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 课程设计地点: 31-505 课程设计时间: 2015-12-28~2016-01-08 单片机系统课程设计任务书

目录 1绪论 (3) 1、1压力检测系统概述 (3) 2总体方案设计原理 (4) 2、1 基于单片机的智能压力检测的原理 (4) 2、2 压力传感器 (4) 2、2、1 压力传感器的选择 (4) 2、2、2金属电阻应变片的工作原理 (5) 2、3 A/D转换器 (5) 2、3、1 A/D转换模块器件选择 (5) 2、3、2 A/D转换器的简介 (5) 2、4单片机 (6) 2、4、1 AT89C51单片机简介 (6) 2、4、2主要特性 (7) 2、4、3 管脚说明 (7) 2、5单片机于键盘的接口技术 (8) 2、5、1 键盘功能及结构概述 (8) 2、5、2 单片机与键盘的连接 (9) 2、6 LED显示接口 (10)

2、6、1 LED显示器 (10) 2、6、2七段数码显示器 (11) 2、6、3LED数码管静态显示接口 (12) 3软件设计 (14) 3、1 A/D转换器的软件设计 (14) 3、1、1 ADC0832芯片接口程序的编写 (14) 3、2 单片机与键盘的接口程序设计 (15) 3、3 LED数码管显示程序设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录A (19) 附录B (20) 1绪论 1、1压力检测系统概述 压力就是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制就是保证生产与设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计就是基于AT89C51单片机的测量与显示。就是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据与命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果就是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。

基于单片机的压力检测系统设计

常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目:基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名:李莹 学号: 160509240 班级:测控 092 指导教师:戴梅 起止日期: 2012年7月2日-9日

电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称:传感器原理与检测技术 设计题目:压力检测系统的设计 班级:测控092学号:160509240 姓名:李莹 指导老师:戴梅 年月日

课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人:李莹课程设计题目压力检测系统的设计

目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献

第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来,随着微型计算机的发展,传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器,并广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中,为了高效、安全生产,必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用,因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统,选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示,将压力经过压力传感器转变为电信号,经过放大器放大,然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示,我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路,ADC0809是CMOS工艺,采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片,片内有带锁存功能的8路模拟电子开关,先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量,系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道,用来采集输入信息。压力的测量,需要传感器,利用传感器将压力转换成电信号后,再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。

基于单片机的直流电压检测系统设计_课程设计说明书

山东建筑大学 课程设计说明书 题目:基于单片机的直流电压检测系统设计课程:单片机原理及应用B课程设计 院(部):信息与电气工程学院 专业:通信工程 班级:通信111 姓名:张安珍 学号:2011081342 指导教师:张君捧 完成日期:2015年1月

目录 摘要......................................................... I I 正文.. (1) 1 设计目的和要求 (1) 3 设计内容和步骤 (2) 3.1单片机电压测量系统的原理 (2) 3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3) 3.2.1 硬件选择 (4) 3.2.2 软件选择 (4) 3.3 硬件电路的设计 (4) 3.3.1 输入电路模块设计 (4) 3.3.2 LM7805稳压电源电路介绍 (5) 3.3.3 显示模块电路设计 (5) 3.3.4 A/D转换设计 (7) 3.3.5 单片机模块的简介 (9) 3.4系统软件的设计 (12) 3.4.1主程序的设计 (12) 3.4.2 各子程序的设计 (14) 总结与致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一系统整体电路图 (18) 附录二 A/D转换电路的程序 (19) 附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)

摘要 随着电子科学技术的发展,电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段。对测量的精度和功能的要求也越来越高,而电压的测量甚为突出,因为电压的测量最为普遍。本设计在查阅了大量前人设计的数字电压表的基础上,利用单片机技术结合A/D转换芯片ADC0832构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了单片机系统的优势,然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程,以及硬件系统和软件系统的设计。 本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计,介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。该电路设计简单,方便。该设计可以测量0~5V的电压值,并在1602LCD液晶上显示出来。 本系统主要包括三大模块:主程序模块、显示模块、A/D转换模块,绘制点哭原理图与工作流程图,并进行调试,最终设计完成了该系统的硬件电路,在软件编程上,采用了c语言进行编程,开发了显示模块程序,A/D转换程序。 关键词:89S51单片机;1602LCD液晶;ADC0832

基于单片机的智能压力检测系统的设计—-毕业论文设计

题目:基于单片机的智能压力检 测系统的设计

基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A/D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据和命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。 关键词:压力;AT89C51单片机;压力传感器;A/D转换器;LED显示;

Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;

1222222222222光照强度自动检测显示系统设计.

设计题目:光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计,既然是系统设计,我们可以将其分解为模块,把复杂问题简单化。 数据采集模块,可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块,设置分压电路和比较电路,将电阻信号转换为电压信号分档输出,用于显示和报警。 显示报警模块,用发光二极管进行显示,同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求: 设计一个光照强度自动检测、显示、(报警)系统,实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警(弱、适宜、强) 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型; 1)自己设计至少三种以上不同光照条件,测定不同光照条件下光电传感器的输出; 2)传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成,完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计;

3)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计; 4)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算(备注:1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格); 5)设计结束后,进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用:Multisim等软件仿真,得出主要信号输入输出点的波形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性; 给出系统整机电路图(利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件)。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、 比较器、功率放大器等知识,数字电子线路中开关特性及数 字信号等知识,传感器技术中的光电传感器原理及应用、测 量电路等部分知识。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件:Multisim 电子线路设计软件:Protel99SE。

压力测量仪表原理及结构

压力表工作原理及结构 用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力,又称压强。压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装臵。仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力(习惯上称表压)、负压 (习惯上称真空)和差压。 图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。工程技术上所测量的多为表压。压力的国际单位为帕(Pa)。压力的其他单位还有:工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。 压力是工业生产中的重要参数。如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的,必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中,压力还直接影响产品的质量和生产效率,如生产合成氨时,氮和氢不仅须在一定的压力下合成,而且压力的大小直接影响产量高低。此外,在一定的条件下,测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。 弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等;按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单,结实耐用,测量范围宽(-0.1~1500兆帕),是压力测量仪表中应用最多的一种。 一、压力表 1.1、压力表的工作原理 弹簧管压力表又称为波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的,它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时,弹簧管在被测压力作用下产生变形,因而弹簧管自由端产生位移,位移量与被测压力的大小成正比,使指针偏转,在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气,压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装臵时,尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高(如0.25级以上)的弹性式压力测

基于单片机的电量检测系统设计方案

基于单片机的电量检测系统设计方案 1绪论 自第一个微处理器问世以来,以微处理器为核心构成的计算机以各种各样的形式,无孔不入的渗入到人们的生产、生活、科研等各个领域,为人类带来了渗透到各个领域的“智能”。微处理器是整个智能仪器仪表的核心,检测电路时微处理器的外围设备,微机通过接口发出各种控制信息给检测电路,以规定功能、启动测量、改变工作方式等。微机通过查询或检测电路向微机提出的中断请求,使微机及时了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后,微机读取测量数据,进行了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后,微机读取测量数据,进行必要的加工、计算、变换等处理,最后以各种方式输出,如送显示器、打印机打印,或送给系统的主控制器等等。 近二十年来,以计算机科学,信息学,生命科学为代表的各门新兴学科的迅猛发展,极大限度的刺激了全球经济的发展,在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,电能是人们日常生活和工业生产中的重要能源之一,在现代社会中起着越来越重要的作用,而电压、电流是其中最关键的两个因素,是否准确的测量电压、电流对我们的生活和生产有着至关重要的影响,特别是电工和电力系统等领域经常要对交流电量进行采样测试以了解工作电压或整个电网的工作情况。

2 WB系列交流电量传感器 2.1 概述 WB系列交流电量传感器采用电磁隔离技术和专用厚膜集成电路。对电网或电路中的交流电流或交流电压进行实时测量,将其变换成跟踪电压暑促(Vg)、直流电压输出(Vz)、直流电压输出(Iz)、频率输出(Fk)。传感器的输出可以与各型AD转换器配接构成数据采集系统,也可以与传统模式、数字式指示仪表配接,显示被测量之值。体积小、重量轻、精度高、耗能低,输入电路、输出电路完全隔离,输出信号可以共地,输出形式多样,满足各种使用要求,在0~120%标称输入围,输出信号入输出信号之间保持正比例关系,通聘宽带,可以测量5kHz以的正弦交流电流或交流电压。结构形式多样,提供直插式、DIN卡装式安装方式,方便各种场合使用等特点。 2.2 WB交流电量传感器的工作原理 本系列传感器采用模块化电路结构,如图2-1主要由电流测头1(或电压侧头2)、采样电路3、定标放大器4、装用厚膜集成转化器5、6、7组成。 E Vg Vz Iz Fk +E 图2-1 电路结构 被测电流信号Ix﹝或被测电压信号Ux﹞经电流测头1﹝或电压测头2﹞隔离变换,在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流,经采样电路3转换为跟踪电压信号,在经定标放大器4进行放大、定标,形成跟踪电压输出Vg;跟踪电压信号经AC/DC转换器5后,形成直流电压输出Vz。Vz输出经V/I转换器6后形成直流输出Iz,Vz输出经V/F变换器7后形成频率输出Fk。只有输出跟踪电压Vg的产品才使用正负电源

基于51单片机压力检测课程设计报告书

单片机原理与接口技术课程设计 成绩评定表 设计课题基于89c51的自身断电保护系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1002 学生:秦凯新 学号: 7

指导教师:王黎臧海河周刚 设计地点:31-505 设计时间:2012-12-17~2012-12-28

单片机原理与接口技术课程设计 课程设计名称:基于89c52的压力监测系统设计 专业班级:自动1002 学生姓名:秦凯新 学号: 7 指导教师:王黎臧海河周刚 课程设计地点:31-505 课程设计时间:2012-12-17~2012-12-28

单片机原理与接口技术课程设计任务书

目录 1 引言 (6) 2 总体方案设计 (6) 2.1硬件组成 (6) 2.2 方案论证 (6) 2.3 总体方案 (7) 3 硬件电路设计 (9) 3.1 时钟电路 (9) 3.2复位电路 (10) 3.3 AD简介与原理分析 (10) 3.4 声光报警接口电路 (15) 3.5 显示及键盘接口电路 (15) 3.7 电源电路 (2) 4 系统软件设计 (3) 4.1 主程序设计 (3) 4.3 部分主要子程序的设计 (6) 5 系统调试与总结 (6) 5.1 系统功能测试 (6) 5.2 技术指标测试 (6) 6心得体会 (7) 6.1 为何不采用8255了? (7) 6.2为何不采用A/D0809? (7) 6.3在帮助同学的过程中我学到了什么? (7) 6.4在单片机领域我的规划? 7 参考文献 (8) 附录A 系统原理图 (9) 附录B 源程序 (10)

1 引言 压力监测普遍用于工业领域,并对国家的发展产生了深厚的影响,小到体重计,大到工业中反应炉的气压声电报警。甚至航空航天,智能仪表。以及机器人。本设计就是工业中最普遍的气压监测报警系统。所以,这个系统采用自动检测反应炉中的压力大小,通过传感器,并实时进行在液晶1602上进行显示,还有在液晶上进行参考上限电压值的设置和参考下限电压值的的设置。并通过在单片机部进行比较计算,来实现整个压力监测系统的声光电报警。 本系统的设计基于A/D0804芯片和AT89C52单片机,并采用液晶1602作为显示输出,系统虽小却包含了工业要求的各个方面,作为声电报警模块,主要用到蜂鸣器和发光二极管。当监测压力低于下限值和高于上限值就会进行声光报警。此次系统设计就是针对工业的反应炉的压力监测,甚至可做体重计到最小的方面。 本设计纯为个人设计。程序也在开发板验证成功,如有任何疑问,都可通过实验调试验证。 2 总体方案设计 2.1硬件组成 1.控制器。控制器是系统的核心部分,可以用工业计算机 PLC、或者单片机。 2. A /D转换器。A/D转换器可以把测得的模拟量转换成数 字量输出,可以直接读取。 3.继电器。继电器在电路中起到断电保护作用,是系统的 安全保障。其种类很多,有电流继电器、电压及电器、速度继电器 等等。 4.键盘。通过键盘可以设置限制电流大小。 5.液晶显显示。液晶可以显示设置电流以及实时电流值大 小。 2.2 方案论证

基于MCS51单片机的压力测量 系统的设计与实现

基于MCS51单片机的压力测量 系统的设计与实现 班级; 学号: 姓名: 指导老师:

摘要 以STC-51单片机为核心,应用变阻式应变片测量压力并通过ADC0809的转换,经过单片机处理后在数码管模块显示的智能压力测量系统。是变阻式应变片和51单片机相结合的一个很典型的应用,本系统包括信号采集及转换电路、单片机最小系统、显示模块三个最基本的核心模块。外围扩展了键盘模块、蜂鸣器报警模块,用以调节系统的测量和显示范围。 经试验证明,系统能正常工作且误差在允许误差范围内,符合所有技术指标。 1.方案设计 通过应变片,将机械形变变为电压信号,再通过三级集成放大电路把信号放大,之后,ADC0809把模拟信号转化为数字信号,输入到单片机中,通过按键的控制,将电压的信号输出以数码管的形式显示出来,如果电压信号超出报警上线,蜂鸣

器就发出报警信号。 2.硬件系统设计与分析 (1)应变片与信号放大器的电路分析 应变片运用的是电阻式应变片,原理是吸附在基体材料上的应变电阻随机械性形变而产生电阻变化的现象,即它可以将被测件上的应变变化转化成一种电信号。桥式电路的输入信号是0~10v,经过电路后,输出的电压经过集成运放电路放大后,输入到A/D的In0口,完成信号的输入与传 (2)AD转换分析 A/D转换器是将模拟信号转化为数字信号,start与ale信号接到51到单片机的的p2.6接口,完成信号的输出,而clock接口接到74ls74d的2q接口, D0~D7接到单片机的p1.0~p1.7接口. (3)单片机最小系统分析

单片机的RST是复位接口,刚开始时是低电平,闭合s1开关,接通电源,获得高电平,完成复位。Xtal1与xtal2是晶振电路,为单片机提供工作频率,为12m。P0.0~p0.7接到74hc573的段锁存器,完成数码管的段选择,p2.4~p2,7接到位锁存器,完成数码管的位选择。 (4)按键分析 (5)数码管分析

基于单片机的过零检测控制系统的设计

基于单片机的过零检测控制系统的设计 如下图所示为按上述思想设计的电压正向过零检测电路。220V的交流电首先经过电阻分压,然后进行光电耦合,假设输入的是A相电压,则在A相电压由负半周向正半周转换时,图中三极管导通并工作在饱和状态,会产生一个下降沿脉冲送入ADμC812的INT0引脚使系统进入中断程序。微机系统进入中断程序后,发出采样命令并从采样保持器读取无功电流值Iqm,这个无功电流即为A相的无功电流,经过1/4个周期电压达到最大值,此时对电压进行采样,得到UM,由UM=1.414U可以得到电压有效值U。 过零检测及单片机调压 首先用PWM(脉宽调制)方法用于可控硅控制是有条件的,即调制频率不能大于市电频率(50Hz),也就是周期

不能小于20mS,否则就不能达到调制作用,调制频率超过市电频率时,可控硅即处于连续导通状态而不能达到调压目的。只有调制频率低于市电频率才能起到调压目的,即限制市电的周波通过可控硅的数量而起到调压的目的。因此用该种方法调制的电压周波数一定是小于50HZ,超过了人眼视觉暂留效应,此就是用于调光产生闪烁的原因。该调压方法用在调功或对脉动电压不敏感的用途上尚可。如果采用可控硅调压用在调光上,须采用移相的调制方法,可使光连续可调。采用移相方法就需过零检测作为移相基点。过零检测其实并不难,如果要求调压比不是很高采用简单的方法即可奏效;用一只三极管即可。用单片机进行移相调压控制可以做得很精。

/********************************************************************************/ #i nclude __CONFIG (CPD&PROTECT&BOREN&MCLRDIS&PWRTEN&WDTEN&INTIO); /********************************************************************************/ // void init (void); /********************************************************************************/ // bit fg_pw,fg_vs,fg_zq; volatile unsigned char fg_count; volatile unsigned int time1_temp,buff; /********************************************************************************/ #define powon GPIO|=0B00110000 #define powoff GPIO&=0B00001111 #define vpp GPIO2 #define feedback GPIO0 /********************************************************************************/ void init (void) { CLRWDT(); TRISIO=0B11001111; WPU=1; IOCB=4; //使能过零信号中断 VRCON=0; PIE1=1; OPTION=0; INTCON&=7; INTCON|=0B10001000; CMCON=7; T1CON&=1;

压力检测与控制试验系统设计..

压力检测与控制试验系统设计 设计任务 1、设计参数 上位水箱尺寸:800×500×600mm,上位水箱离地200mm安装,通过直径为20mm的PVC管道与其他设备相连,设备离地30mm,要求测量设备入口处的压力。测量误差不超过压力示值的±1%。 2、设计要求 (1)上位水箱通过水泵供水,通过变频器控制水泵的转速; (2)通过查阅相关设备手册或上网查询,选择压力传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备(包括设备名称、型号、性能指标等); (3)设备选型要有一定的理论计算; (4)用所选设备构成实验系统,画出系统结构图; (5)列出所能开设的实验,并写出实验目的、步骤、要求等。 课程设计评语 设计报告成 绩(30%)设计过程成绩 (30%) 答辩成绩 (40%) 总成绩

目录 第一章 (3) 1.1压力检测与控制试验系统的结构图 (3) 1.2 总体结构设计的思路 (4) 1.3完整的压力检测系统 (4) 第二章 (5) 2.1变频器的工作原理 (5) 2.2变频器选型 (5) 2.3变频器所选型号 (6) 第三章 (7) 3.1水泵选型的步骤 (7) 3.2 水泵的型号 (8) 第四章 (9) 第五章 (10) 第六章 (11) 第七章 (13) 课程设计总结 (14)

第一章 压力传感器是现代工业社会最常用的传感器之一,被广泛的应用于航空航天、石油化工,汽车制造等领域。随着现代工业的发展,对于压力传感器的需求量越来越大,要求也越来越高,传统的传感器生产及性能已逐渐不能满足需求,各个传感器生产厂商开始研制生产新型传感器,并增加自动化生产线,提高生产效率,刚医成本,以提高市场竞争力和适应现代工业的应用。传统的传感器的测量方法大都采用手工操作,特别是压力传感器,基本上都是采用手动油压或气压标定。尽管近几年也从国外引进了部分标定设备,但价格昂贵,不易推广。本系统应设计出的智能压力检测系统,成本低廉,使用方便,精度也比较高。 系统硬件设计有压力传感器测量压力,并将测量的信号输入放大器,然后送至A / D转换器,A/D转换器将输入的模拟信号转换为数宇信号送至单片机。 单片机根据已编制好的程序,对压阻元件非线性测量误差进行修正并对 修正后的数据进行处理。同时该系统兼具有键盘输入,LED显示与超限 报警功能。 1.1压力检测与控制试验系统的结构图: 图1

基于单片机的压力传感器实验

课程设计说明书题目:压力传感器设计 学院(系): 年级专业:电子信息科学与技术 学号: 学生姓名: 指导教师:

目录 摘要---------------------------- -------------------------------------------------------------------------2 关键字---------------- ----------------------------------------------------------------------------------2 第一章总体设计方案及模块划分---------------------------------------------------------------2 1.1总体设计方案--------------------------------------------------------------------------------3 1.2模块划分--------------------------------------------------------------------------------------4 1.3设计框图如下图所示-----------------------------------------------------------------------5 第二章各模块设计参数-------------------------------------------------------------------------------5 2.1传感器元件模块------------------------------------------------------------------------------5 2.2 A/D转换模块---------------------------------------------------------------------------------8 2.3控制器处理模块-----------------------------------------------------------------------------12 2.4 AD0809接口电路及LED接口电路------------------------------------------------------14 第三章压力传感器实验数据采集、显示及程序---------------------------------------------14 3.1数据采集及显示-----------------------------------------------------------------------------14 第四章心得体会--------------------------------------------------------------------------------------15 附录-----------------------------------------------------------------------------------------------------16 程序设计--------------------------------------------------------------------------------------16 参考文献资料---------------------------------------------------------------------------------25 实物图--------------------------------------------------------------------------------------25

光照强度自动检测显示报警控制系统设计

传感器原理及应用课程 设计说明书 设计题目:光照强度自动检测显示报警控制 系统设计 学号: 姓名: 完成时间:2010、12、13至2010、12、19 总评成绩: 指导教师签章:

设计题目:光照强度自动检测显示系统设计 一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示报警控制系统设计,完成光照强度自动检测、显示、报警、控制系统。采用电路、数电、模电知识柔和一块设计电路,将系统分为四个模块设计电路:检测、显示、报警、控制,把复杂问题简单化。 数据采集模块,可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块,设置分压电路和比较电路,将电阻信号转换为电压信号分档输出,用于显示和报警。 显示报警模块,用发光二极管进行显示,同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 自动控制模块,用或非门实现暗光控制,同时继电器闭合,打开日光灯,当在外界中、强光条件下继电器掉电日光灯熄灭。 一、设计任务要求: 设计一个光照强度自动检测、显示、报警、控制系统,实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警(弱、适宜、强) 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型; 1)自己设计至少三种以上不同光照条件,测定不同光照条件下光电传感器的输出;2)传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成,完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计; 3)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计; 4)完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算(备注:1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格); 5)设计结束后,进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用:Multisim等软件仿真,得出主要信号输入输出点的波形,根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性; 给出系统整机电路图(利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件)。 3、完成课程设计报告。

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