基于单片机的压力测量仪设计3.5

基于单片机的压力测量仪设计3.5
基于单片机的压力测量仪设计3.5

题目:基于单片机的压力测量仪设计姓名:张金花

学号:5001120042007

专业:电气工程及其自动化

学习中心:西安电子科技大学校本部

指导教师:李杰

基于单片机的压力测量仪设计

摘要

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。本次设计为基于单片机的压力测量仪。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,使其完成压力测量的功能。

本文介绍的是基于单片机压力测量仪的设计。首先,文章对压力测量仪的发展现状和发展趋势做了简单的综述,然后,文章对压力测量仪的总体设计和各模块的工作原理进行了分述。

该压力测量仪是以M430F149单片机为核心,是通过应变式传感器将压力转换成电信号,转换成LED显示器显示显示需要的值,要实现压力的显示需硬件与软件的配合,最终调试出来。

本设计的最终结果是,将软件下载到硬件上调试出来显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示需要的数值。测量仪采用双组发光数码管显示。

关键词:压力测量仪 M430F149单片机应变式传感器

目录

第一章绪论 (5)

1.1 研究背景 (5)

1.2 测量压力的意义 (6)

1.3压力的概念 (6)

1.4压力检测方法 (7)

第二章基于单片机的压力测量仪 (7)

2.1压力测量仪历史 (7)

2.2压力测量仪的种类及特点 (7)

2.3压力测量仪的原理 (8)

第三章压力传感器 (9)

3.1压力传感器简介 (9)

3.2压力传感器的种类 (10)

3.3应变式压力传感器参数规格 (10)

3.4电阻应变式传感器的工作原理 (12)

3.5传感器与压力测量仪的连接法 (13)

第四章压力测量仪技术规格 (13)

4.1 一般规格 (13)

4.2 数字部分 (13)

4.3 模拟部分 (14)

第五章压力测量仪的相关操作 (14)

5.1 一般说明 (14)

5.2 压力测量仪输入灵敏度 (14)

5.3 前面板说明 (15)

5.4 控制输出插座 (15)

5.5压力测量仪的标定 (16)

5.5.1.零点标定 (16)

5.5.2实物标定 (17)

第六章基于单片机的压力测量仪的硬件设计 (18)

6.1以单片机为核心压力测量仪的其本组成 (18)

6.2单片机MSP430 F149介绍 (19)

6.2.1功能介绍 (19)

6.2.2各引脚功能 (20)

6.3看门狗MAX706R (21)

6.3.1介绍 (21)

6.3.2工作原理 (21)

6.3.3各引脚功能 (22)

6.4 A/D转换器ADS8320 (22)

6.5 显示驱动芯片MAX7219 (23)

6.6显示模块7段数码管 (25)

6.6.1结构及工作原理 (25)

6.6.2 LED显示器连接方法 (25)

6.6.3显示驱动 (26)

6.7按键 (28)

第七章系统软件设计 (29)

第八章总结 (30)

致谢 (31)

参考文献 (32)

第一章绪论

1.1 研究背景

近年来,随着微型计算机的发展,单片机的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。在与一些石油化工企业接触中,发现在这些企业使用大量的弹簧指针式压力表,但是在一些振协较大的管路上,这些指针式压力表经常损坏,虽然指针式压力表价格相对较低,但是振动造成测量的不准确和经常损坏,使得压力表需要频繁更换,修理量和随后的校准工作量很大,投入的人力和时间也很可观,运行维护成本很高。

如果有一种适应现场应用条件,价格又较为合理的替代指针式压力表的产品,采用压力传感器、变送器、数字式的压力表的模式,可以从根本上解决由于普通指针式压力表的机械零件多,耐震性差,可靠性差的问题。

由此分析可以看出,有些工业现场需要一种能够克服上述缺点的,替代指针式压力表的较低成本的产品。另外传统的量具是杆秤或盘秤,现代社会的发展对其称重技术提出了更高的要求,工业过程控制是计算机的一个重要应用领域,现在可以毫不夸张的说,没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器。

基于单片机的压力测量仪的设计是为了满足市场对长寿命、低功耗、低成本数字式、耐震压力表的需求也满足上述的需求设计的。随着电子技术的不断发展,数字芯片的价格下降,模拟控制已经逐步被数字控制所代替。与普通器具相比,数字电子秤具有数字直接显示被称物体的重量、精度高、性能稳定、测量准确、使用方便等优点。电子秤的设计模式也大都以微处理器为核心,使精度和可靠性都有了明显的提高。具有较为广阔的市场前景。

数字电子秤在各种生产领域和人民日常生活中得到广泛应用,按原理分为电子秤、机械秤和机电结合秤,按功能分为计数秤、计价秤、计重秤,按用途分为工业秤、商业秤、特种秤。数字电子秤正在向高精度、高分辨率、智能化方向发展。用电子秤称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压或电流信号,称重的准确程度首先取决于传感器输出的信号,由于这一信号通常都很小,需要应用放大系统进行准确、线性的放大,以满足模/数转换器对输入信号电平的要求。放大后的模拟信号经过模/数转换电路转变成数字量,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。

随着大规模集成电路、计算机技术的迅速发展,以及人工智能在测试技术方面的广泛应用,传统的电子测量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面都发生了巨大的变化逐步形成了一种完全突破传统概念的新一代测试仪器——智能仪器。在科学技术高速发展的今天,如何用简单便宜,性能良好的元器件制造出对人类生活有用的产品,已经成为人们研究的主要趋势。

1.2 测量压力的意义

在现代工业生产过程中,压力是一个非常重要的参数,它决定了生产过程能否正常的进行。例如在合成氨生产中,氢气与氮气在合成塔内合成,压力是决定这个化学反应的主要因素之一,它既影响物料平衡关系,也影响化学反应速度,所以必须严格遵守工艺操作条件,保持一定的压力,才能确保生产正常地进行。

在某些条件下,压力还直接决定设备的经济性,例如汽轮机排汽真空度,内燃机的排气背压都对设备的效率有重大影响。

各种气体、液体的压力测量在生产生活、工业现场、科学实验领域有着广泛的应用。压力测量的需要和应用几乎无处不在,可以说我们日常生产的每一天都离不开压力测量,例如凡是在气动、液压应用的领域,都必然要进行压力测量;各种工业现场的过程控制和自动化也都离不开压力测量和控制;同样,在与我们生产密切相关的领域,像汽车、轮船、飞机这些运输工具,以至于我们关心的医疗、气象、制冷、空调等都有压力测量的踪影。其它一些测量还可以转换为压力测量,例如储油罐的液位,油量就可以驼过测量储油罐底部的压力,经过计算机得出。火电厂中为设备的安全经济运行,需测量压力。

另外,一些不易直接测量的参数,例如,流量、液位等,往往通过压力或压差间接获得。

在石油开采过程中,常使用水泥浆拌土浆,重晶石粉浆等材料实施固井作业。这些泥浆材料放在很大的密封罐内,在施工作业时,需要随时监测罐内材料的质量。泥浆材料测得仪能够测量并显示密封罐内泥浆材料的质量,测量范围为1×103~1.2×105kg,可同时对4个密封罐进行监测。

所以,压力测量在自动化中具有特殊地位。

由于在工业生产过程和科学实验中,压力测量是一个非常重要的环节,所以压力测量仪在工业生产中使用得非常广泛。在以前常用的压力测量仪表大多为液柱式压力计和弹性压力计,随着工业技术的不断发展,很多企业的生产要进行集中控制和使用电子计算机控制,所以普通弹性压力测量仪就无法实现,为些必须采用把压力转换为电参数的电测压力计,以便于观察、记录、远传和控制,这也是今后压力测量仪生产和使用的一个方向。

1.3压力的概念

压力是工业生产中的重要参数之一,为了保证生产正常运行,必须对压力进行测量和控制,但需说明的是,这里所说的压力,实际上是物理概念中的压强,即垂直作用在单位面积上的力。

压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装置。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。

位面积上的力称为压力。

1.4压力检测方法

首先利用由压力传感器组成的测量电路测出物体的重量信号,其次,由放大器电路把传感器输出的微弱电压信号进行一定倍数的放大,放大后的电压信号送到模/数转换电路中,再由模/数转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号,传送到单片机,由单片机采集并存储采集到的压力数据,最后由显示电路显示数据。这就是压力测量仪的工作的整过程。那这么压力的检测方法如下:压力检测方法:

1.平衡法:通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理测量压力

2.弹性法:利用各种形式的弹性元件,在被测介质的表压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大小

3.电气式:用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化。

第二章基于单片机的压力测量仪

2.1压力测量仪历史

在20世纪80年代前,一般的工程技术中几乎多采用弹簧式压力仪表对压力参数进行测试。但是随着科学技术的发展和对压力测试技术的要求,特别是航空,航天等部门给压力测试技术提出了许多新的要求,这就是必须迅速反映测量过程的变化情况,并将变化的信息送给计算机,以使控制测试过程或生产工艺流程,实现自动化控制,或者能直接输入给显示、记录、数据处理系统,这样就发展产生了电测试压力仪,以代替过只能测试仪静态压力的指针式弹簧压力仪。

近年来,根据不同的测量压力的对象,且随着集成电路技术,计算机技术以及数据采集系统的发展,出现了新颖的压力传感器,以适应科学技术的发展。

1643年,意大利人托里拆利首先测定标准的大气压力值为760毫米汞柱,奠定了液柱式压力测量仪表的基础。1847年,法国人波登制成波登管压力表,由于结构简单、实用,很快在工业中获得广泛应用,一直是常用的压力测量仪表。

二十世纪上半叶出现了远传压力表和电接点压力表,从而解决了压力测量值的远距离传送和压力的报警、控制等问题。60年代以后,为适应工业控制、航空工业和医学测试等方面的要求,压力测量仪表日益向体积轻巧、耐高温、耐冲击、耐振动和数字显示等方向发展。

2.2压力测量仪的种类及特点

随着科技的发展,压力测量的方法和种类也在不断推陈出新,从测量原理的角度来分类,主要分液注式、弹性式、负荷式、电子测量式等。

压力,与被告测压力相平衡的原理测量压力的。大多是一根直的或弯成U形的玻璃管,其中充以工作液体。常用的工作液体为蒸馏水、水银和酒精。因玻璃管强度不高,并受读数限制,因些所测压力一般不超过0.3兆帕。

它的特点是:液柱式压力计灵敏度高,因些主要用作实验室中的低压基准仪表,以校验工作用压力测量仪表。由于工作液体的管理方式在环境温度、重力加速度改变时会发生变化,对测量结果常需要进行温度和重力加速度等方面的修正。

弹性式压力测量仪表是利用各种不同开关的弹性元件,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,可分为弹簧管压力表、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,是压力测量仪表中应用最多的一种。

负荷式压力测量仪表常称为负荷式压力计,它是直接按压力的定义制作的,常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计。由于活塞和砝码均可精确加工和测量,因此这类压力计的误差很小,可以达到0.002%,主要作为压力基准仪表使用,测量范围从数十Pa至2500MPa。

电子测量式压力仪表主要有压力传感器、压力变送器或数字式压力表。电子测量式压力仪表核心元件是压力传感器,它能感受被测压力量并按照一定规律转换成电信号输出。当输出为规定的标准信号时(4~20mA直流电流、1~5V直流电压),则变为压力变送器。压力传感器加上信号处理器和数字显示器即成为数字压力表。若再增加控制部件和记录装置,则可适合于自动控制、数据采集、数据处理和记录打印。

抛开校准用的压力标准仪表,在工业现场和科学试验中应用最多的还是弹性式和电子测量式压力仪表。弹性式压力测量仪表由于发展多年,应用广泛,技术成熟,但发展空间较小,而随着对测量自动化程度要求的提高,电子测量式压力仪表成为压力测量的主流,发展非常迅速,主要体现在传感器技术和二次仪表技术的发展。

2.3压力测量仪的原理

这类仪表利用金属或半导体的物理特性直接将压力转换为电压、电流信号或频率信号输出,或是通过电阻应变片等将弹性体的形变转换为电压、电流信号输出。代表性产品有由压电式、压阻式、振频式、电容式和应变式等压力传感器所构成的电测式压力测量仪表。精确度可达0.02级,测量范围从数十帕至700兆帕不等。

压力测量仪用于物体表面压力,每台测量仪配有压力传感器。

测压力测量仪。这种压力测量由于测量范围宽、精度高、携带方便等特点,因些应用日益广泛。

压力测量仪的原理是:以M430F149单片机为核心,是通过应变式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ADS8320转换器,再经过单片机转换成LED显示器可以识别的信息,显示输出,在显示的过程中通过按键,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值,并可以完成清零功能。

压力测量仪一般由压力传感器、测量电路和显示器三个部分组成,它们相互之间的关系可用图1.1的方框图来表示。

图1.1压力测量仪原理图

⑴压力传感器的作用是感受压力,并把压力参数变换成电量,送到测量电路进行测量。常见的压力传感器;根据其作用原理可分为电阻式,电感式,霍尔式,振弦式,压电式等多种,本文用的是电阻式。

⑵测量电路的作用是把传感器输出的电信号在显示器上显示出来。由于传感器的输出信号一般比较小,为了能使显示器工作,常常需要将信号放大,所以一般测量电路中都包括了电子放大器。

⑶显示器用以显示所测的数值,一般分模拟显示与数字显示两种。本文用的是数字显示,数字显示是用数字形式显示出来。显示器一般和测量电路装在一起成为一台仪表。

第三章压力传感器

3.1压力传感器简介

传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起的高新技术之一,也是当代科学技术发展的一个重要标志。很多新材料、新技术、新方法应用在压力传感器的开发研制中,其中光导纤维、陶瓷材料、单晶硅、多晶硅、碳化硅、蓝宝石、金刚石等材料得到广泛的应用,在半导体集成电路制造中应用的微机械加工技术,例如氧化、光刻、扩散、沉积、各向异性腐蚀及蒸镀、溅射薄膜等,都已引进到传感器制造过程中,以MEMS(Microelectromechanical system 微电子机械系统)技术基础的传感器已逐步实用化,这是今后发展的重点之一。

根据应用的场合的不同,压力表传感器向适应不同的应用条件发展。为了测量快速变化的动态压力,可以使用高动态特性传感器,压电式传感器体积小,结

构简单,不需外加电源,灵敏度和响应频率高,适用于动态压力的测量,广泛地应用于空气动力学、爆炸力学、发动机内部燃烧压力的测量等等。其测量范围可人0~700Pa到0~70MPa精确度可达0.1%。。

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,

一般普通压力传感器的输出为模拟信号,模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。

3.2压力传感器的种类

压力传感器从其原理及结构来看可分为:液柱式、机械式及电气式测量压力的仪表,按信号原理不同,大致可分为四类:

液柱式:根据流体静力学原理,把被测压力转换成液柱高度。

机械式:根据弹性元件受力变形的原理,将被测压力转换成位移。

电气式:将被测压力转换成各种电量,如电感、电容、电阻、电位差等,依据电量的大小实现压力的间接测量。

活塞式:根据水压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。

压力传感器种类繁多,另外还有电位器式、应变式、压阻式、电感式、霍尔式、电容式、压电式、振动式等等。压力传感器的精确度可达0.01级,测量范围从数十Pa至700MPa不等。

3.3应变式压力传感器参数规格

应变式压力传感器

应用领域:汽车衡、地上秤、料斗秤等计量设备中。

Application: Apply to motor vehicles ,ground weighter, ,hopper weighing,metering equipment.

外形图:Appearance Picture

安装示意图Installation Diagram

接线方式:Mode of connection

应变式压力传感器电缆输出

注:四芯屏蔽线Φ5,标准长度4M 3.4电阻应变式传感器的工作原理

被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变,然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。

应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器,最常用的传感元件为电阻应变片。

当弹性元件感受到物理量时,其表面产生应变,粘贴在弹性元件表面的电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变而相应变化。通过测量电阻应变片的电阻值变化,这样电阻应变式传感器就将被测物理量的变化转换成电信号的变化。

3.5传感器与压力测量仪的连接法

传感器的模拟输出对电子噪声很敏感,故不要将这些电线结扎在一起,以避免可能导致的干扰,并请将这些电线远离交流电源,如图1.2所示

图1.2传感器与压力测量仪连接

第四章 压力测量仪技术规格

4.1 一般规格

1. 电源 : 直流24V

2. 消耗功率 : 6 W

3.

工作温度 : -10℃ ~ 70℃

4. 湿度 : 10% ~ 90%相对湿度(无凝结水)

5. 电源滤波器 : 内置

4.2 数字部分

净重为最大量程时输出20mA 。 下排数码管显示称重最大量程。

2. 负数显示

在最左边数位显示“-”号

1. 上限显示 显示“U-OL ”表示称量超过最大量程 4. 下限显示 当显示“d-OL ”时,表示称量低于下限显示

4.3 模拟部分

1.适用的传感器类型 适用于电阻应变式测力与称重传感器 2.传感器激励电压 10V ±2%, Imax=200mA 3.传感器灵敏度 2mV/V

4.输入阻抗 >5M Ω 5.温度系数

100ppm/℃ 6.非线性误差

0.05%

7.采样速度:

1000次/秒

8.输出模拟信号 4――20mA 精度0.1% 9. 零位可调范围 由0.05毫伏到15毫伏 10.最大显示分度数 10,000分度

第五章 压力测量仪的相关操作

5.1 一般说明

不要将压力测量仪安装在阳光直晒处,并须避免突然的温度变化、振动或被风吹。当温度大约为20℃或68℉、相对湿度约为50%时,可获得最佳的性能。通过电源线将压力测量仪后端接地,并保证接触良好。不要将地线接至其他设备的地线。

模拟输入或输出讯号对电子噪声很敏感,故不应将这些模拟输入或输出讯号的电线结扎在一起,以避免可能造成的干扰。并请将这些电线远离交流电源,尽量缩短所有电线或同轴电缆的长度。

5.2 压力测量仪输入灵敏度

压力测量仪输入灵敏度(A)可通过以下方程式计算出来:

秤量间距

最大量程时的输出电压出电压-传感器在自重传感器在满载荷时的输?=

)

(A 对

5.3 前面板说明

前面板外观

1. N1 指示灯 : 闪烁时表示正在通讯。

2. N2 指示灯 : 备用。

3. N3 指示灯 : 亮时显示重量变动检测。

4. N4 指示灯 : 亮时显示零。

5. ENTER 按键 : 接受输入数据。 6.MODE 按键 : 选择功能设定方式。 7.TARE 按键 : 设置时,用于选择数据。

8. ZERO 按键 :正常运转时,长按“ZERO ”键,可对显示的净重清零。

5.4 控制输出插座

插座编号 讯号含义 J8

① 24V+ 电源24V+ ② 24V- 电源24V- ③

④ 4-20mA- 4~20mA 输出- ⑤ 4-20mA+ 4~20mA 输出+

插座编号 讯号含义

⑩ SHIELD 屏蔽

⑾ EX- 激励电压输出-

1

2

3 4

5 6 7

8

⑿ EX+ 激励电压输出+ ⑾ SIG- 信号输入-

⑿ SIG+ 信号输入+

5.5压力测量仪的标定

5.5.1.零点标定

零点标定1

如果不标定零点,可按MODE.键跳过零点标定,直接进入实物标定。

零点标定2

显示器显示“ ”

长按2秒执行零点标定。

按“MODE ”键进入实物标定。 按“ENTER ” 键,退出标定菜单。

5.5.2实物标定 压力测量仪有两种标定方法 A 开环标定:

在要求精度小于1%时,可采用此标定方法,不需要进行实物标定. 进入传感器量程设定菜单,输入称重传感器的量程,再进入标定菜单中,进行零点标定,然后退出菜单,便可正常使用.

例如:使用量程为500KG 的单传感器,则进入传感器量程设定菜单,设定称重传感器的量程为:500.0(小数点位数在功能设置菜单中设置)。再进入标定菜单中,进行零点标定,然后退出菜单,便可正常使用.

B 实物标定:

在要求精度比较高时,须采用实物标定方法

进入标定菜单,进行完零点标定后, 按键进入实物标定菜单,当下排数码管显示“ ”时,可进行实物标定,此时,在秤台上放置标秤砝码,待数据稳定后, 将显示器的读数设定为所加砝码的重量值,退出实物标定菜单,完成实物标定。进行完实物标定, 传感器量程设定菜单中传感器的量程值已自动刷新,该值为传感器的实际量程值。 例如:现场传感器量程为500KG 。

进入标定菜单,进行完零点标定后, 按键进入实物标定菜单 ,此时,在秤台上放置80KG 砝码,待数据稳定后, 用键和80.0KG ,然后退出菜单,便可正常使用.此时,传感器量程设定菜单中传感器的量程值被自动修正实际量程值,例如499.8KG 。

注意:完成实物标定后,不要再手动更改传感器量程设定菜单中传感器的量程值

进入实物标定

当下排数码管显示“ ”时,可进行实物标定。此时,在秤台上放置标秤砝码,待数据稳定后按键,上排数据开始闪动。 用

进入下一步标定过程。(标定量程最小为100

格)

建议:标秤在最大量程的1/2以上重量处进行。

第六章 基于单片机的压力测量仪的硬件设计

6.1以单片机为核心压力测量仪的其本组成

MSP430系列单片机是TI 公司研发的一 种超低功耗、混合信号控制器,能够在低电压(1.8~3.6V)下以CPUOFF(CPU 停止工作)和OSCOFF(晶振停止工作)等5种超低功耗(掉电模式下工作电流0.1μA 、备用模式下工 作电流0.8μA 、1MIPS 下工作电流250 μA)工作模式工作,具有数字控制的振荡器唤醒时间 少于6 μs,从而延长了待机时间并使启动更加迅速,降低了电池的功耗[3]。这一系统设计中采用的是TI 公司的MSP430F149,功耗低(采用flash 存储技术可以将功耗降低1/5),系统集成度高(包括flash,BRam;12bitA/D;WDT;Timer_A;Timer_B;2个USART 接口),而且MSP430F149的运行环境温度范围 为-40℃~+85℃,可以适应各种恶劣的环境。因此,

非常适合于开发高度智能化、低功耗、便携式智能终端设备。

以单片机为核心的压力测量仪的基本组成如图1.3所示

图1.3 压力测量仪的基本组成

6.2单片机MSP430 F149介绍

6.2.1功能介绍

MSP430是德州公司新开发的一类具有16位总线的带FLASH 的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐.它采用16位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K, 还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6 路P 口、两路USART通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟,支持8M 的时钟.由于为FLASH型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG 口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL) 的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw 左右的功耗( 电流为14m A 左右), M430F149单片机采用了业界最为先进的MSP处理器和高精度A/D转换器。内部采用多级光电隔离和滤波环节,保证测量仪的精度和稳定性。

在EW23 环境下进行编程, 汇编, 连接, 在C—SPY 环境下进行调试。以下是MSP430F149设计外围模块功能图.

图1.4MSPF149外围模块功能图

6.2.2各引脚功能

●1脚DVCC:数字供电电源正端;

●7脚VREF+:参考电压的正输出引脚;

●8脚XIN:晶体振荡器XT1的输入端口,可连接标准晶振或者钟表晶振;

●9脚:为外部低频时钟晶振输入端(程序中说明一般用LFXTICLK表示)。

XOUT/TCLK I/O 晶体振荡器XT1的输出引脚或测试时钟输入;

●10脚VeREF+ 10 I/P :外部参考电压的输入;

●11脚 VREF-/VeREF- :内部参考电压或者外加参考电压的引脚;

●48脚:的第二功能为MSP430F149单片机MCLK(主系统时钟)的输出端;

●49脚:的第二功能为MSP430F149单片机 SCLK(子系统时钟)的输出端;

●50脚:的第二功能为MSP430F149单片机 ACLK(辅系统时钟)的输出端;

●52脚XT2OUT:晶体振荡器XT2的输出引脚;

●53脚:为外部高频时钟晶振输入端(程序中说明一般用XT2CLK或HF XTAL

表示)。XT2IN 晶体振荡器XT2的输入端口,只能连接标准晶振;

●54脚TDO/TDI:测试数据输出端口,TDO/TDI数据输出或者编程数据输出引

控制装置与仪表课程设计报告书

控制装置与仪表课程设计 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称:控制装置与仪表课程设计 题目:炉膛压力系统死区控制系统设计院系: 班级: 学号: 学生: 指导教师: 设计周数:一周 成绩: 日期:2013年7 月5日

一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 (1)认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 (2)了解过程控制方案的原理图表示方法(SAMA图)。 (3)掌握数字调节器KMM的组态方法,熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 (4)初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3 主要容 1. 按选题的控制要求,进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2.1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图,由组态图填写KMM 的各组态数据表。 2.2 组态实现 在程序写入器输入数据,将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性,以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路,模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中,以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段,此时应以观察为主,当涉及到必需的系统修改 时,应做好充分的准备及安全措施,以免影响正常生产,更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下容: 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常; 2)检查控制系统逻辑是否正确,并在适当时候投入自动运行; 3)对控制回路进行在线整定; 4)当系统存在较大问题时,如需进行控制结构修改、增加测点等,要重新组态下装。 二、设计(实验)正文 1设计题目:炉膛压力系统死区控制系统设计(如附图1) 附图1: 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统

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。

基于单片机的脉搏测量仪的设计

于单片机的脉搏测量仪的设计 摘要 脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体脉搏信号特征,本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。 系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理,然后,将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化,在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大,将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。通过单片机编程对脉冲信号进行处理,测量出一分钟内的脉搏次数,最终在数码管中直观的显示出来。 为了节省时间,一般不会作一分钟的测量,通常是测量10秒钟时间内的脉搏数,再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。 关键词:脉搏测量仪;AT89S52;LED;信号处理

目录 引言 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 脉搏测量仪介绍 (2) 1.2脉搏测量仪的应用 (2) 第2章主要器件介绍 (3) 2.1 单片机的选择 (3) 2.1.1 AT89S52简介 (3) 2.1.2 AT89S52特点.................................................................................................... . (3) 2.1.3 AT89S52引脚功能说明 (4) 2.2 传感器的选择 (6) 2.2.1 红外发光二极管简介 (6) 2.2.2光敏三极管简介 (7) 2.3 驱动芯片的选择 (7) 2.3.1 74LS245简介 (7) 2.3.2 74LS04简介 (8) 2.4 显示器的选择 (9) 2.4.1 三位共阳八段数码管简介 (9) 2.4.2 八段数码管字形表 (9) 第3章系统硬件设计 (10) 3.1 设计原理 (10) 3.2 外围电路 (10) 3.2.1 电源电路...................................... 错误!未定义书签。 3.2.2 复位电路 (11) 3.2.3 晶振电路 (12) 3.2.4 脉搏信号采集放大电路.......................... 错误!未定义书签。 3.2.5 LED显示电路.................................. 错误!未定义书签。第4章系统软件设计.. (14) 第5章软件调试及仿真 (15) 5.1 软件编译......................................................................................... 错误!未定义书签。 5.2单片机的选择 (17) 5.3系统仿真测试 (16) 结论 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20) 附录一 (20) 附录二 (21)

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

课程设计说明书 压力表

《精密机械设计基础课程设计》 设计说明书 设计题目: 设计人员: 班级: 指导教师: 河北工业大学测控系 2018-01-03

目录 1 设计任务 (3) 2 方案论证 (4) 2.2原理分析 (4) 2.3国内外典型仪表现状及发展趋势 (6) 3 参数选择 (6) 3.1弹簧管 (6) 3.2曲柄滑块机构 (7) 3.3齿轮传动参数的选择 (7) 3.4 标尺指针参数选择 (7) 3.5 游丝的选择 (7) 4 参数的计算 (7) 4.1 弹簧管有关参数的确定。 (8) 4.2 曲柄滑块机构参数的确定 (9) 4.4 游丝应力校核 (11) 4.5 游丝各系数最后确定 (13) 4.6 总体方案设计 (13) 5 标准化统计 (14) 6 所绘制零件结构参数设计说明 (14) 6.1 按仪表特性的要求确定零件尺寸 (14) 6.2按标准化规范确定零件尺寸 (14) 6.3由材料规格确定 (15) 6.4由空间结构确定 (15) 6.5类比 (15) 7 工作总结 (15) 8 公式来源 (17) 参考资料 (17)

1 设计任务 设计一用于测压力的弹簧管压力表,其要求如下:

2 方案论证 2.1 结构概述 弹簧管压力表是一种用来 测量气体压力的仪表。 压力表的组成: 灵敏部分(弹簧管) 传动放大部分(曲柄滑 块、齿轮机构) 示数部分(指针、刻度盘) 辅助部分(支承、轴、游丝) 2.1.1灵敏元件:将不便测量的物理量转换成易于直接比较的物理量,本设计将弹簧管作为灵敏元件,将不易于比较的压力转换为易于测量的位移. 2.1.2传动放大机构:本设计由曲柄滑块机构和齿轮传动机构组成.目的在于传递或放大位移,改变位移性质和得到等分刻度,并且应具有一定的补偿特性,同时仪表有较好的线性特性. 2.1.3示数装置:其作用是在接受传动放大机构的位移后,指示出待测量的数值.本设计采用指针指示标尺刻度. 2.2原理分析 作为灵敏元件的弹簧管可以把气体压力转变为管末端的位移,通过曲柄滑块机构将此位移转变为曲柄的转角,然后通过齿轮机构将曲柄转角放大,带动指针偏转,从而指示压力的大小。将转

课程设计说明书_智能压力测量仪

郑州华信学院 课程设计说明书 题目:智能压力测量仪 姓名:杨巍 院(系):机电工程学院 专业班级:电气工程三班 学号:1102120310 指导教师:宋东亚杨坤漓 成绩: 时间:2013年12月17 日至2013 年12 月28 日

郑州华信学院 课程设计任务书 题目智能压力测量仪 专业、班级电气工程及其自动化三班 学号 1102120310 姓名杨巍 主要内容: 利用单片机计一个智能压力测量仪,要求显示压力数据。 基本要求: 1.设计一个智能压力测量仪,要求显示当前压力数值。 2.利用proteus软件完成设计电路和仿真; 3.掌握并口驱动数码管动态显示的方法; 4.通过此次设计将单片机软硬件结合起来对程序进行编辑、校验,锻炼实践能力和理论联系实际的能力。 主要参考资料: [1]李全利,单片机原理及接口技术[M],高等教育出版社 [2]王文杰,单片机应用技术[M],冶金工业出版社 [3]朱清慧,PROTEUS教程——电子线路设计、制版与仿真[M], 清华大学出版社 [4]单片机实验指导书,天煌教仪 [5]彭伟,单片机C语言程序设计实训100例[M],电子工业出版社 完成期限: 指导教师签名: 课程负责人签名:

年月日 目录 摘要 ...................................................................................................................................................... - 4 -1 引言 .................................................................................................................................................... - 4 - 1.1 问题的提出 .................................................................................................................. - 4 - 1.2任务与分析 ................................................................................................................... - 4 - 2方案设计 ................................................................................................................................................. - 5 - 2.1 系统方案设计论证....................................................................................................... - 5 - 2.1.1系统的控制方案设计......................................................................................... - 5 - 2.2最终设计方案总体设计框图........................................................................................ - 5 - 3 系统硬件设计 ........................................................................................................................................ - 6 - 3.1 AT89C51单片机 ........................................................................................................... - 6 - 3.1.1 AT89C51单片机介绍 ........................................................................................ - 6 - 3.1.2 选用AT89C51单片机原因 ...................................................................................... - 7 - 3.2 时钟电路 ...................................................................................................................... - 8 - 3.3 复位电路 ...................................................................................................................... - 8 - 3.4 PG160128A显示电路................................................................................................... - 9 -

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。

(最新版)基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告毕业论文

本科毕业设计 ( 论文) 开题报告 题目: 基于单片机的脉搏测量仪 的设计 课 题 类 型:设计丁实验研究□论文口 学 生 姓 名: 学 号: 专 业 班 级: 学 院: 信息工程学院 指 导 教 师: 开 题 时 间 年月日 开题报告内容与要求 一、毕业设计(论文)内容及研究意义(价值) 随着科技发展的不断提高, 生命科学和信息科学的结合越来越紧密, 出现了各种新 颖 的脉搏测量仪器,特别是电子脉搏仪的出现,使脉搏测量变得非常方便。 脉诊在我 国已具有

2600 多年临床实践,是我国传统中医的精髓,但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断,受人为的影响因素较大,测量精度不高。科技的创新,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。 脉搏测量仪的设计,必须是通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号,然后把生物信号转化为物理信号,使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏变化,最后要得出每分钟的脉搏次数,就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。 二、毕业设计(论文)研究现状和发展趋势(文献综述) 随着科学技术的发展,脉搏测量技术也越来越先进,对脉搏的测量精度也越来越高,国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究,利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单,但因为手指上的汗腺较多,指夹常年使用,污染可能会使测量灵敏度下降:耳脉测量比较干净,传感器使用环境污染少,容易维护。但因耳脉较弱,尤其是当季节变化时,所测信号受环境温度影响明显,造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器,如便携式电子血压计,可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊,每次测量都需要一个加压和减压的过程,存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展: (1)自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测

检测及仪表课程设计(DOC)

目录 1设计目的 (2) 2题目介绍 (2) 3 背景意义 (2) 3.1实验装置简介 (2) 3.2研究污垢传热的理论知识 (3) 4参数检测与控制 (5) 4.1进出口温度水浴温度测量 (5) 4.1.1 仪表种类选用及依据 (5) 4.1.2 注意事项 (6) 4.1.3 可能误差 (6) 4.2 实验管壁温测量 (7) 4.2.1 仪表种类选用及依据 (7) 4.2.2 可能误差 (7) 4.3 水位的测量 (7) 4.3.1 仪表种类选用及依据 (7) 4.3.2 注意事项 (8) 4.3.3 可能误差 (8) 4.4 实验管内流体流量的测量 (8) 4.4.1仪表种类选用与依据 (8) 4.4.2 可能误差 (10) 4.5 差压测量 (10) 4.5.1仪表种类选用与依据 (10) 4.5.2 可能误差 (11) 5.参考文献 (12)

第1章绪论 1.1设计目的 针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点,从工程创新的理念出发,以工程思维模式为主,旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼,使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 2题目介绍 本课设题目以一多功能动态实验装置为对象,要求综合以前所学知识,完成此实验装置所需检测参数的检测。设计检测方案,包括检测方法、仪表种类选用以及需要注意事项,并分析误差产生的原因等等。 该实验装置上,需要检测和控制的参数主要有: 1、温度:包括实验管流体进口(20~40℃)、出口温度(20~80 ℃), 2、实验管壁温(20~80 ℃)以及水浴温度(20~80 ℃) 3、水位:补水箱上位安装,距地面2m,其水位要求测量并控制,以适应不同流速的需要,水位变动范围200mm~500mm 4、流量:实验管内流体流量需要测量,管径Φ25mm,流量范围0.5~4m3/h 5、差压:由于结垢导致管内流动阻力增大,需要测量流动压降,范围为0~50mm 水柱 3 背景意义 3.1实验装置简介 如图3—1所示的实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让教授为首的课题组基于测量新技术—软测量技术开发的多功能实验装置。 基于本实验装置,先后完成国家、东北电力公司、省、市多项科研项目并获奖,鉴定结论为国际领先。目前承担国家自然科学基金、973项目部分实验工作。

基于单片机的脉搏测量仪的设计

意义:医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数,方法是用手按在病人腕部的动脉上,根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间,一般不会作1分钟的测量,通常是测量10秒钟时间内心跳的数,再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数,即使这样做还是比较费时,而且精度也不高。而该系统以AT89C51单片机为核心,以红外发光二极管和光敏三极管为传感器,并利用单片机系统内部定时器来计算时间,由光敏三极管感应产生脉冲,单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数,时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏次数和时间,系统停止运行时,能够显示总的脉搏次数和时间。 目的:实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机( PC 机) 的实时通讯,作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。 2.1 光电脉搏测量仪的结构 光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件,把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号,用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。 1.光电传感器 即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件,它由红外发射二极管和接收三极管组成,它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。 2.信号处理 即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤波、整形等)。 3. 单片机电路 即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率(包括 AT89C51、外部晶振、外部中断等)。 4.数码显示 即把单片机计算得出的结果用8位LED数码管静态扫描来显示,便于直接准确无误的读出数据。 5. 电源 即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源,可以是5V-9V的交流或直流的稳压电源。

基于MPX4115的数字压力测量仪器设计说明书

大作业说明书 基于MPX4115的数字压力测量仪器设计 学生姓名:xxx 学生学号:08372 专业:测控技术与仪器 指导教师:程xx

(一)系统总体设计 1:设计整体思想 基于MPX4115的数字气压计包括软硬件的设计与调试。软件部分通过对C 语言的学习和对单片机知识的了解,根据系统的特点编写出单片机程序。硬件部 分分为四大块,包括非电信号数据的采集、转换、处理以及显示: 。通过对设计 的了解,选择适合的器件,画出原理图。 2:系统总体框图 硬件部分由四部分构成,它们分别是:信息采集模块,数据转换模块,信息处理模块和数据显示模块。 (二)硬件电路设计及描述 1:数字压力测量仪设计意义 压力测量仪被广泛应用于国防领域、工业领域、医疗领域以及我们日常家庭生活中。其中的核心元件就是压力传感器,它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。本系统设计的数字压力测量仪采用单片机控

制,具有使用方便、精度高、显示简单和灵活性等优点,而且可以大幅提高被控气压的技术指标,从而能够大大提高产品的质量 2:数据采集模块的芯片选择 压力传感器对于系统至关重要,需要综合实际的需求和各类压力传感器的性能参数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的压力传感器,因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。 本设计要实现的数字气压计显示的是绝对气压值,同时为了简化电路,提高稳定性和抗干扰能力,要求使用具有温度补偿能力的压力传感器。经过综合考虑,本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器。MPX4115可以产生高精度模拟输出电压。 数据采集模块由压力传感器MPX4115构成。其中1脚是输出信号端,输出的是与气压值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的原理如图、 数据采集模块原理图 MPX4115的实物图 气压传感器MPX4115的原理 MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术,薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%,温度补偿是-40℃-125℃。

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

数字显示压力测量系统设计

数字显示压力测量系统设计 一、数字显示仪表的设计原理 工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字式仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要,它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有:准确度高、分辨率高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量传输信息,可使得传输距离不受限制。 数字仪表按工作原理可分为:带微处理器的和不带微处理器的。不带微处理器的仪表,通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现;带微处理器的仪表,是借助软件的方式来实现有关功能。 1.传感器输出信号的特点: (1)传感器的输出会受温度的影响,有温度系数变化。 (2)传感器的输出顺着输入的变化而变化,但之间的关系不一定是线性比例关系。 (31传感器的动态范围很宽。 (4)传感器的种类多,输出的形式也多种多样。 (5)传感器的输出阻抗较高,到测量电路时会产生较大的信号衰减。 2.传感器信号的二次变换 根据上述的传感器输出信号的特点来看,传感器输出的信号一般是能直接用于仪器、仪表显示作控制信号用,往往需要通过专门的电子电路对传感器输出信号进行“加工处理”。如将微弱的信号给予放大,经过滤波器将有害的杂波信号滤掉,将非线性的特性曲线线性化,如有必要再加温度补偿电路。这种信号变换一般称为二次变换。完成二次变换的电路称为传感器电子电路,一般也称为测量电路,仪表电子电路或调理电路。

3.传感器二次变换的组成 传感器电子电路主要是模拟电路,它与数字电路一样,是由一些单元电路组成。这些单元电路有:各种信号放大电路、有源及无源滤波电路、绝对值检测电路、峰值保持电路、采样.保持电路、A/D及D/A 变换电路、V/F及F/V变换电路、调制解调电路温度补偿电路及非线性特性化补偿电路等。 4.传感器信号的调理电路 信号调理是指测量系统的组成部分,它的输入时传感器的输出信号,输出为适合传输、显示、记录或者能更好的满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配、滤波、解调功能。 传感器输出信号通常可以分为模拟量和数字量两类。对模拟量信号进行调整匹配时,传感器的信号调理环节相对复杂些,通常需要放大电路、调制与解调电路、滤波电路、采样保持电路、A/D及AD/A 转换电路等。而对于数字量信号进行调理匹配时,通常只需使信号通过比较器电路及整形电路,控制計数器技术即可。 5.DVM的概述 模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点,但测量精度较差。数字电压表(DVM),以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。DVM应用单片机控制,组成智能仪表;与计算机接口,组成自动测试系统。目前,DVM多组成多功能式的,因此又称数字多用表。 DVM是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器,这就要求将模拟量变换成数字量。这实质上是个量化过程,即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程,完成这种变换的核心部件是A/D转换器,最后用电子计数器计数显示,因此,DVM的基本组成是A/D 转换器和电子计数器。 二、压力测量数显系统设计 测量系统的整机电路包括:P3000S-102A压力传感器、恒流源、

基于51单片机的心率体温测试系统

摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法,其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括:传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。通过按键开始测试,将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形,最后AD采集转换传送给单片机,在LCD1602上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想,软件设计采用模块化的设计方法,并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点,阐述了其他各配合电路的组成与工作特点,并且通过仿真进行电路的可行性验证,最后完成实物电路的设计,使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词:51单片机;传感器;仿真;AD转换 -I

Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors;control circuit;counters;Multisim2001 simulation software control circuit. -II

数字式压力表设计

实习报告 课程名称:数字式电压表 学生姓名: 学号: 专业班级: 指导教师: 完成时间: 报告成绩: 评阅意见: 评阅教师日期

数字式压力表的设计 1.课程设计的目的 压力表是指以弹性元件为敏感元件,测量并指示高于环境压力的仪表,它几乎遍及所有的工业流程和科研领域。利用ICL7107构成数字式压力表。 2.课题要求 (1)测压范围:0—60Mpa,主要分为四个量程段:0.04—0.6Mpa;0.1—6Mpa;1—25Mpa;1—60Mpa; (2)测量精度:1.0级。 (3)具有显示、变送、报警等功能,可同时两路输入; (4)模拟输出:可同时提供两组4-20mA或0-10V输出。 3.设计原理 主要器件由芯片ICL7106和液晶显示器LCD组成 关键词:芯片ICL7106 液晶显示器LCD 图一为简易原理方框图。 由于7106是把模拟电路与逻辑电路集成在一块芯片上,属于大规模CMOS 集成电路,因此本方案主要有以下特点:(1)采用单电源供电,可使用9V迭层电池,有助于实现仪表的小型化。(2)芯片内部有异或门输出电路,能直接驱动LCD显示器。(3)功耗低。芯片本身消耗电流仅1。8mA,功耗约16mW。(4)输入阻抗极高,对输入信号无衰减作用。(5)能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动显示极性的功能。(6)噪声低,失调温标和增益温标均很小。具有良好的可靠性,使用寿命长(7)整机组装方便,无须外加有源器件,可以很方便地进行功能检查。 本文设计的电压表,电压值显示稳定,读数方便,能测量正、负电压且能自动切换量程,使用方便。系统框图(如图 1 所示)。本系统可分为测试电压转换、模拟电压通道、数据电压通道(A/D 转换及译码锁存)、数码显示、小数点

(完整版)液压传动课程设计-液压系统设计举例

液压系统设计计算举例 液压系统设计计算是液压传动课程设计的主要内容,包括明确设计要求进行工况分析、确定液压系统主要参数、拟定液压系统原理图、计算和选择液压件以及验算液压系统性能等。现以一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台液压系统为例,介绍液压系统的设计计算方法。 1 设计要求及工况分析 1.1设计要求 要求设计的动力滑台实现的工作循环是:快进 → 工进 → 快退 → 停止。主要性能参数与性能要求如下:切削阻力F L =30468N ;运动部件所受重力G =9800N ;快进、快退速度υ1= υ3=0.1m/s ,工进速度υ2=0.88×10-3m/s ;快进行程L 1=100mm ,工进行程L 2=50mm ;往复运动的加速时间Δt =0.2s ;动力滑台采用平导轨,静摩擦系数μs =0.2,动摩擦系数μd =0.1。液压系统执行元件选为液压缸。 1.2负载与运动分析 (1) 工作负载 工作负载即为切削阻力F L =30468N 。 (2) 摩擦负载 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力: 静摩擦阻力 N 196098002.0s fs =?==G F μ 动摩擦阻力 N 98098001.0d fd =?==G F μ (3) 惯性负载 N 500N 2.01 .08.99800i =?=??= t g G F υ (4) 运动时间 快进 s 1s 1.0101003 11 1=?==-υL t 工进 s 8.56s 1088.010503 322 2=??==--υL t 快退 s 5.1s 1.010)50100(3 3 2 13=?+=+= -υL L t 设液压缸的机械效率ηcm =0.9,得出液压缸在各工作阶段的负载和推力,如表1所列。

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