基于单片机的压力传感器实验
毕业论文基于单片机的气压传感器研制
1MSP430系列单片机是美国仪器（TI）生产的单片机芯片。此芯片是一款具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器，其处理能力极强、运算速度快、功耗超低、片资源丰富且有方便高效的开发环境。然而，其价格比较昂贵且采用TPFQ贴片封装，不利于焊接，需要制作成PCB板，但这将大大增加了成本和开发周期[7]。
在工业领域，气压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用气压完成传递能量的过程。因为气压传动控制方式的灵活性和便捷性，气压控制在工业上受到广泛的重视。气压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。气压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制[1]。数字式的气压计能直接接入工业自动控制系统中，对工业生雪等万千气象都跟大气运动有紧密的关系，而造成大气运动的动力来源就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化。由于地球表面不同地方在太阳照射下受热情况不同，各地的空气温度就有较大差别。在同一水平面上，如果气压分布不均匀，空气就要从高气压地区向低气压地区流动。因此某地区的气压高，该地区的空气就在水平方向上向周围地区流出。高气压地区上方的空气就要下降。由于大气压随高度的减小而增大，所以高处空气下降时，它所受到的压强增大，它的体积减小，温度升高，空气中的凝结物就蒸发消散。所以，高气压中心地区不利于云雨的形成，常常是晴天。如果某地区的气压低，周围地区的空气就在水平方向上向该地区流入，结果使该地区的空气上升，上升的空气因所受的压强减小而膨胀，温度降低，空气中的水汽凝结，所以，低气压中心地区常常是阴雨天[2]。由于气压跟天气有密切的关系，所以各气象哨所每天都按统一规定的时刻观测当地的大气压，报告给气象中心，作为天气预报的依据之一。
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。
基于单片机的压力测试仪设计
成绩评定表课程设计任务书摘要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 ；传感器目录1.设计要求 (5)2.设计方案与设计原理 (6)2.1 系统总体设计 (6)2.2 功能介绍 (6)3.元器件的识别与检测 (7)3.1 AT89C52 简介 (7)3.2 ADC0808 简介 (7)4.制作与调试 (8)4.1 系统软件设计 (8)4.2 系统程序整体流程图 (9)4.3 T0 中断服务程序流程图 (10)4.4外部中断INT0 流程图 (10)4.5 系统总体框图 (11)4.6 系统总体仿真电路 (11)4.7 软硬件仿真调试及性能分析 (12)4.8程序代码 (13)5.设计心得 (19)6 参考文献 (20)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。
基于单片机压力检测系统设计
学号： xxxxxxxxx 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；LCD12864Design of pressure detection system based on MCU 51Abstract：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 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1 引言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。
51单片机轮胎胎压检测系统压力传感器实验报告总结
51单片机轮胎胎压检测系统压力传感器实验报告总
结
本次实验利用51单片机设计了一款轮胎胎压检测系统。
通过压力传感器检测轮胎的胎压情况，并通过LCD1602显示器实时显示车辆的胎压信息。
在实验中，我们首先搭建了硬件系统，包括压力传感器、LCD显示器、51单片机等。
然后根据传感器的读取值，将胎压信息转化为数字信号，并通过51单片机进行处理和计算，最后将结果输出到显示器上展示。
经过实验验证，该系统能够准确有效地检测车辆的胎压信息，并及时预警车主，避免因胎压问题导致的驾驶安全隐患。
同时，该系统结构简单、易于安装、使用方便，具有一定的应用前景。
在实验中，我们也发现了一些问题。
例如，压力传感器在读取数据时存在一定的误差，需要进行数据校准。
同时，在不同的气温、路况下，车辆的胎压也会发生变化，需要对系统进行校准和调整。
总之，通过本次实验，我们了解了车辆胎压检测系统的工作原理和实现方法，并且对51单片机的应用也有了更深入的了解和认识。
未来，我们将进一步完善这个检测系统，使其更加稳定、可靠和实用。
基于单片机压力计的设计与实现
基于单片机压力计的设计与实现压力计是一种广泛应用于工业、农业等领域的测量工具，可用于监测液体或气体的压力变化。
随着技术的发展，基于单片机的压力计设计也渐渐成为研究的热点。
本文将介绍基于单片机的压力计的设计原理、硬件和软件实现。
一、设计原理基于单片机的压力计的设计原理主要依靠物理量的转换和信号处理。
首先，我们通过压力传感器将待测的压力转换成电压信号，再经过模拟信号转换电路将其转换成数字信号。
然后，单片机将接收到的数字信号进行处理和显示。
二、硬件实现基于单片机压力计的硬件主要由以下几个模块组成：1. 压力传感器：负责将待测的压力转换为电压信号输出。
2. 信号调理模块：负责对压力传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，以提高信噪比。
3. 模数转换模块：将经过信号调理的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
4. 单片机：负责接收和处理模拟信号，将其转换为数字压力值，并进行显示和存储。
5. 显示模块：用于将单片机处理后的数字压力值进行显示，常见的有LCD液晶显示屏。
三、软件实现基于单片机压力计的软件设计需要实现以下几个功能：1. 模拟信号采集：通过单片机的模拟输入引脚接收压力传感器输出的模拟信号。
2. 模拟信号处理：对采集到的模拟信号进行放大、滤波等处理，以提高信号质量。
3. 模数转换：将处理后的模拟信号转换为数字信号，以便后续的压力计算和显示。
4. 压力计算：根据采集到的数字信号，结合传感器的灵敏度等相关参数，计算出实际的压力值。
5. 数字压力值显示：将计算得到的压力值通过LCD液晶显示屏等方式进行显示。
四、实现效果通过基于单片机的压力计的设计和实现，可以实时准确地测量待测压力，并通过数字显示方式展示出来。
该设计具有体积小、响应快、精度高等优点，可以满足各种场景下对压力测量的需求。
五、结论基于单片机压力计的设计与实现是一项具有重要实际意义的工程项目。
通过本文的介绍，我们了解了基于单片机压力计的设计原理、硬件和软件实现，并对其实现效果进行了总结。
基于单片机的压力传感器系统的设计与实现
摘要 (4)第1章绪论.................................................................................................. - 1 -1.1 课题设计背景....................................................................................... - 1 -1.2 传感器系统简介 .................................................................................... - 1 -1.3 本文内容提要....................................................................................... - 2 - 第2章调理电路硬件设计 ................................................................................. - 2 -2.1 传感器电路分析 .................................................................................... - 2 -2.2选用放大电路及其电路分析 ....................................................................... - 3 -2.3 AD转换电路的设计................................................................................. - 5 -2.3.1AD0804的外围接口的功能： .............................................................. - 5 -2.3.3控制程序的设计： .......................................................................... - 7 -2.4 LCD显示电路的设计 .............................................................................. - 10 -2.4.1LCD的介绍 .................................................................................. - 10 - 第3章控制程序的设计 .................................................................................... - 18 -3.1 程序要完成的任务 ................................................................................ - 18 -3.2 程序流程设计...................................................................................... - 19 - 第4章课题总结 ........................................................................................... - 22 -4.1 仪用放大电路...................................................................................... - 22 -4.2单片机的使用....................................................................................... - 22 -4.3 AD转换和LCD的控制............................................................................. - 23 -在使用类似于AD转换芯片和LCD显示等数字集成芯片时，我们重点关注于其外围引脚的功能和控制时序图就可以了，通过外围引脚的功能来设计电路连接图，等外围电路连接好以后其实它的控制程序的大概框架就有了，再结合着时序图对各个引脚状态变化的先后顺序和各个状态的持续时间做一下处理，我们的控制程序基本上就可以出炉了。
毕业设计：基于80C51单片机的数字压力传感器的设计
毕业设计：基于80C51单片机的数字压力传感器的设计毕业设计:基于80C51单片机的数字压力传感器的设计基于80C51单片机的数字压力传感器的设计摘要: 本课题主要介绍数字压力传感器，包括应变计/压电传感器为敏感元件的硬件电路设计、运算元件(80C51单片机)数据处理、4位数码显示系统以及相应的通信接口与协议; 实现在一路测量范围在0~250PSI，测量精度在1PSI，分辨率在1PSI。
关键词:PIC单片机数字通讯智能 1 引言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发展的需求。
2 方案论证 2(1方案一: 本方案采用电阻应变片作为敏感元件采集信息，经三运放大器放大处理，再送入ADC0809进行数模转换，运用80C51单片机作为运算处理元件处理数据，并进行通讯和LED显示。
基本工作原理框图如下: 图 1.2-1 基本工作原理框图 2(2方案二: 本方案采用压电传感器作为敏感元件采集信息，经三运放大器放大处理，再送入ADC0809进行数模转换，运用DSP单片机作为运算处理元件处理数据，并进行通讯和LED显示。
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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---------------------------------------------------------------21.1总体设计方案--------------------------------------------------------------------------------31.2模块划分--------------------------------------------------------------------------------------41.3设计框图如下图所示-----------------------------------------------------------------------5 第二章各模块设计参数-------------------------------------------------------------------------------52.1传感器元件模块------------------------------------------------------------------------------52.2 A/D转换模块---------------------------------------------------------------------------------82.3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---------------------------------------------143.1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摘要此次设计是基于8051单片机的压力检测系统，简要介绍了压力传感器电路的工作原理和弱信号传感器电路以及A/D变换电路的工作原理,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ADC0808，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。
关键词：单片机压力传感器A/D变换电路LED显示器第一章总体设计方案及模块划分1.1 总体设计方案本次设计是基于8051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。
1.2 模块划分（1）传感器元件模块传感器元件主要是对压力这样的物理量转变成电信号。
（2） A/D转换电路模块A/D转换电路是将模拟量转换为数字量，便于单片机的处理。
（3）控制器处理模块控制器是通过51系列单片机对数字信号，按照预定目的进行处理。
（4）显示与报告模块显示与报告是对于最终输出结果进行直观的表达。
1.3设计框图如下图所示：图1.3.1 设计框图第二章各模块设计参数2.1传感器元件模块压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分，由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警使用。
力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。
而电阻应变式传感器具有悠久的历史。
由于它具有结构简单、体积小、使用方便、性能稳定、可靠、灵敏度高动态响应快、适合静态及动态测量、测量精度高等诸多优点，因此是目前应用最广泛的传感器之一，本实验采用电阻应变式传感器作为压力传感器。
压力传感器构成：电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片构成，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，可以用来测量位移加速度、力、力矩、压力等各种参数。
压力传感器的工作原理：本质上是惠斯通电桥，这里采用的是最常见的电阻应变片式的压力传感器。
它得到广泛应用的原因是温度特性好，减小温度变化带来的误差。
膜片上的压力使得电桥不平衡，从而产生一个差动的输出信号，这种结构的基本特性之一是它的差动输出电压U与偏置电压 U成正比关系，这种关系隐含压力测量精度直接决定偏置电源的容限值，当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出同时，它也能提供一种温度补偿最通用的方法。
本实验研究压力传感器电路如图2.1.1所示，为压力传感器的电路，其由三部分组成（1）电源电路部分；（2）电桥电路部分；（3）放大电路部分。
图2.1.1压力传感器电路如图示，传感器采用恒压源供电，CC V 为+15V ，经过23R 与40R 分压(电容起滤波作用)，点5、6、7三点处有相同电压1U :)/(4023231R R V R U CC += (2.1.1) 根据上式，带入数据K R 123= ，K R 440= ，V V CC 15=，求得V U 31=。
经过电路电桥部分，简化如下图2.1.21UUO图2.1.2压力传感器电桥电路设桥臂电阻分别为4321,,,R R R R ，Ω=++===118))/(1/1/(112111031R R R R R R ，Ω===120'42R R R ，则当压力传感器受力时,电阻变化对应的输出电压值为()()''11''O RR U U R R R R R R ∆=⨯∆+++，由于R ∆<<1，则上式可化简为 ()()''11'O RR U U R R R R ∆=⨯++ (2.1.2)带入电阻、电压值得0.75'O R U R ∆=. （2.1.3） 最后经过放大部分，如图2.1.3，为压力传感器的微弱电压输出的放大电路。
分析它是一个差分放大电路,其放大倍数为32200025002.43R A R === ,那么放大后的电压值为 250'0.756253''O R R U R R ∆∆=⨯=又SF RR =∆'，选定材料，这里取410-=S ，代入式（4.1.3）得0.0625O U F =.因为A ∕D 转换器的最大输入电压为5v ，所以该压力传感器的测量范围为0~80N 。
UOUO图2.1.3放大电路2.2. A/D转换模块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。
本次设计的中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。
A/D转换电路的核心元件是ADC0808芯片ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。
一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
2.2.1 ADC0809的内部逻辑结构由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
图2.2.12.2.2 ADC0809的引脚结构ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚IN0-IN7：8位模拟量输入引脚VCC：+5V工作电压GND：地REF（+）：参考电压正端REF（-）：参考电压负端START：A/D转换启动信号输入端。