51单片机智能压力传感器系统设计毕业设计
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51单片机压力检测系统
压力是过程控制系统中的重要测量参数之一，压力的检测和控制是使生产顺利进行和设备安全工作的必要条件。
实现智能化压力测量系统对工业生产过程的控制具有非常重要的意义。
在生产过程控制系统中，被控对象参数检测的精确与否将直接影响一个生产企业的经济利益。
本课题以51单片机为核心实现智能化压力测量仪的设计。
利用压力传感器获取被控对象指标，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，再经单片机转换成显示器可以识别的信息，最后显示输出。
基于单片机的智能压力检测系统，用P89C51RD2单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，再通过INA128放大器将电信号放大为标准信号为0~5V的电压信号，然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量，我们所采样的A/D 转换器为PCF8591，PCF8591为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求，最后再经单片机转换成1602LCD显示器可以识别的信息，最后显示输出。
在设计过程中，我们设定了超重值为40KG，当超过这一临界值时系统将会进行报警。
一、设计任务书 (2)二、器件选择 (2)2.1压力传感器的选择 (2)2.1.1电阻应变片的基本结构 (3)2.1.2电桥电路的工作原理 (3)2.2 INA128放大电路 (4)2.3 A/D转换器 (5)2.3.1 PCF8591 A/D转换器 (5)2.3.2引脚功能描述 (6)2.3.3片内可编程功能设置 (6)2.3.4 PCF8591的A/D 转换 (7)2.4 液晶显示器1602LCD (8)2.4.1引脚功能说明 (8)2.4.2 1602LCD的指令说明及时序 (9)2.4.3 1602LCD的一般初始化（复位）过程 (9)三、系统设计 (10)3.1控制系统总体结构 (10)四、软件设计 (10)4.1 1602LCD程序设计流程如图所示 (10)4.2 A/D转换程序设计流程如图所示 (11)4.3 主程序设计流程如图所示 (12)五、程序清单 (13)5.1过压判断语句 (13)5.2LCD显示主程序 (13)5.3开启I2C总线 (13)5.4主机发送子程序 (13)5.5AD应答 (13)5.6主机接收子程序 (14)5.7AD数据处理子程序 (14)5.8LCD初始化 (14)5.9主机非应答 (15)5.10写指令子程序 (15)六、设计总结 (15)七、参考文献 (16)八、附录 (17)专用周总结钟乾鹏 (18)专用周总结刁丽 (19)一、设计任务书·利用单片机、压力传感器以及液晶显示器等构成高精度压力监测系统。
基于单片机实现的智能液位传感器毕业论文(设计)word格式
智能液位传感器摘要摘要：介绍了压力传感器的应用，设计了智能液位传感器。
此设计通过压力传感器测出液体的压力，输出0 - +5V的模拟电压通过ADC0804采集转换成数字量送入单片机处理，由RS232串口通信送到上位机，并显示出高度。
此设计能完成0-1.5m高度的液位测量，能精确到厘米。
此设计主要由压力传感器，单片机，ADC0804转换器构成。
关键词：智能液位传感器，单片机，AD转换器Abstract：This article i ntroduces the application of pressure sensor, and designs a intelligent level sensor. This design detects the liquid pressure through the pressure sensors, and it will send the voltage from 0 to 5V which is converted into digital quantity by the simulation ADC0804 acquisition to the SCM processing. Then the digital will be sent to the PC which shows the high by RS232 serial interface communication. This design can finish 0 to 1.5 m high level measurement, and accurate to cm. This design main have pressure sensor, a single-chip microcomputer, and ADC0804 converter to form.Keywords：Intelligence level sensor ，Single-chip microcomputer，AD converter目录1绪论 (4)1.1设计目的 (5)1.2 设计任务与要求 (5)1.3 智能液位传感器的基本原理 (5)2总体方案设计 (6)2.1 智能液位传感器设计方案框图 (6)2.2 方案论证 (7)2.3 方案可能的扩展功能 (8)3 单元模块电路的设计 (9)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (9)3.1.1 传感器输出部分 (9)3.1.2 ADC0804数据采集转化部分 (9)3.1.3 单片机最小系统模块 (10)3.1.4 RS232模块 (11)3.2 电路参数计算及元器件的选择 (12)3.2.1 元器件的选择 (12)3.3 特殊元器件介绍 (13)3.2.1 ADC0804 (14)3.1.2 压力传感器D3B (16)3.4 个单元模块的联接 (17)4 软件设计 (19)4．1 软件设计原理及所用的工具 (19)4.1.1 单片机部分 (19)4.1.2 上位机VB部分 (20)4.2 软件的设计流程框图 (22)4.3 软件设计总结 (23)5 系统调试 (24)5.1 硬件结构部分 (24)5.2 VB部分 (24)5.3 压力传感器部分 (25)6 系统功能及指标参数 (26)6.1系统功能 (26)6.2 系统各部分的测试参数 (26)6.2.1 AD部分调试参数 (26)6.2.2 系统测量液面高度的数据参数 (27)6.2.3 调试总结 (27)7 结论 (29)8 总结与体会及感谢语 (30)9 参考文献 (31)附录 (32)附录1： (32)附录2：程序 (35)附录3 元器件清单 (38)1绪论液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测传感器较多，按原理分有浮子式、压力式、超声波式、吹气式等。
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。
基于51单片机的压力过程控制系统设计
东北大学秦皇岛分校自动化工程系《过程控制系统》课程设计设计题目：智能化压力测量仪设计学生：李玲娜专业：测控技术与仪器班级学号：5091030指导教师：宋爱娟设计时间：2011.6.18-2011.7.1前言 (3)一、设计任务书 (4)二、器件选择 (4)2.1 压力传感器的选择 (4)2.2键盘显示控制芯片8279 (6)2.3模数转换器 (7)(1)A/D转换器ADC0809 (8)(2)A/D转换器ADC0808 (9)2.4 显示数码管 (10)2.5 D锁存器74LS373 (11)2.6地址锁存器74LS273 (12)2.7 译码器74LS138 (13)三、系统设计 (13)3.1 设计思路 (13)3.2 系统硬件框图 (14)3.3 控制系统总体结构.......................................................................................................,14四、硬件设计 (15)4.1 气压传感器MPX4115模块 (15)4.2 温度传感器9013补偿模 (16)4.3 数据转换模块 (16)4.4 单片机处理模块 (16)4.5 键盘显示模块 (17)五、软件设计 (19)5.1 系统软件流程图 (19)5.2 软件模块分析 (20)5.2.1 压力采集模块流程 (20)5.2.2 键盘显示模块 (21)六、参考文献 (21)七、结束语 (22)附录一仿真原理图 (23)附录二仿真程序 (24)前言压力是过程控制系统中的重要测量参数之一，压力的检测和控制是使生产顺利进行和设备安全工作的必要条件。
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。
51单片机压力传感器
目录一、设计题目与设计任务 (1)1.设计题目：单片机压力测控系统设计 (1)2.设计任务 (1)二、前言 (1)三、主体设计 (1)1、系统设计 (1)2、系统框图 (1)3、设计思路 (2)4、压力传感器和A/D转换芯片选择 (2)（1）压力传感器1210—030 G—3 S (2)（2）AD模数转换芯片ADC0809 (3)四、参考文献 (4)五、结束语 (4)六、完整程序 (5)七、仿真结果 (7)八、程序流程图 (9)一、设计题目与设计任务1.设计题目：单片机压力测控系统设计2.设计任务1、本设计是微机控制的制氧机压力测控系统。
单片机系统通过压力传感器和检测比较器测得气缸内压力达到某一上限值(176 kPa)和下限值(64 kPa)时，单片机系统控制执行相应的动作(达到上限值时打开放气阀放气，达到下限值关闭放气阀进行充气)。
如此反复循环,不断将氧气提供给需氧者。
在此过程中若充气或放气10 s仍达不到设定值(176 kPa和64 kPa)则进行光报警。
2、写出压力测量过程，绘制压力控制系统结构图。
3、（1）系统硬件电路设计。
单片机采用89S52；选择适合上述测量范围的压力传感器，设计数据采集及信号调理电路，设计键盘显示电路及报警电路。
（2）编制压力测量程序。
二、前言本设计为基于AT89S52单片机的气缸压力测量与控制系统，压力传感器选择1210—030G—3S，能够在0~207kPa范围内有效测量气缸供氧系统的压力，并进行实时压力（LED）显示。
单片机控制部分实现当压力超出上限值176kPa时，放气阀打开进行放气，当压力低于下限值64kPa时，放气阀关闭，气缸充气；压力在正常范围（64~176kPa）时，压力改变不影响放气阀的状态。
报警功能实现当压力超出设定的压力范围（64~176kPa）10S时，发光二极管点亮进行报警。
关键词：AT89S52单片机、1210—030G—3S型压力传感器、LED显示、报警。
基于单片机的气压检测装置的设计_毕业设计论文1 推荐
毕业设计论文基于单片机的大气压检测系统的设计摘要：本系统是以MCS-51单片机为检测中心的大气压检测系统。
其总体设计是围绕低成本、模块化、微型化的特点展开的。
在硬件选择方面, 选择性价比高的AT89系列单片机、MPX4115压力传感器、ADC0832模数转换器、四位一体共阳七段式数码管显示器；在软件方面, 采用了功能模块化;源程序由C语言编写，经过KeilμVision软件编译，将hex文件烧录到芯片中。
为了降低整个系统的成本, 在满足性能要求的前提下, 选择低成本元器件, 简化系统设计。
同时，抗干扰能力强、微型化、微功耗等特点。
关键词：大气压检测；MPX4115；ADC0832；C语言程序引言近年来，随着微型计算机的不断发展，它的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。
工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。
其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。
随着科学技术的迅猛发展，生产力水平迅速提升，单片机性能不断提高，价格不断降低，技术日趋成熟，单片机广泛的应用于人们生活的多个领域，这些东西都离不开单片机，例如导弹的导航装置，工业自动化过程的实时控制和数据处理，计算机的数据传输以及网络通讯，各种智能IC卡、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及电子琴、电子宠物等等，而基于单片机的大气压检测装置也是这类采用了单片机的电子产品。
若使用数字电路完成该设计，那么所设计的电路就会变得十分复杂，大概需要很多片数字集成块，它的功能的实现主要是依赖于数字电路的各个功能模块的组合，价格相对来说比较高，从而成本会提高，并且焊接的过程也比较复杂。
在本次设计中之所以采用单片机制作，是因为单片机功能的实现主要是通过软件编程来完成的，同时也使硬件电路简单化，并且其成本也有所降低。
本次设计的压力检测装置是通过压力传感器将检测到的压力信号装换为电信号，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，再通过数码管显示输出。
压力传感器毕业设计
你如果认识从前的我，也许会原谅现在的我。
毕业任务书一、题目智能压力传感器系统设计二、指导思想和目的要求1. 培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能提高解决实际问题的能力从而达到巩固、深化所学的知识与技能；2. 培养学生建立正确的科学思想培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风；3. 培养学生调查研究收集资料熟悉有关技术文件锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力三、主要技术指标1. 培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能提高解决实际问题的能力从而达到巩固、深化所学的知识与技能；2. 培养学生建立正确的科学思想培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风；3. 培养学生调查研究收集资料熟悉有关技术文件锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力三、主要技术指标本设计主要设计一个智能压力传感器的设计要求如下：被测介质：气体、液体及蒸气量程： 0Pa～500pa综合精度：±0.25%FS供电： 24V Dc（12～36VDC）介质温度：-20～150℃环境温度：-20～85℃过载能力： 150%FS响应时间：≤10mS稳定性：≤±0.15%FS/年能实时显示目标压力值和保存参数并能和上位机进行通信并具有较强的抗干扰能力所需要完成的工作：1.系统地掌握控制器的开发设计过程相关的电子技术和传感器技术等进行设计任务和功能的描述；2.进行系统设计方案的论证和总体设计；3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划分别进行系统的硬件设计和软件设计；4.进行硬件调试软件调试和软硬件的联调；5. 查阅到15篇以上与题目相关的文献按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）字符以上的英文翻译四、进度和要求第01周----第02周：查阅相关资料并完成英文翻译；第03周----第04周：进行市场调查给出系统详细的设计任务和功能进行系统设计方案的论证和总体设计；第05周----第07周：完成硬件电路设计并用PROT EL画出硬件电路图；第08周----第10周：完成软件模块设计与调试；第11周----第12周：进行硬件调试软件调试和软硬件的联调；第13周----第14周：撰写毕业设计论文；五、主要参考书及参考资料1. 单片机原理及应用张鑫等电子工业出版社2. MCS51单片机应用设计张毅刚等哈尔滨工业大学3. MCS51系列单片机实用接口技术李华等北京航天航空大学4. PROTEL2004电路原理图及P CB设计清源科技机械工业出版社5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究曹卫芳山东科技大学2005．56. 单片机应用技术选编何立民北京航空航天大学出版社20007. 检测技术与系统设计张靖等中国电力出版社2001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论文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应用单片机技术测量电路简单成本低应用面广但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差关键词: 压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LCD显示；Abstra ctPressu re is one of the import ant parame tersin the proces s of indust rialprodu c t ion.Pressu re detect ion or contro l is an essent ial condit ion to ensure produc tion a nd the equipm ent to safely operat ingwhichis of greatsignif icanc e. The single-chip is infilt ratin g into all fields of our livesso it is very diffic ult to find the area in whichthereis no traces of single-chip microc omput er. In this gradua tiondesignprimar ily throug h by usingsingle-chip and dedica ted chiphandli ng of analog signal measur ed by the sensor to comple te intell igent function. This design illust rates extern al hardwa re circui t design of intell igent press u r e sensorand conduc t softwa re develo pment to the hardwa re.The design is basedon measur ement and displa y of AT89C51 single-chip. This is the pressu re sensor s will conver t the pressu re into electr icalsignal s. After u singoperat ional amplif ierthe signal is amplif iedand transf erred to the 8-bit A/D conver ter. Then the analog signal is conver ted into digita l signal s whichcan be identi fiedby single-chip and then conver ted by single-chip into the inform ation whichcan be displa yed on LED monito rand finall y displa y output. In the course of showthroug h the keyboa rd to inputall kindsof data and comman ds into the comput er the single-chip will locate in a predet ermin ed functi on step to displa y requir edvalues.In additi onbasedsensor therma l driftand nonlin earit y princi plethis paperhas design edIntell igent sensor hardwa re circui t and edited a C51Pro gram.The circui t with micro -P roces s issimple and cheapthough the result has still a little error.Key words:pressu re; AT89C51 single-chip; pressu re sensor; A/D conver ter; LCD monit o r;目录第一章绪论 11.1前言11.2选题的背景和意义11.3智能压力传感器的发展方向21.4本文研究的内容 3第二章系统总体方案设计 42.1系统任务描述42.1.1控制系统要求 42.1.2主要仪器的选择42.2系统总体设计62.2.1系统组成 62.2.2基于单片机的智能压力检测的原理6第三章压力传感系统硬件设计73.1压力传感器73.1.1金属应变片的工作原理73.1.2 电阻应变片的基本结构83.1.3电阻应变片的测量电路83.1.4电桥电路的工作原理93.1.5非线性误差及温度补偿10浩渡科技-专业生产各类传感器，仪器仪表3.2信号放大电路113.2.1三运放放大电路113.3 A/D转换器123.3.1 A/D转换器的简介123.3.2 配置位说明133.3.3 工作时序图143.3.4 单片机对AD C0832的控制原理153.4 单片机173.4.1 AT89C51单片机简介173.4.2主要特性173.4.3管脚说明183.4.4振荡器特性193.4.5芯片擦除203.5 液晶屏LCD简介 203.5.1液晶显示器原理203.5.2液晶显示器分类203.5.3字符的显示213.5.4 LM016L引脚功能说明213.6 报警模块22第四章软件设计 234.1 系统的主程序234.2 A/D转换器的软件设计254.2.1 ADC0832芯片接口程序的编写254.3 LCD数码管显示程序设计274.3.1 LM016L CD的RA M地址映射及标准字库表27第五章 PROTEU S 仿真调试 295.1仿真软件了解295.1.1prote us软件介绍295.1.2protu se功能和特点295.2本次设计仿真过程305.2.1 创建原理图305.2.2 绘制仿真原理图305.2.3 系统调试315.2.4 开始仿真31第六章总结 336.1 设计总结336.2展望和不足34致谢35参考文献36附录一 PROTEL图37附录二源程序38第一章绪论1.1前言在信息高速发展的今天传感器检测系统的智能化和集成化成为其发展的两个重要方向而传感器检测系统智能化和集成化的程度主要取决于与之相结合的微处理器的性能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已成为国内外开发和研究的热点传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一从宇宙探索到海洋开发从生产过程的控制到现代文明生活几乎每一项现代科学技术都离不开传感器在工业、农业、国防、科技等各个领域传感器技术都得到了广泛的应用并展现出极其广阔的前景因此许多国家对传感器技术的发展十分重视例如在日本传感器技术被列为六大核心技术（传感器、通信、激光、半导体、超导和计算机）之一并且是将传感器列为十大技术之首；美国将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对传感器的研究也有二十多年的历史并取得了很大的成就目前在"科学技术就是第一生产力"的思想指引下各项科学技术取得了突飞猛进的发展传感器技术也越来越受到各方面的重视虽然在某些方面已赶上或者接近世界先进水平但是从总体来看与国外传感器技术的发展相比我国对传感器技术的研究和生产还比较落后现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其理论和实践远未成熟离实际应用需求差距很大尤其是用于压力测量的高性能、小体积、低成本智能压力传感器系统更是有待于进一步开发因此研究开发高性能的智能压力传感器系统对于促进信息技术及自动化技术的发展、提高设备的性能及自动化水平具有不可低估的意义1.2选题的背景和意义近年来随着微型计算机的发展他的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍工业过程控制是计算机的一个重要应用领域其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注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没有微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统的时代已经到来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为了测到不同位置的压力值本次设计为基于单片机智能压力测量系统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LCD显示器可以识别的信息最后显示输出基于单片机的智能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变为电信号再通过三运放放将电信号放大为标准信号为0-5V的电压信号然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量我们所采样的A/D转换器为A D C0832ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片其最高分辨可达256级可以适应一般的模拟量转换要求其内部电源输入与参考电压的复用使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间芯片转换时间仅为32μS据有双数据输出可作为数据校验以减少数据误差转换速度快且稳定性能强独立的芯片使能输入使多器件挂接和处理器控制变的更加方便通过DI数据输入端可以轻易的实现通道功能的选择正常情况下A D C0832与单片机的接口应为4条数据线分别是CS、CLK、DO、DI但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的所以电路设计时可以将D O和DI并联在一根数据线上使用为了提高单片机系统I/O口线的利用效率利用单片机A T87C51的串行口和液晶显示屏LM016L来显示.1.3智能压力传感器的发展方向（1）向高智能高精度发展:随着自动化生产程度的不断提高对传感器的要求也在不断提高必须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性目前能生产精度在万分之一以上的传感器的厂家为数很少其产最也远远不能满足要求（2）向高可靠性、宽温度范围发展:传感器的可靠性直接影响到电子设备的抗干扰等性能研制高可靠性、宽温度范围的传感器将是永久性的方向提高温度范围历来是大课题大部分传感器其工作范围都在一20℃~70℃在军用系统中要求工作温度在一40OC一85OC范围而汽车锅炉等场合要求传感器工作在一20OC~1200C在冶炼、焦化等方面对传感器的温度要求更高因此发展新兴材料(如陶瓷)的传感器将很有前途（3）向微型化发展:各种控制仪器设备的功能越来越人要求各个部件体积能占位置越小越好因而传感器本身体积也是越小越好这就要求发展新的材料及加工技术目前利用硅材料制作的传感器体积己经很小如传统的加速度传感器是由重力块和弹簧等制成的体积较大、稳定性差、寿命也短而利用激光等各种微细加工技术制成的硅加速度传感器体积非常小、互换性可靠性都较好（4）高智能化：将压力传感器和单片机联系在一起使其能够在实际应用中能更好地实现人机互换交流增加仪器的数字化和智能化1.4本文研究的内容研究开发一个智能压力传感器要实现的主要目标是：1.系统地掌握单片机的开发设计过程相关的电子技术和传感器技术等进行设计任务和功能的描述2.进行系统设计方案的论证和总体设计3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划分别进行系统的硬件设计和软件设计4.进行硬件调试软件调试和软硬件的联调第二章系统总体方案设计2.1系统任务描述该系统的任务是能够测量出被测物的压力并能实时显示目标压力值和保存参数并能和上位机进行通信并具有较强的抗干扰能力2.1.1控制系统要求该控制系统要求满足以下几点要求：（1）被测介质：气体、液体及蒸气（2）量程： 0Pa～500pa（3）综合精度：±0.25%FS（4）供电： 24V Dc（12～36VDC）（5）介质温度：-20～150℃（6）环境温度：-20～85℃（7）当压力超过一定范围是可以报警（8）能实时显示目标压力值和保存参数并能和上位机进行通信并具有较强的抗干扰能力2.1.2主要仪器的比较选择1、压力传感器的选择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各种参数2、放大器的选择被测的非电量经传感器得到的电信号幅度很小无法进行A/D转换必须对这些模拟电信号进行放大处理为使电路简单便于调试本设计采用三运算放大器因为在具有较大共模电压的条件下仪表放大器能够对很微弱的差分电压信号进行放大并且具有很高的输入阻抗这些特性使其受到众多应用的欢迎广泛用于测量压力和温度的应变仪电桥接口、热电耦温度检测和各种低边、高边电流检测3、A/D转换器的选择目前单片机在电子产品中已得到广泛应用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几元甚至很多我们采用一个普通的单片机加上一个A/D转换器实现A/D转换的功能这里A/D转换器可选A DC0832、ADC0809等；串行和并行接口模式是A/D转换器诸多分类中的一种但却是应用中器件选择的一个重要指标在同样的转换分辨率及转换速度的前提下不同的接口方式会对电路结构及采用周期产生影响对A/D转换器的选择我们通过比较ADC0809和ADC0832来决定这两个转换器都是常见的A/D转换器其中ADC0809的并行接口A/D转换器ADC0832是串行接口A/D转换器我们所做的设计选择AD C0832A/D转换在单片机接口中应用广泛串行 A/D转换器具有功耗低、性价比较高、芯片引脚少等特点4、主控制器的选择单片机是一种在线式实时控制计算机在线式就是现场控制需要的是有较强的抗干扰能力较低的成本这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别它拥有基于复杂指令集（C ISC）的单片机内核虽然其速度不快12个振荡周期才执行一个单周期指令但其端口结构为准双向并行口可兼有外部并行总线故使其扩展性能非常强大51的内部硬件预设可用特殊功能寄存器对其进行编辑2.1.3总体方案的选择经过上述总结本设计采用89C51单片机作为控制芯片采用电阻应变片压力传感器采集压力信号通过压力传感器将采集的压力信号转换成与之对应的电信号经过ADC0832放大处理通过89C51在LCD屏幕上显示压力数据在超过压力限制时由蜂鸣器报警2.2系统总体设计2.2.1系统组成图2.1 智能压力传感器原理方框图2.2.2基于单片机的智能压力检测的原理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LCD进行显示我们这次主要做的是A/D转换单片机和显示我们选用的A/D转换器是A D C0832单片机为AT89C51显示为液晶显示LCD根据硬件电路编程调试出来并显示结果第三章压力传感系统硬件设计3.1压力传感器3.1.1金属应变片的工作原理应变式压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的应变片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变化转换成为一种电信号的敏感器件它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上当基体受力发生应力变化时电阻应变片也一起产生形变使应变片的阻值发生改变从而使加在电阻上的电压发生变化这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小一般这种应变片都组成应变电桥并通过后续的仪表放大器进行放大再传输给处理电路（通常是A/D转换和CP U）显示或执行机构其阻值随压力所产生的应变而变化金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象俗称为电阻应变效应对于金属导体一段圆截面的导线的金属丝设其长为L截面积为A（直径为D）原始电阻为R金属导体的电阻值可用下式表示：R=ρL∕A (3.1)式中：ρ--金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S--导体的截面积（cm2）L--导体的长度（m）当金属丝受到轴向力 F而被拉伸或压缩产生形变其电阻值会随之变化通过对（3.1）式两边取对数后再取全微分得:（3.2）式中为材料轴向线应变且跟据材料力学在金属丝单向受力状态下有(3.3)式中μ为导体材料的泊松比因此有(3.4)试验发现金属材料电阻率的相对变化与其体的相对变化间的关系为(3.5)式中c为常数(由一定的材料和加工方式决定)将式 (3.5)代入 (3.4)且当ΔR=R时可得(3.6)式中k=(1+2μ)+c(1-2μ)为金属丝材料的应变灵敏系数上式表明金属材料电阻的相对变化与其线应变成正比这就是金属材料的应变电阻效应电阻变化率△R/R 的表达式为：K=ΔR/Rμ/ε式中μ-材料的泊松系数；ε-应变量当金属丝受外力作用时其长度和截面积都会发生变化从上式中可很容易看出其电阻值即会发生改变假如金属丝受外力作用而伸长时其长度增加而截面积减少电阻值便会增大当金属丝受外力作用而压缩时长度减小而截面增加电阻值则会减小只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压）即可获得应变金属丝的应变情3.1.2 电阻应变片的基本结构电阻应变片主要由四部分组成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3.1.3电阻应变片的测量电路应变片可以将应变转换为电阻的变化为了显示于记录应变的大小还要将电阻的变化再转换为电压或电流的变化因此需要有专用的测量电路通常采用直流电桥和交流电桥3.1.4电桥电路的工作原理由于应变片的电桥电路的输出信号一般比较微弱所以目前大部分电阻应变式传感器的电桥输出端与直流放大器相连如图3.1所示图3.1直流电桥设电桥的各臂的电阻分别为R1R3R2R4它们可以全部或部分是应变片由于直流放大器的输入电阻比电桥电阻大的多因此可将电桥输出端看成开路这种电桥成为电压输出桥输出电压U0为U0= （3.7）由上式可见：若R1R3=R2R4则输出电压必为零此时电桥处于平衡状态称为平衡电桥平衡电桥的平衡条件为：R1R3=R2R4应变片工作时其电阻变化ΔR此时有不平衡电压输出（3.8）由式（3.8）表明：ΔR《 R1 时电桥的输出电压于应变成线性关系若相邻两桥臂的应变极性一致即同为拉应变活压应变时输出电压为两者之差若不同时则输出电压为两者之和若相对两桥臂的极性一直输出电压为两者之和反之则为两者之差电桥供电电压U越高输出电压U0越大但是当U大时电阻应变片通过的电流也大若超过电阻应变片所允许通过的最大工作电流传感器就会出现蠕变和零漂基于这些原因可以合理的进行温度补偿和提高传感器的测量灵敏度3.1.5非线性误差及温度补偿由式（3.8）的线性关系是在应变片的参数变化很小ΔR《 R1 的情况下得出的若应变片承受的压力太大则上述假设不成立电桥的输出电压应变之间成非线性关系在在这种情况下用按线性关系刻度的仪表进行测量必然带来非线性误差为了消除非线性误差在实际应用中常采用半桥差动或全桥差动电路如图3.2所示以改善非线性误差和提高输出灵敏度U U(a)半桥差动电路（b）全桥差动电路图3.2 差动电桥图3.2（a）为半桥差动电路在传感器这中经常使用这种方法粘贴应变片时使两个应变片一个受压一个受拉应变符号相反工作时将两个应变片接入电桥的相邻两臂设电桥在初始时所示平衡的且为等臂电桥考虑到ΔR=ΔR1=ΔR2 则得半桥差动电路的输出电压为（3.9）由上式可见半桥差动电路不仅可以消除非线性误差而且还使电桥的输出灵敏度提高了一倍同时还能起到温度补偿的作用如果按图3.2（b）所示构成全桥差动电路同样考虑到ΔR=ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时得全桥差动电路的输出电压为（3.10）可见全桥的电压灵敏度比单臂工作时的灵敏度提高了4倍非线性误差也得到了消除同时还具有温度补偿的作用该电路也得到了广泛的应用3.2信号放大电路3.2.1三运放放大电路本次设计的放大器采用了三运放因为它具有高共模抑制比的放大电路它由三个集成运算放大器组成如图3.3所示。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。