完美升级版智能压力测量仪毕业论文说明书.docx
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完美升级版智能压力测量仪毕业论文说明书
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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
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
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-2-
1引言-2-
1.1问题的提出-2-
1.2任务与分析-3-
2方案设计-3-
2.1系统方案设计论证-3-
2.1.1系统的控制方案设计-3-
2.2最终设计方案总体设计框图-3-
3系统硬件设计-4-
3.1AT89C51单片机-4-
3.1.1AT89C51单片机介绍-4-
3.1.2选用AT89C51单片机原因-6-
3.2时钟电路-6-
3.3复位电路-6-
3.4PG160128A显示电路-7-
3.5AD转换电路-8-
4系统软件设计-9-
4.1主程序框图-9-
4.2显示子程序框-10-
5系统调试过程-10-
5.2Keil程序调试-12-
5.3Proteus仿真调试-12-
结论-15-
致谢-16-
参考文献-16-
附录一程序源代码-16-
附录二电路原理图及PCB图-32-
附录三Proteus仿真截图-33-
摘要
本课程设计是基于8051单片机为控制核心的压力检测系统。
在硬件电路部分，此设计的采用8051单片机，ADC0832转换器，本设计先测量出压力的电信号，然后通过单片机对所测出的压力值，并通过LCD显示压力数值。
关键词:
8051单片机、压力检测、LCD显示、
1引言
1.1问题的提出
随着电子化程度越来越高，通过增加更多的电子装置，使机器工作在更好的状态，充分发挥机器的性能，保证机器的安全性，减少机器故障率，增加机器寿命等，具有重要的意义。
1.2任务与分析
本设计的主要任务就是利用单片机实现压力的检测功能。
检测压力检测系统所具有的功能如下：
压力检测系统是通过声音和文字信息来体现压力的状态。
该系统利用8051单片机作为微控制器，通过压变式压力传感器对压力进行信号检测，传感器输出信号经数字滤波及AD转换后输入ECU，经计算后在LED屏幕上显示压力。
2方案设计
2.1系统方案设计论证
2.1.1系统的控制方案设计
检测压力传感器MPX4250检测到压力信号后，通过ADC0832转换后送入AT89C51单片机，单片机对数据进行处理，显示等。
2.2最终设计方案总体设计框图
图2.1系统总体设计框图
本方案是由压力传感器、AD模数转换器、AT89C51单片机、LED显示电路。
压力传感器采集压力信号，将其转换为相对应的电压信号，将电压信号输送到AD模数转换器转换为数字信号，并送入到AT89C51单片机中，经过单片机的数字滤波处理后，在通过PG160128的驱动程序，将其显示在LCD显示器上。
3系统硬件设计
3.1AT89C51单片机
3.1.1AT89C51单片机介绍
（1）8051单片机
在此单片机上集成了微处理器（CPU），内部数据存储器（RAM），以及输入输出端口。
8051单片机采用40只引脚的双列直插封装方式，各引脚的功能如下：
①时钟引脚X1及X2：
用于接晶体振荡器，此次设计用的晶振频率为6MHZ。
②RESET脚：
是复位信号输入端，高电平有效。
③ALE脚：
地址锁存允许信号，用于锁存单片机输出的地址信号，高电平有效
④PSEN脚：
程序存储器输出控制端，在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出的负脉冲作为读外部程序存储器的选通信号，接至程序存储器的OE端。
低电平有效。
⑤EA脚：
其功能为内外程序存储器选择控制端。
当EA为高电平时，单片机访问内部程序存储器，当EA为低电平时，单片机直接访问片外程序存储器。
本设计用的是8031，由于8031内部无程序存储器，所以此引脚应接地。
低电平有效。
⑥IO口引脚：
共4个，分别是P0、P1、P2、P3，均为8位口。
这4个IO口可分别作为基本的Input、Output端口。
其中P0口可作为数据总线和地址总线（低8位）分时复用的端口，P2口可作为地址总线的高8位，即P0口和P2口地起构成16位地址总线，可供寻址的地址范围是：
64KB。
P3口具有第二功能，即可以产生中断，定时计数等功能。
⑦RD、WR引脚：
为读和写选通信号，RD用于将单片机的数据写入外设中，WR用于从外设中读取数据。
低电平有效
AT89C51系列单片机都是以8031为核心发展起来的，具有和51系列单片机及基本结构和软件特征，其内部结构如图3-2所示：
图3-2AT89C51单片机框图
3.1.2选用AT89C51单片机原因
在课程设计里所需外围电路简单，在设计里面使用的引脚较少，占用的资源也比较少。
而且该芯片是以AT89C51为核心，性能价格比高，应用成熟，且对其内部结构较为熟悉，芯片功能够用而且适用，从而选用AT89C51单片机作为主控芯片。
3.2时钟电路
本设计采用内部时钟方式的电路。
AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。
电路中的电容C1和C2典型值通常选择为33pF左右。
晶体的振荡频率的范围通常是在1.2MHZ～12MHZ之间。
晶体的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。
.
图3-3时钟电路
3.3复位电路
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
本次设计采用上电复位电路。
上电复位电路是在上电瞬间来实现的，其电路如图3-4所示。
上电时，RESET端维持两个机器周期的高电平实现复位。
图3-4复位电路
3.4PG160128A显示电路
PG160128A是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器列驱动器及格160×128全点阵液晶显示器组成。
可完成图形显示，也可以显示10×8个（16×16点阵）汉字。
主要技术参数和性能：
模块内自带-15负压，用于LCD的驱动电压
1.电源VDD：
+5V；
2.显示内容：
160（列）×128（行）点
3.全屏幕点阵
4.十三种指令
5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出
6.占空比1128
7.工作温度：
-10℃∽+55℃，存储温度：
-20℃∽+70℃
这里通过PG160128A来显示相关信息
图3-5显示电路
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道AD转换芯片。
学习并使用ADC0832可是使我们了解AD转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
这里通过ADC0832将压力传感器输出的电压信号转换为数字信号，并送入到单片机中进行处理。
3.5AD转换电路
4系统软件设计
4.1主程序框图
（1）主程序流程框图如下:
（2）信号采集子程序框图如下：
（3）数字滤波流
4.2显示子程序框
图4-4显示子程序流程图
5系统调试过程
通过上面的设计，设计已经基本完成。
下面主要实现AltiumDesigner的原理图、印制板图的绘制和做相关检测，对Keil进行相应的检查和调试，并用Proteus对所设计系统进行仿真。
5.1原理图和印制板图绘制和检查
5.1.1在protel99se绘制原理图并进行相应的ERC检查
图5-1原理图的绘制
绘制完原理图之后，对原理图进行编译检测，ERC检测结果。
5.1.2在PROTEL99SE生成PCB图
在创建完原理图后，对各元器件的引脚进行封装，在原理图中创建网络表（NET）,然后再PROTEL99S中新建PCB，对于生成的PCB图中各器件进行调整，并布线，最终生成PCB图。
结果如图5-2所示
图5-2生成PCB图
5.2Keil程序调试
程序调试结果如下所示：
creating.charfnLCMInit（）;LCD初始化
externvoidfnSetPos（unsignedcharurow,unsignedcharucol）;设置当前地址
externuchardprintf（ucharx,uchary,char*fmt）;ASCII（8*16）及汉字（16*16）显示函数
sbitCS=P3^4;
sbitCLK=P3^2;
sbitDI0=P3^3;
uinttheLastTime;一次鸣响持续次数
unsignedchardsp[4];作为压力存储传入函数显示
ucharGet_AD_Result（）
{uchari,dat1=0,dat2=0;
CS=0;
CLK=0;起始控制位
DI0=1;_nop_（）;_nop_（）;CS=0;_nop_（）;_nop_（）;CLK=1;_nop_（）;_nop_（）;第一个下降沿之前，设DI=10选择单端差分（SGLDIF）模式中的单端输入模式
CLK=0;DI0=1;_nop_（）;_nop_（）;CLK=1;_nop_（）;_nop_（）;第二个下降沿之前，设DI=01，选择CH0CH1
CLK=0;DI0=0;_nop_（）;_nop_（）;CLK=1;DI0=1;_nop_（）;_nop_（）;第三个下降沿之前，设DI=1
CLK=0;DI0=1;_nop_（）;_nop_（）;第4-11个下降沿读数据（MSB->LSB）
for（i=0;i<8;i++）
{CLK=1;_nop_（）;_nop_（）;CLK=0;_nop_（）;_nop_（）;
dat1=dat1<<1|DI0;
}
for（i=0;i<8;i++）
{dat2=dat2|（（uchar）（DI0）<CLK=1;_nop_（）;_nop_（）;
CLK=0;_nop_（）;_nop_（）;
}
CS=1;
return（dat1==dat2）?
dat1:
0;
}
unsignedchardsp[4];作为压力存储传入
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