传感器课程设计 压力计的设计论文概要Word文档格式.docx

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图1-1压力计原理方框图

图2-1数字压力计系统硬件设计框图

二、硬件电路的设计

2.1传感器的选型

力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有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，光纤压力传感器等。

应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

在选择合适的压力传感器过程中，了解介质的特点尤为重要。

介质的腐蚀性如何，导电性如何。

根据介质的这些属性选用相应类型的传感器。

介质温度范围如何，一是介质的经常性的温度范围为多少，根据此信息选择补偿温度与其范围一致的传感器，二是介质的最高温度范围，根据此信息选择使用温度范围一致的传感器。

若以上两点如果选择不正确，极有可能损害传感器甚至引起事故。

设计仿真时由于PROTEUS中没有传感器，因此用一个范围为75~150分压电路代替传感器的输出电流，使的仿真得以进行。

（滑动变阻器）

2.2传感器接口电路设计

MPX4115内部原理图如图2-2所示：

图2-2内部原理图

2.3单片机最小系统设计

选用的单片机为AT89C51系列芯片，该芯片的最小系统由时钟电路、复位电路、片选信号构成。

在最小系统构成的基础上，将P1口作为模拟量的转换为数字量的接收端，P0口作LED显示屏的数据发送端，P2口作LED显示屏的控制端口，同时作为过压及欠压的报警电路使用。

具体最小系统设计如图3-1所示：

2.4数模转换电路设计

ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

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。

ADC0808接线图

内部结构

　　ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。

引脚功能（外部特性）

ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。

各引脚功能如下：

1～5和26～28（IN0～IN7）：

8路模拟量输入端。

8、14、15和17～21：

8位数字量输出端。

22（ALE）：

地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

6（START）：

A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

7（EOC）：

A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

9（OE）：

数据输出允许信号，输入，高电平有效。

当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

10（CLK）：

时钟脉冲输入端。

要求时钟频率不高于640KHZ。

12（VREF（+））和16（VREF（-））：

参考电压输入端　　

11（Vcc）：

主电源输入端。

13（GND）：

地。

23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：

3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路

输出端注意：

out7为最低位-out0为最高位，out7-out0分别接单片机的P0.0到P0.7端。

2.5显示电路设计

单片机AT89C51

7SEG-MPX4-CC

LED的ABCDEFGDP引脚接对应的单片机上的P10P11P12P13P14P15P16P17,1234则对应单片机的P20P21P22P23。

LED的公共端com接地，则其余引脚接+5V，所以对应的LED的显示器的七段码是0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,

2.6电源电路设计

电路中的电源部分如下图所示。

其中，3号引脚是电源输入端接外部电源+15V电源。

1号引脚为电源模块输出端，输出+5V。

本次设计电路中的电源均采用直流+5V驱动。

直流+5V

三、软件部分的设计

3.1程序代码

#include<

reg51.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

ucharcodetable[]

={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,

0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e};

//七段共阴数码管编码表

sbitSTART=P3^0;

sbitEOC=P3^1;

sbitOE=P3^2;

sbitONOFF=P3^3;

//控制放气门开或关

voiddelay（uintm）//LED显示延时子程序

{

while（m--）;

}

delay1（uintc）//循环间隔延时C毫秒子程序

uchara,b;

for（;

c>

0;

c--）

for（b=142;

b>

b--）

for（a=2;

a>

a--）;

voidfun1（uinti）//AD转换及数据处理子程序

uintP;

externuintPP;

//定义全局变量PP

START=1;

START=0;

while（i>

0）//fun1只执行i次

{

if（i>

0）

{

OE=1;

//转换结束输出使能

P=P0;

//AD转换结果赋给P

P=P*1.0/255*207;

//完成75~150mA到0~207kPa的转换

OE=0;

//停止输出

P2=0xfe;

//个位位选

P1=table[P%10];

//个位段选

delay（1000）;

//个位显示延时约1ms

P2=0xfd;

//十位位选

P1=table[P/10%10];

//十位段选

//十位显示延时约1ms

P2=0xfb;

//百位位选

P1=table[P/100%10];

//百位段选

//百位显示延时约1ms

if（P>

176）ONOFF=1;

//打开放气阀

if（P<

64）ONOFF=0;

i=i-1;

delay1（100）;

//每次转换后延时100ms（0.1s）

//启动下一次转换

}

voidmain（）//主程序

ONOFF=0;

//初始时放气阀关闭

//初始时不进行AD转换

while

（1）//死循环

fun1

（1）;

//调用一次转换子程序

PP=P;

//转换处理结果（压力值）给PP

3.2流程图

系统总流程图A/D转化程序流程图

显示流程图主函数程序图

四、仿真及结果

五、小结

本次课程设计的压力计的核心是单片机的使用。

通过改变滑动变阻器的阻值（压力传感器的变换），从而改变电信号（电压），通过单片机接收电信号，处理电信号，送入A/D转化（ADC0808），再送入LED显示屏显示。

通过为期五天的课程设计，我基本上完成了压力计的设计的任务。

通过这次课程设计，把自己所学的理论知识运用于实践，受益非浅，对单片机有了更深的认识。

对我以后独自处理问题有了很大的帮助。

在整个课程设计过程中，同学和老师一直给予我们很多的帮助，帮助我们顺利的完成了这次课程设计。

对单片机、数模转换、LED、传感器进行了综合性的应用，感谢老师给予我们这次机会，让我们有机会自己动手做项目，增强了我们的动手能力。

有效的将理论与实际相结合。

时间不长，但我希望以后还会有这样的机会，让我们自己动手，增强我们的动手能力。

六、参考文献

1.《51单片机原理及应用—基于KeilC与Proteus》陈海宴北京航空航天大学出版社。

2.《单片机的C语言程序设计与应用—基于Proteus仿真》姜志海赵艳雷陈松电子工业出版社。

3.《传感器设计基础》张春主编国防工业出版社

4.《传感器原理与检测技术》钱显毅主编机械工业出版社