压力检测系统的设计文档格式.docx
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当压力高于150pa时，红灯闪烁；
4）编写相应的单片机程序；
5）课程设计说明书内容包括设计目的与意义、依据的原理、主要注意的方面。
在算法和软件的说明中应配有适当的流程图、注释、图片或功能框图，以便更好地说明软件设计过
摘要
压力参数指标在工业化生产中有着广泛的应用，诸类仪表中，变送器的应用最为广泛、普遍，变送器大体分为压力变送器和差压变送器。
压力测量对于保障正常的工业化生产有着重要的意义，对于本测控电路的设计，通过智能微压力（差压）变送器将物理型号变成电信号后，在经过模数转换芯片ADC0809输送到单片机中所进行的硬件电路设计。
通过80C51单片机的编程设计，完成对硬件电路的控制作用。
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。
然后连接LED显示器，显示测量时的动态数据。
本次课题设计最终结果是对输入信号进行显示与对比，而后输出最终结果，并且在LED上显示最终结果。
关键词：
WLY-KC微压力（差压）变送器、ADC0809转换器、压力传感器、A/D转换器、LED显示器
第一章设计背景
一设计任务及内容
1.1课程设计题目：
压力测控系统的设计
课程设计的主要内容及要求：
（1）设计一个测压范围在30-150pa的压力测控系统，到压力预定值时，产生报警；
（2）利用传感器实验台作为压力源，设计一个压力检测系统；
（3）将压力传感器送单片机并在LED数码显示器上显示压力值；
（4）编写相应的单片机程序；
（5）课程设计说明书内容包括设计目的与意义、依据的原理、主要注意的方面。
在算法和软件的说明中应配有适当的流程图、注释、图片或功能框图，以便更好地说明软件设计过程。
二压力测控系统的设计的目的及意义
2.1初步了解压力测控系统与在工业化生产当中的广泛应用；
2.2压力指标在工业化生产当中有着重要的作用，在生产中保障安全的一项衡量指标，所以对于压力的测量是一项比较重要的过程。
第二章压力检测系统的整体设计
一压力测控系统的原理
1.1压力测控系统的设计是以单片机为主体，系统中需要压力传感器的输出与A/D的连接,然后通过单片机与其他硬件连接，在LED上显示测量数据。
系统框图如下图1所示。
图1、压力测控系统原理方框图
本系统的设计是选择合适的传感器，以及A/D转换等根据硬件电路编程，调试出来并显示结果。
二模块的划分
2.1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。
2.2各模块的具体参数
（1）传感器元件模块
由于本次测量压力较小，经查阅相关资料选用北京兴卧龙传感器有限公司生产的微压力（差压）变送器采用进口高精度、高稳定性微压力敏芯片，经严格精密温补偿，线性补偿，信号放大，V/I转换，逆极性保护，压力过载限流等信号处理，将很微小的差压，风压，流量等参数可靠的转换成工业标准……
WLY-K-C微压力（差压）变送器
该变送器可广泛用于石油，化工，治金，电力，轻纺，电子，医药，食品，环保等领域对生产过程中十分微小的非腐蚀性气体的差压，流量，风压等进行可靠的控制，是超净厂房和锅炉自动化检测的理想产品
◇
主要技术指标：
型号：
WLY-K-C微压力差压变送器
压力形式：
表压/绝压/负压/差压
量程：
-100KPa-100Pa-0-100pa-1000Kpa
精度：
0.3级常规
供电：
12~36VDC（24VDC）
输出：
4mA-20mA/0mA-10mA
1V-5V/0V-5V
负载电阻：
R=（U-12.5）/0.02-RD
其中：
U为电源电压，RD为电缆内阻
过载能力：
200%FS
响应时间：
《1ms
温度：
-20~85℃
（2）A/D转换模块
选择ADC0809，ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。
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。
是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
主要特性：
1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs（时钟为640kHz时），130μs（时钟为500kHz时）
4）单个+5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～+85摄氏度。
7）低功耗，约15mW。
内部结构：
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由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、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
外部特性（引脚功能）：
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。
下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：
8路模拟量输入端。
2-1～2-8：
8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：
3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：
地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
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）。
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）。
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。
CLK：
时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：
基准电压。
Vcc：
电源，单一+5V。
GND：
地。
ADC0809与MCS-51单片机的连接主要涉及两个问题。
一是8路模拟信号通道的选择，二是A/D转换完成后转换数据的传送。
转换数据的传送有定时传送方式、查询方式、中断方式这三种方式。
（3）控制器处理模块
80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。
采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。
80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。
80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。
由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。
单片机的40个引脚大致可分为4类：
电源、时钟、控制和I/O引脚。
电源:
1）VCC-芯片电源，接+5V；
2）VSS-接地端；
时钟:
XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。
控制线:
控制线共有4根，
1）ALE/PROG:
地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
ALE功能：
用来锁存P0口送出的低8位地址
PROG功能：
片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。
2）PSEN:
外ROM读选通信号。
3）RST/VPD:
复位/备用电源。
RST（Reset）功能：
复位信号输入端。
VPD功能：
在Vcc掉电情况下，接备用电源。
4）EA/Vpp:
内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
EA功能：
内外ROM选择端。
Vpp功能：
片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。
I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：
P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
（4）显示与报告模块
发光二极管及LED显示
发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
发光二极管是由半导体发光材料做成的PN结，只要在发光二极管两端通过正向电流5-20mA就能达到正常发光。
LED的发光颜色通常有红、绿、黄、白，其外形和电气图形符号如图2所示。
单个LED通常是通过亮、灭来指示系统运行状态和用快速闪烁来报警。
图2发光二极管电气图形符号
LED显示屏（LEDpanel）：
LED就是lightemittingdiode，发光二极管的英文缩写，简称LED。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。
用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：
·
共阳极接法
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。
使用时公共阳极接＋5V。
阴极端输入低电平的段发光二极管导通点亮，输入高电平的则不点亮。
共阴极接法
把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。
使用时会共阴极接地，阳极端输入高电平的段发光二极管导通点亮，输入低电平的则不点亮。
字型
共阳极代码
共阴极代码
0
C0H
3FH
9
90H
6FH
1
F9H
06H
A
88H
77H
2
A4H
5BH
b
83H
7CH
3
B0H
4FH
C
C6H
39H
4
99H
66H
d
A1H
5EH
5
92H
6DH
E
86H
79H
6
82H
7DH
F
8EH
71H
7
F8H
07H
灭
FFH
00H
8
80H
7FH
表1十六进制数字形代码
2.3LED显示方式
1）静态显示
所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地导通或截止。
这种显示方法的每一位都需要有一个8位输出口控制。
静态显示器的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度高，控制系统在运行过程中，仅仅在需要更新显示内容时，CPU才执行一次显示更新子程序，这样大大节省了CPU的时间，提高了CPU的工作效率；
缺点是位数较多时，所需的I/O口太多，硬件开销太大。
2）动态显示
所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描），对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。
在同一时刻只有一位显示器在工作（点亮），利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉效应，看到的却是多个字符“同时”显示。
我们设计采用的是动态显示。
第三章程序的设计
一程序的流程图
如下图3所示：
图3程序流程图
二程序代码
ORG0000H;
程序起始地址
ORG0003H;
中断起始地址
LJMPINT1
MOVR0,#A0H;
数据存储区指针
MOVR2,#01H;
1路计数值
SETBIT1;
中断初始化
SETBEA
SETBEX1
MOVDPTR,#FE00H;
启动A/D转换
MOVX@OPTR,A
MOVTMOD,#10H;
T1工作方式为1
MOVTH1,#3CH;
设置初值
MOVTL1,#BOH
ORG001BH;
T1中断入口
LMJPYELLOW;
跳至中断
MOVTMOD,#01H;
T0工作方式为1
MOVTH0,#3CH;
MOVTL0,#B0H
ORG0000H;
T0中断入口
LJMPRED;
SETBET0;
允许T0中断
SETBET1;
允许T1中断
SETBTR0;
启动T0、T1计时
SETBTR1
HERE:
SJMPHERE
MOVXA,@DPTR;
采样数据
INT1:
SUBBA,#30
JNZYELLOW;
小于0跳至yellow
SUBBA,#150
JNZSHOW;
小于150跳至SHOW
JMPRED;
大于150跳至RED
YELLOW:
CPLP2.4;
中断T1取反，P1.0输出
DJNZNEXT1
RED:
CPLP2.5;
中断T0取反，P1.1输出
DJNZNEXT2
NEXT1:
T1重设初值
MOVTL1,#B0H
RETI
NEXT2:
T0重设初值
SHOW:
MOVXA,@DPTR
MOVB,#64;
将100送入B
DIVAB;
A除以100
MOV@R0+4,A;
把百位送入@R0+4
MOVA,#0AH
XCHA,B
DIVAB
MOV@R0+2,A;
把十位送入@R0+2
MOV@R0,B;
把个位送入@R0
MOVA,@R0
MOVR1,#7AH;
指向显示缓存区首地址
MOVR2,#03H;
循环次数
LOOP:
MOV@R1,A;
将字符送入显示缓存区
INCR1;
指向下一个显示单元
INCR0;
取下一个字符
INCR0
MOVA,@R0;
送入A
DJNZR2,LOOP;
R2未到3重复循环
MM:
LCALLDIR;
调用动态扫描程序
SJMPMM;
重复循环
END
第四章仿真原理图
一仿真图
如下图4所示：
图4仿真图
总结
经过这周的课程设计，让我对课程设计有了系统的认识。
只是独立的讲解一些芯片的结构及用法，培养了我们想问题的思维方式。
以前我们想问题时总是将一些问题孤立出来去思考，而这次实习，他引导我们以多维的方式去解析整个问题。
在实习中，我们不但要理解好系统的结构，进而画出硬件连接图、而且要写出程序流程图及源程序就，这些虽然是不同的表现形式，但他们必须用统一的思想去认识。
通过对压力测试系统的设计，让我们更加了解了ADC0809、80C51、等芯片的用法，同时，也对单片机的编程有了更加深入的认识。
为以后单片机的学习奠定了一定的基础。
最后，我通过课程设计认知了团队合作的重要性。
通过与搭档的交流，让我对有些以前不是很熟悉的内容有了提高。
同时在与之合作中，让我对工程这个概念有了新的认识，因为在以后工作中我们都必须面对与团体的合作。
只有在平常，我们多去与人交流。
才能提升我们的这个能力。
总之，两周的课程设计尽管很短，但让我们受益颇多。
参考文献
【1】张毅坤、陈善久、裘雪红单片微型计算机原理及应用西安西安电子科技大学出版社2011.1
【2】张国雄测控电路北京机械工业出版社2010.9
【3】郑学坚、周斌微型计算机原理及应用北京清华大学出版社2010
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