51单片机智能压力传感器系统设计毕业设计.docx

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51单片机智能压力传感器系统设计

设计

毕业论文 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：

24VDc（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；

I

51单片机智能压力传感器系统设计

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PROTEL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PCB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，2005．5

6.单片机应用技术选编，何立民，北京航空航天大学出版社，2000

7.检测技术与系统设计，张靖等，中国电力出版社，2001

II

51单片机智能压力传感器系统设计

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；

III

51单片机智能压力传感器系统设计

Abstract

Pressureisoneoftheimportantparametersintheprocessofindustrialproduction.Pressuredetectionorcontrolisanessentialconditiontoensureproductionandtheequipmenttosafelyoperating,whichisofgreatsignificance.Thesingle-chipisinfiltratingintoallfieldsofourlives,soitisverydifficulttofindtheareainwhichthereisnotracesofsingle-chipmicrocomputer.Inthisgraduationdesign,primarilythroughbyusingsingle-chipanddedicatedchip,handlingofanalogsignalmeasuredbythesensortocompleteintelligentfunction.Thisdesignillustratesexternalhardwarecircuitdesignofintelligentpressuresensor,andconductsoftwaredevelopmenttothehardware.

ThedesignisbasedonmeasurementanddisplayofAT89C51single-chip.This

isthepressuresensorswillconvertthepressureintoelectricalsignals.Afterusingoperationalamplifier,thesignalisamplified,andtransferredtothe8-bitA/Dconverter.Thentheanalogsignalisconvertedintodigitalsignalswhichcanbeidentifiedbysingle-chipandthenconvertedbysingle-chipintotheinformationwhichcanbedisplayedonLEDmonitor,andfinallydisplayoutput.Inthecourseofshow,throughthekeyboardtoinputallkindsofdataandcommandsintothecomputer,thesingle-chipwilllocateinapredeterminedfunctionsteptodisplayrequiredvalues.

Inaddition，basedsensorthermaldriftandnonlinearityprinciple，thispaperhasdesignedIntelligentsensorhardwarecircuitandeditedaC51Program.Thecircuitwithmicro-Processissimpleandcheap，thoughtheresulthasstillalittleerror.

Keywords:

pressure;AT89C51single-chip;pressuresensor;A/Dconverter;LCDmonitor;

IV

西北工业大学明德学院毕业设计论文

目录

第一章绪论 1

1.1前言 1

1.2选题的背景和意义 1

1.3智能压力传感器的发展方向 2

1.4本文研究的内容 3

第二章系统总体方案设计 4

2.1系统任务描述 4

2.1.1控制系统要求 4

2.1.2主要仪器的选择 4

2.2系统总体设计 6

2.2.1系统组成 6

2.2.2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 7

3.1压力传感器 7

3.1.1金属应变片的工作原理 7

3.1.2电阻应变片的基本结构 9

3.1.3电阻应变片的测量电路 9

3.1.4电桥电路的工作原理 9

3.1.5非线性误差及温度补偿 10

3.2信号放大电路 11

3.2.1三运放放大电路 11

3.3A/D转换器 12

3.3.1A/D转换器的简介 13

3.3.2配置位说明 14

3.3.3工作时序图 15

3.3.4单片机对ADC0832的控制原理 16

3.4单片机 18

3.4.1AT89C51单片机简介 18

3.4.2主要特性 18

3.4.3管脚说明 19

3.4.4振荡器特性 20

3.4.5芯片擦除 21

3.5液晶屏LCD简介 21

3.5.1液晶显示器原理 21

3.5.2液晶显示器分类 21

3.5.3字符的显示 22

3.5.4LM016L引脚功能说明 22

3.6报警模块 23

第四章软件设计 24

4.1系统的主程序 25

4.2A/D转换器的软件设计 28

4.2.1ADC0832芯片接口程序的编写 28

4.3LCD数码管显示程序设计 29

4.3.1LM016LCD的RAM地址映射及标准字库表 错误！

未定义书签。

第五章PROTEUS仿真调试 31

5.1仿真软件了解 31

西北工业大学明德学院毕业设计论文

5.1.1proteus软件介绍 31

5.1.2protuse功能和特点 32

5.2本次设计仿真过程 32

5.2.1创建原理图 32

5.2.2绘制仿真原理图 33

5.2.3系统调试 34

5.2.4开始仿真 34

第六章总结 36

6.1设计总结 36

6.2展望和不足 37

致谢 38

参考文献 39

附录一PROTEL图 40

附录二 源程序 42

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