压力检测系统的设计文档格式.docx

1、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。ADC

2、0809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

3、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

4、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

5、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：

6、0.3级常规 供 电：1236VDC（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：-2085（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

7、为8位。 2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100s（时钟为640kHz时），130s（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。IN0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位

8、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

9、。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（Dual In Line Package），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定

10、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P

11、0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

12、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（LED panel）：LED就是li

13、ght emitting diode ，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

14、 0C0H3FH990H6FH 1 F9H06HA88H77H 2 A4H5BH b83H7CH 3 B0H4FHCC6H39H 4 99H66HdA1H5EH 592H6DHE86H79H 682H7DHF 8EH71H 7F8H07H灭FFH00H880H7FH表1十六进制数字形代码2.3 LED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

15、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ORG 0000H ;程序起始地址 ORG 0003H ;中断起始地址 LJMP INT1 MOV R0,#A0H ;数据存储区指针 MOV R2,#01H

16、 ;1路计数值 SETB IT1 ;中断初始化 SETB EA SETB EX1 MOV DPTR,#FE00H ;启动A/D转换 MOVX OPTR,A MOV TMOD,#10H ;T1工作方式为1 MOV TH1,#3CH ;设置初值 MOV TL1,#BOH ORG 001BH ;T1中断入口 LMJP YELLOW ;跳至中断 MOV TMOD,#01H ;T0工作方式为1 MOV TH0,#3CH ; MOV TL0,#B0H ORG 0000H ;T0中断入口 LJMP RED ; SETB ET0 ;允许T0中断 SETB ET1 ;允许T1中断 SETB TR0 ;启动T0、

17、T1计时 SETB TR1HERE: SJMP HERE MOVX A,DPTR ;采样数据INT1: SUBB A,#30 JNZ YELLOW ;小于0跳至yellow SUBB A,#150 JNZ SHOW ;小于150跳至SHOW JMP RED ;大于150跳至REDYELLOW:CPL P2.4 ;中断T1取反，P1.0输出 DJNZ NEXT1RED: CPL P2.5 ;中断T0取反，P1.1输出 DJNZ NEXT2NEXT1:T1重设初值 MOV TL1,#B0H RETINEXT2:T0重设初值SHOW: MOVX A,DPTR MOV B,#64 ;将100送入B D

18、IV AB ;A除以100 MOV R0+4,A ;把百位送入R0+4 MOV A,#0AH XCH A,B DIV AB MOV R0+2,A ;把十位送入R0+2 MOV R0,B ;把个位送入R0 MOV A,R0 MOV R1,#7AH ;指向显示缓存区首地址 MOV R2,#03H ;循环次数LOOP: MOV R1,A ;将字符送入显示缓存区 INC R1 ;指向下一个显示单元 INC R0 ;取下一个字符 INC R0 MOV A,R0 ;送入A DJNZ R2,LOOP ;R2未到3重复循环MM: LCALL DIR ;调用动态扫描程序 SJMP MM ;重复循环 END第四章

19、 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