压力检测系统设计

单片机系统课程设计成绩评定表设计课题：压力检测系统设计学院名称：电气工程学院专业班：自动1304学生名称：赵博学位： 201323020417指导教师：王黎周刚李登峰设计地点： 31-505设计时间： 2015-12-282016-01-08指导教师的意见：成绩：签名：年月日单片机系统课程设计课程设计名称：压力检测系统设计专业班：自动1304学生名称：赵博学位： 201323020417导师：王黎周刚李登峰课程设计地点： 31-505课程设计时间： 2015-12-282016-01-08单片机系统课程设计书。学生姓名赵博专业班自动1304学号201323020417主题压力检测系统设计课题的性质工程技术课题的来源自制指导教师王黎周刚李登峰主要内容(参数)利用89C51单片机设计了压力测量系统的设计，功能如下用压力传感器把压力转换成电信号，用运算放大器放大信号，送到8位A/D转换器，把模拟信号转换成单片机能识别的数字信号，用单片机转换成LED显示器能识别的信息，最后显示输出此外，在显示过程中，通过键盘向计算机系统输入各种数据和指令，将单片机控制成规定的功能状态，并显示必要的值。任务的要求(进展)第一至第二天：熟悉课程设计任务和要求，查阅技术资料，确定设计方案。第34天：按照规定的方案设计单元电路。 单元电路图，零件和零件参数的选择需要依据，需要详细叙述各单元电路的设计。第56天：软件设计，程序编制。第78天：实验室调试。第9-10天：编写课程设计报告。 要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计准确、纸面合理。主要参考资料1张新年.单片机的原理、应用和接口技术(第2版) M .北京：防卫工业出版社，20042伟福LAB6000系列单片机模拟系统的使用说明书3阎石.数字电路技术基础(第5版).北京：高等教育出版社，2006审查意见系(教室)主任签名：年月日目录1绪论41.1压力检测系统的概要42整体方案设计原理4基于2.1单片机的智能压力检测原理42.2压力传感器52.2.1压力传感器的选定52.2.2金属电阻应变片的工作原理52.3 A/D转换器62.3.1 A/D转换模块装置选择部62.3.2 A/D转换器介绍62.4单片机72.4.1 AT89C51单片机介绍72.4.2主要特性82.4.3针说明92.5单片机键盘上的接口技术92.5.1键盘的功能和结构的概要92.5.2单片机和键盘的连接102.6 LED显示接口122.6.1 LED显示器122.6.2七级数字显示器132.6.3LED数字代码管静态显示接口143软件设计153.1 A/D转换器的软件设计153.1.1创建ADC 0832芯片接口程序153.2单片机和键盘接口程序设计173.3 LED数字码管显示程序设计18总结21参考文献21附录a2附录B231绪言1.1压力检测系统的概要压力是工业生产过程中的重要参数之一。 压力的检测和控制是保证生产和设备安全运行的必要条件。 实现智能压力测量系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。 本设计主要用单片机和专用芯片处理传感器测得的模拟信号，完成智能功能。 介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计，并基于硬件进行了软件编程.这次设计基于AT89C51单片机的测量和显示。 用压力传感器把压力转换成电信号，用运算放大器放大信号，送到8位的A/D转换器，把模拟信号转换成单片机能识别的数字信号，用单片机转换成LED显示器能识别的信息，最后显示输出。 此外，在显示过程中，通过键盘向计算机系统输入各种数据和指令，将单片机控制成规定的功能状态，并显示必要的值。本设计的最终结果是，对要将软件下载到硬件上显示的数据进行调试，当输入的模拟信号发生了变化时，根据A/D转换，LED显示不同的数值。2整体方案设计原理2.1基于单片机的智能压力检测原理此次设计是用单片机构成的压力测量，系统需要把前通道作为电信号的输入通道，来采集输入信息。 压力的测量需要传感器，用传感器将压力转换成电信号后，放大后用A/D转换成数字量后，可以用计算机高效地处理。 然后用LED显示，键盘的作用改变输入量的系数。 其电路图如图1.1所示。压力。感应器放大器的双曲馀弦值单片机电脑模数转换键盘，键盘图1.1压力测量仪的原理框图这次我们主要做的是A/D转换，单片机的键盘和显示，我们选的A/D转换器是ADC0832，单片机是AT89C51，键盘是44的键盘，显示是4位数字代码通过硬件电路编程，进行调试并显示结果。2.2压力传感器2.2.1压力传感器的选择压力传感器是压力检测系统的重要组成部分，各种压力检测元件将被测量压力信号转换成容易测量的电信号输出，在仪表上显示压力值，用于控制和警报。 力学传感器种类多种多样，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、感应式压力传感器、静电电容式压力传感器的谐振式压力传感器、静电电容式加速度传感器等。 电阻应变式传感器有着悠久的历史。 具有结构简单、体积小、使用方便、性能稳定、可靠性高、灵敏度高、动态响应快、适合静态和动态测量、测量精度高等多种优点，是目前应用最广泛的传感器之一。 电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片构成，当弹性元件感受到物理量时，其表面产生应变，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片的电阻值根据弹性元件的应变而变化。 通过测量电阻应变片的电阻值变化，可以测量位移加速度、力、力矩、压力等各种参数。2.2.2金属电阻应变片的工作原理应变式压力传感器是将压力的变化转换为电阻值的变化来进行测量的传感器，应变计是由金属导体或半导体形成的电阻体，是将被测量物的应变的变化转换为电信号的传感器。 这是压阻式应变传感器的主要构成要素之一。外力作用于电线时，其长度和截面积发生变化，由上式可知，其电阻值发生变化，当外力作用于电线而伸长时，其长度增加，截面积减少，电阻值增大。 如果电线被外力压缩，长度会减少，截面会增加，电阻值会减少。 如果测量电阻的变化(通常测量电阻两端的电压)，就可以得到应变线的失真。2.3 A/D转换器模拟输入通道的作用是将模拟转换成数字量。 可以执行该任务的设备被称为模拟/数字转换器，称为A/D转换器。 本次设计的A/D转换器的作用是将放大器输出的模拟信号转换成数字电容并输出。2.3.1 A/D转换模块的装置选择目前，单片机被广泛应用于电子产品中，在许多类型的单片机内部有A/D转换电路，但这种单片机比没有A/D转换功能的单片机多得多我们采用普通的单片机和A/D转换器，实现A/D转换的功能。 其中，A/D转换器可选择ADC0832、ADC0809等。 串行和并行接口模式是A/D转换器的许多分类之一，但它是应用中设备选择的重要指标。 在相同的转换分辨率和转换速度的前提下，不同的接口方式会对电路结构和采用周期产生影响。 A/D转换器的选择是通过比较ADC0809和ADC0832来确定的。 这两个转换器是公共A/D转换器，ADC0809是并行接口A/D转换器，而ADC0832是串行接口A/D转换器。 我们所做的设计选择ADC0832，A/D转换器广泛应用于单片机接口，串行A/D转换器具有功耗低、性价比高、芯片引脚少等特征。2.3.2 A/D转换器介绍在这次设计中，我们的A/D转换器选择2通道输入的8位ADC0832、ADC08323，是美国国家半导体公司生产的8位分辨率、双通道A/D转换芯片。 体积小、兼容性强、性价比高，深受单片机爱好者和企业的欢迎，目前已有很高的普及率。 ADC0832是8位分辨率的A/D转换芯片，最高分辨率达到256级，可以应对一般模拟转换请求。 通过其内部电源输入和基准电压的复用，芯片的模拟电压输入在05V之间。 芯片的转换时间仅32S，双数据输出作为数据检查可以减少数据误差，转换速度快，稳定性能强。 独立芯片允许输入，更方便多设备挂钩和处理器控制。 在DI数据输入侧，可以容易地实现频道功能的选择。 管脚的说明如下cs芯片选择使能、低电平芯片使能。作为ch0模拟输入通道0或IN /-使用。作为ch1模拟输入通道1或IN /-使用。gnd芯片参照0电位(接地)。输入di数据信号，选择通道控制。变换do数据信号输出、数据输出。clk芯片时钟输入。 Vcc/REF电源输入和参考电压输入(多路复用)。在正常情况下，ADC0832和单片机的接口必须是4条数据线： CS、CLK、DO、DI。 其结构图如图2.6所示。图2.3 ADC0832的结构图2.4单片机随着电子技术的发展，单片机的功能更完善，单片机的应用更为普及。 广泛应用于智能机器、家电产品、工业过程控制等。 单片机是在智能机器和中小型控制系统中应用最多的微型计算机.2.4.1 AT89C51单片机介绍AT89C51是4K字节闪烁下可编程的可擦除只读存储的低电压、高性能CMOS8位微处理器，通称单片机。 可以重复100次单片机的可擦除只读存储器。 该器件采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出引脚兼容。 ATMEL的AT89C51是一个高效的微控制器，AT89C2051是一个紧凑的版本，如图2.9所示，因为多功能的8位CPU和闪存嵌入在一个芯片中。 AT89C51单体为许多嵌入式控制系统提供了灵活、廉价的方案。图2.4 AT89C51单片机的结构图2.4.2主要特性MCS-51兼容4K字节可编程闪存寿命： 1000写入/擦除周期数据保留期：十年全静态动作： 0Hz-24Hz三级程序内存锁128*8位内部RAM32可编程I/O线2个16位定时器/计数器五个中断源可编程序串行通道低功耗的空闲模式和停电模式片上振荡器和时钟电路2.4.3针的说明VCC :供给电压。GND :接地。P0端口： P0端口是8位漏极级开路双向I/O端口，每脚可吸收8TTL栅极电流。 P1端口的管脚第一次写入时，定义为高电阻输入。 P0能够用于外部程序的数据存储装置，它定义为数据/地址的第八位。 FIASH编程时，P0端口是源输入端口，FIASH检查时，P0输出源，此时必须提升P0外部。P1端口： P1端口是8位双向I/O端口，向其内部提供上拉电阻，P1端口缓冲器可接收输出4TTL栅极电流。 向P1端口引脚写入1时，内部上拉可用作输入，P1端口在外部下拉到低电平时，输出电流。 这是因为内部被拉上来。 在FLASH编程和验证中，P1端口作为第八个地址被接收。P2端口： P2端口是内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P2端口缓冲器可接收，输出4个TTL栅极电流，P2端口写为“1”时，其引脚被内部上拉电阻上拉，成为输入。 因此，输入时，P2端口的引脚被拉向外部，输出电流。 这是因为内部被提升了。 P2端口访问外部程序存储器或16位地址外部数据存储器时，P2端口输出地址的高位8位。 如果给出地址“1”，则在利用内部上拉的优点对外部8位地址的数据存储器进行读写时，P2端口输出该特殊功能寄存器的内容。 P2端口在FLASH编程和验证时接收高位8位的地址信号和控制信号。P3端口： P3端口针脚8个带内部上拉电阻的双向I/O端口，可接受输出4个TTL栅极电流。 如果P3端口写入“1”，则在内部被上拉到高电平，用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平，P3端口输出电流(ILL )是为了上拉。 P3端口也可以用作AT89C51的特殊功能端口。