基于单片机的智能压力检 测系统的设计

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基于单片机的智能压力检测系统的设计

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。

本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。

关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；

Design of pressure detecting system based on single-chipAbstract

Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware.

The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values.

The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting.

Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;

目录

摘要.............................................................................................................................................I

Abstract………………………………………………………………………………………..II

第一章 绪论…………………………………………………………………………………...1

1.1 研究背景        1

1.2 基于单片机的智能压力检测的原理        2

1.2.1 压力的概念        2

1.2.2 测量压力的意义        3

第二章  基于单片机的智能压力检测系统的硬件设计…………………………………….4

2.1 压力传感器        4

2.1.1 压力传感器的选择        4

2.1.2金属电阻应变片的工作原理        4

2.1.3　电阻应变片的基本结构        6

2.1.4 电阻应变片的测量电路        6

2.2 信号放大电路        8

2.1.2 放大器的选择        8

2.2.4 三运放大电路        9

2.3 A/D转换器        10

2.3.1 A/D转换模块器件选择        10

2.3.2 A/D转换器的简介        10

2.3.3 配置位说明        11

2.3.4 ADC0832工作时序图        12

2.3.3 单片机对ADC0832的控制原理        13

2.4 单片机        14

2.4.1 AT89C51单片机简介        14

2.4.2主要特性….        15

2.4.3 管脚说明        15

2.4.5 芯片擦除        17

2.5 单片机于键盘的接口技术        18

2.5.1 键盘功能及结构概述        18

2.5.2 键盘抖动及去除        18

2.5.3 单片机与键盘的连接        19

2.6  LED显示接口        21

2.6.1发光二极管及LED显示器        21

2.6.2七段数码显示器        22

2.6.3 LED数码管静态显示接口        24

第三章 软件设计…………………………………………………………………………….26

3.1 A/D转换器的软件设计        26

3.1.1 ADC0832芯片接口程序的编写        26

3.2 单片机与键盘的接口程序设计        27

3.4 LED数码管显示程序设计        28

第四章 总结………………………………………………………………………………….30

参考文献……………………………………………………………………………………...31

附录A………………………………………………………………………………………...32

附录B…………………………………………………………………………………………33

致谢…………………………………………………………………………………………...38

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+ Z% H2 M& X) N0 d( i' c, V
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3 w. H7 z) B5 W8 b+ t第一章 绪论

+ J8 ]- ?2 R  ~/ C! c1.1 研究背景

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近年来，随着微型计算机的发展，他的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。现在可以毫不夸张的说，没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器，没有微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统的时代已经到来。

压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。为了测到不同位置的压力值，本次设计为基于单片机智能压力测量系统。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，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。基于单片机的智能压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，再通过三运放放将电信号放大为标准信号为0-5V的电压信号，然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量，我们所采样的A/D转换器为ADC0832，ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。

正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。

为了提高单片机系统I/O口线的利用效率,利用单片机AT87C51的串行口和串行移位寄存器74LS164扩展输出多位LED显示.

键盘是单片机系统实现人机对话的常用输入设备。我们通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，亦可通过使用键盘，让单片机系统处于预定的功能状态。要想实现压力的显示需硬件与软件配合，最终调试出来。

" q- ?4 U- T6 k  r8 E" {1.2 基于单片机的智能压力检测的原理   

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本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示，而键盘的作用是改变输入量的系数的。它的原理图如图1.1所示。

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