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文檔簡介
1、<p><b> 摘 要</b></p><p> 壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器,其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè),而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 </p><p> 壓力傳感器的原
2、理是將壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N電信號,如應(yīng)變式,通過彈性元件變形而導(dǎo)致電阻變化;壓電式,利用壓電效應(yīng)等。工業(yè)生產(chǎn)控制過程中,壓力是一個很重要的參數(shù)。例如,利用測量大氣壓力來間接測量海拔高度;在工業(yè)生產(chǎn)中通過壓力參數(shù)來判斷反應(yīng)的過程;在氣象預(yù)測中,測量壓力來判斷陰雨天氣。因此,壓力計(jì)的設(shè)計(jì)擁有廣闊的市場前景。這種壓力傳感器能比較精確和快速測量,尤能測量動態(tài)壓力,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)巡回檢測、信號轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)距離傳輸、與計(jì)算機(jī)相連接、適時處理等,因而得到迅速發(fā)展
3、和廣泛應(yīng)用。本課題就是在這樣的背景下設(shè)計(jì)一個簡單的數(shù)字壓力計(jì),使得測量得到的壓力能夠數(shù)碼管顯示。</p><p> 關(guān)鍵字:壓力、電信號</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 一 、設(shè)計(jì)目的1</b></p><p> 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1</p&
4、gt;<p><b> 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p><b> 2.2設(shè)計(jì)要求1</b></p><p> 三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析1</p><p><b> 3.1設(shè)計(jì)方法1</b></p><p><b> 3.2設(shè)計(jì)步
5、驟2</b></p><p> 3.3設(shè)計(jì)原理分析10</p><p> 四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會11</p><p><b> 五、參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b> 一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p> 1. 培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)職業(yè)
6、基礎(chǔ)知識、職業(yè)專業(yè)知識和職業(yè)技能 提高解決實(shí)際問題的能力 從而達(dá)到鞏固、深化所學(xué)的知識與技能; </p><p> 2. 培養(yǎng)建立正確的科學(xué)思想 培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)作風(fēng)</p><p><b> 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p><b> 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p&g
7、t;<p> 1.系統(tǒng)地掌握控制器的開發(fā)設(shè)計(jì)過程 相關(guān)的電子技術(shù)和傳感器技術(shù)等 進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)和功能的描述; 2.進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的論證和總體設(shè)計(jì); 3.從全局考慮完成硬件和軟件資源分配和規(guī)劃 分別進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì); 4.進(jìn)行硬件調(diào)試 軟件調(diào)試和軟硬件的聯(lián)調(diào)</p><p><b> 2.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p> 本設(shè)計(jì)是
8、通過以單片機(jī)為主的壓力測量系統(tǒng)。壓力的測量是通過把壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號,再通過A/D(ADC0808)轉(zhuǎn)化把電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后,再由單片機(jī)(AT89C51)進(jìn)行處理,最后把數(shù)字量顯示在LED顯示屏上。</p><p><b> 設(shè)計(jì)步驟及原理分析</b></p><p><b> 3.1設(shè)計(jì)方法</b></p><p&g
9、t; 1.原理框圖設(shè)計(jì)2.硬件設(shè)計(jì)</p><p> 3.軟件設(shè)計(jì)4.顯示電路設(shè)計(jì)</p><p><b> 3.2設(shè)計(jì)步驟</b></p><p> ① ② ③ ④ ⑤ ⑥</p><p> 圖1-1 壓力計(jì)原理方框
10、圖</p><p> 圖2-1 數(shù)字壓力計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖</p><p> 3.2.1硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p> 3.2.2傳感器的選擇</p><p> 力學(xué)傳感器的種類繁多,但常用的壓力傳感器有電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度
11、傳感器,光纖壓力傳感器等。應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。 在選擇合適的壓力傳感器過程中,了解介質(zhì)的特點(diǎn)尤為重要。 介質(zhì)的腐蝕性如何,導(dǎo)電性如何。根據(jù)介質(zhì)的這些屬性選用相應(yīng)類型的傳感器。 介質(zhì)溫度范圍如何,一是介質(zhì)的經(jīng)常性的溫度范圍為多少,根據(jù)此信息選擇補(bǔ)償溫度與其范圍一致的傳感器,二是介質(zhì)的最高溫度范圍,根據(jù)此信息選擇使用溫度范圍一致的傳感器。 若以上兩點(diǎn)如果選擇不正確,極有可能損害傳
12、感器甚至引起事故。 設(shè)計(jì)仿真時由于PROTEUS中沒有傳感器,因此用一個范圍為75~150分壓電路代替?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲭娏?,使的仿真得以進(jìn)行。(滑動變阻器)</p><p> 3.2.3傳感器接口電路設(shè)計(jì)</p><p> MPX4115內(nèi)部原理圖如圖2-2所示:</p><p> 3.3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p> 選用的單
13、片機(jī)為AT89C51系列芯片,該芯片的最小系統(tǒng)由時鐘電路、復(fù)位電路、片選信號構(gòu)成。在最小系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上,將P1口作為模擬量的轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的接收端,P0口作LED顯示屏的數(shù)據(jù)發(fā)送端,P2口作LED顯示屏的控制</p><p> 3.3.5數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)</p><p> ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān),它可以根據(jù)地
14、址碼鎖存譯碼后的信號,只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本,功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,實(shí)際使用時采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p> ADC0808接線圖</p><p><b> 內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p> ADC0808是C
15、MOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,它有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器。 </p><p> 引腳功能(外部特性)</p><p> ADC0808芯片有28條引腳,采用雙列直插式封裝,如右圖所示。各引腳功能如下: </p><p> 1~5和26~28(IN0~I(xiàn)N7):8路模擬量輸入端。 </p>&
16、lt;p> 8、14、15和17~21:8位數(shù)字量輸出端。 </p><p> 22(ALE):地址鎖存允許信號,輸入,高電平有效。 </p><p> 6(START): A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端,輸入一個正脈沖(至少100ns寬)使其啟動(脈沖上升沿使0809復(fù)位,下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換)。 </p><p> 7(EOC): A/D轉(zhuǎn)換
17、結(jié)束信號,輸出,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時,此端輸出一個高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。 </p><p> 9(OE):數(shù)據(jù)輸出允許信號,輸入,高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時,此端輸入一個高電平,才能打開輸出三態(tài)門,輸出數(shù)字量。 </p><p> 10(CLK):時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 </p><p> 12(VREF(+)
18、)和16(VREF(-)):參考電壓輸入端 </p><p> 11(Vcc):主電源輸入端。 </p><p> 13(GND):地。 </p><p> 23~25(ADDA、ADDB、ADDC):3位地址輸入線,用于選通8路模擬輸入中的一路 </p><p><b> 輸出端注意:</b><
19、;/p><p> out7為最低位-out0為最高位,out7-out0分別接單片機(jī)的P0.0到P0.7端。</p><p> 3.4.5顯示電路設(shè)計(jì)</p><p> 單片機(jī)AT89C51</p><p> 7SEG-MPX4-CC</p><p> LED的A B C D E F G DP 引腳
20、接對應(yīng)的單片機(jī)上的P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17, 1 2 3 4則對應(yīng)單片機(jī)的P20 P21 P22 P23。</p><p> LED的公共端com接地,則其余引腳接+5V,所以對應(yīng)的LED 的顯示器的七段碼是0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, </p>
21、;<p> 3.4.6電源電路設(shè)計(jì)</p><p> 電路中的電源部分如下圖所示。其中,3號引腳是電源輸入端接外部電源+15V電源。1號引腳為電源模塊輸出端,輸出+5V。</p><p> 本次設(shè)計(jì)電路中的電源均采用直流+5V驅(qū)動。</p><p> 3.4.7設(shè)計(jì)原理及其分析</p><p> 系統(tǒng)總流程圖
22、 A/D轉(zhuǎn)化程序流程圖</p><p> 顯示流程圖 主函數(shù)程序圖</p><p> 四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會</p><p> 本次課程設(shè)計(jì)的壓力計(jì)的核心是單片機(jī)的使用。通過改變滑動變阻器的阻值(壓力傳感器的變換),從而改變電信號(電壓),通過單片機(jī)接收電信號,處理電信號,送入A/
23、D轉(zhuǎn)化(ADC0808),再送入LED顯示屏顯示。</p><p> 通過為期五天的課程設(shè)計(jì),我基本上完成了壓力計(jì)的設(shè)計(jì)的任務(wù)。通過這次課程設(shè)計(jì),把自己所學(xué)的理論知識運(yùn)用于實(shí)踐,受益非淺,對單片機(jī)有了更深的認(rèn)識。對我以后獨(dú)自處理問題有了很大的幫助。在整個課程設(shè)計(jì)過程中,同學(xué)和老師一直給予我們很多的幫助,幫助我們順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。對單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、LED、傳感器進(jìn)行了綜合性的應(yīng)用,感謝老師給予我們這次機(jī)
24、會,讓我們有機(jī)會自己動手做項(xiàng)目,增強(qiáng)了我們的動手能力。有效的將理論與實(shí)際相結(jié)合。</p><p> 時間不長,但我希望以后還會有這樣的機(jī)會,讓我們自己動手,增強(qiáng)我們的動手能力。</p><p><b> 五.參考文獻(xiàn)</b></p><p> 1. 《51單片機(jī)原理及應(yīng)用—基于Keil C與Proteus》陳海宴 北京航空航天大學(xué)出版
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