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1、精品前 言 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了压力检测和压力控制。随着压力控制器应用范围的日益广泛和多样性，各种适用于不同场合的智能压力控制器应运而生。数字压力计的出现，给人类的生活带来了很多方便，使人类不管是在生活还是在工业方面都有了很多便利之处。但是数字压力计主要应用还是在生产过程、实验室及研究所。数字压力计本身可由电源提供电压，用数字压力传感器检测压力，因此数字压力计属于压力系统。控制理论从经典理论、现代理论已经发展到更先进的控制理论，控制系统也由简单的控制系统、大系统发展到今天的复杂系统。本文讨论的数字压力计压力控制系统 89C51 单片机提取 PCF8
2、591 转化成压力变化通过单片机内部 A/D转化电路转化成数值并由数字显示电路显示出来。在我们日常生活及各种生产中，经常要用到压力的检测及控制，传统的测压元件有电阻应变片等。而电阻应变片测出的一般都是电压，再转换成对应的压力，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下：1 硬件电路复杂；2 软件调试复杂；3 制作成本高。而传统的压力计也有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点而下面利用集成温度传感器 PCF8591 设计并制作了一款基于 89C51 的 4 位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。其中压力传感器 PCF8591，它集压力测量、AD 转换于一体 ，P
3、CF8591 是一款具有I2C 总线结构的器件。 由 PCF8591 组建的压力测量单元体积小，便于携带、安装。同时，PCF8591的输出为数字量，可以直接与单片机连接，无需后级 AD 转换，控制简单。精品第一章第一章 总体设计方案总体设计方案1.1 系统的设计原则 一般系统的设计原则包含安全性（稳定抗干扰性） ，操作的便利性（人性化），实时性，通用性和经济性。（1）安全可靠 首先要选用高性能的 89C51 单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。其次是设计可靠的控制方案，并具有各种安全保护措施，如报警、事故预测、事故处理和不间断电源等。（2）操作维护方便操作方便表现在操作简单、直观形象和便
4、于掌握且不强求操作工要掌握计算机知识才能操作。（3）实时性强选用高性能的 89C51 单片机的实时性，表现在内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理。（4）通用性好 系统设计时应考虑能适应不同的设备和各种不同设备和各种不同控制对象，并采用积木式结构，按照控制要求灵活构成系统。主要表现在两个方面：一是硬件板设计采用标准总线结构（如 PC 总线） ，配置各种通用的模板，以便扩充功能时，只需增加功能模板就能实现；二是软件功能模块或控制算法采用标准模块结构，用户使用时不需要二次开发，只需各种功能模块，灵活地进行控制系统组态。（5）经济效益高 1.2 系统的设计步骤（1）系统总体方案设计、（2）方案
5、论证评审 硬件和软件的分别细化设计 硬件和软件的分别调试 系统的组装 （3）离线仿真和调试阶段 精品1.3 系体的总体方案设计和框图设计（1）系统的主要功能、技术指标、原理性方框及文字说明。（2）系统的硬件结构几配置，主要软件的功能、结构框图。（3）保证性能指标要求的技术措施。（4）抗干扰性和可靠性设计。（5）工艺要求压力数码管显示。调节压力的超调量小于 30%。 供电电压：交流 5。 方案一：考虑到用压力传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以使用电阻应变片之类的器件利用其感压力效应，感压力电路比较麻烦，进行 A/D 转换，才可以满足设计要求。方案二：
6、由于本设计是测压力电路，首先要选用高性能的 AT89C51 单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。单片机 AT89C51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。测温传感器使用二极管结电压变化的数值来转化成温度的变化，在将随被测温度变化的 S 电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。考虑到方案中制作数字温度计，在单片机电路设计中，大多都是使用
7、传感器，这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。精品温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示，控制器采用单片机AT89C51，压力传感器采用 PCF8591，用 4 位 LED 数码管以串口传送数据实现压力显示。图 1.1 总体设计方框图第二章第二章 硬件设计硬件设计2.1 主要器件说明2.1.1 主控制器 单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。如图 2.1 所示。（1）主要特性：与
8、MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命：1000 写/擦循环全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8 位内部 RAM32 可编程 I/O 线压力传感 器AD 转换 器AT89S5 1 单片机上位机显示器精品两个 16 位定时器/计数器5 个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 （2）管脚说明：VCCVCC：供电电压。GNDGND：接地。P0P0 口：口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/
9、地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1P1 口：口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2P2 口：口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电
10、阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3P3 口：口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（I
11、LL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0P3.0 RXDRXD（串行输入口）P3.1P3.1 TXDTXD（串行输出口）P3.2P3.2 /INT0/INT0（外部中断 0）P3.3P3.3 /INT1/INT1（外部中断 1）P3.4P3.4 T0T0（记时器 0 外部输入）精品P3.5P3.5 T1T1（记时器 1 外部输入）P3.6P3.6 /WR/WR（外部数据存储器写选通）P3.7P3.7 /RD/RD（外部数据存储器读选通）P3P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RSTRST：复位输入。当振荡器
12、复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROGALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时，ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无
13、效。PSENPSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。EA/VPPEA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）。XTAL1XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.2
14、LED 显示器概述LED 是 Light Emiting Diode (发光二极管)的缩写，发光二极管是能将电 信号转换成光信号的电致发光器件。由条形发光二极管组成“8”字形的 LED 显 示器，也称数码管。 通过数码管中的发光二极管的亮暗组合，可以显示多组数字、字母以及其他符 号。 数码管能够被广泛应用与其具有的许多特点是分布开的，其中包括： 1. 发光响应快，亮度强，高频特性好；而且随着材料的不同，数码管还能发出 红、黄、绿、蓝、橙等多种颜色。 2. 机械性能好，体积小，重量轻，价格低廉；能与和电路配合 使用；使用寿命长。 3. 工作电压低，驱动电流适中。每段工作电流为，一只数码管的 段全
15、亮需要电流为。这样大的电流需要由驱动电路来 提供，因此，使用时要注意数码管的驱动问题。 在使用中，为了给发光二极管加驱动电压，它们应有一个公共引脚，公共引精品脚共有如下两种接法： 共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成阴极公共引脚，使用时 阴极公共阴极接地，这样阳极上加高电平的发光二极管就导通点亮，而加 低电平则不亮。 共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成阳极公共引脚，使用时 阳极公共阳极接，这样阴极上加低电平的发光二极管就导通点亮， 而加高电平则不亮。 显示器原理 段码 所谓段码就是为数码管显示提供的各段状态组合，即字形代码。段数码 管的段码为位，段数码管的段码为位，用一个半字节即
16、可表示。在 段码字节中代码位与发光二极管的对应关系如下：段码 段名dpgfedcba段码的值与数码管的公共引脚的接法有关。以 8 段数码管为例，显示十六进 制的段码值如下表所示。十六进制数段码表数字共阳极段码共阴极段码数字共阳极段码共阴极段码 0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H灭FFH00H880H7FH2. LED 显示器动态显示方式 并排使用的多位数码管称为 LED 显示器。LED 显示器多采用动态显示方 式，全部数码管共用一套段码驱动电路，各位数码管的同段引脚短接后再接到 对应段码的驱动线上。显示时通过位控信号采用扫描的方法逐位的循环点亮各 位数码管。动态显示虽然在任一时刻只有一位数码管
