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1、一、概述1.1、相关背景和应用简介压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器， 其广泛应用于各种工业自 控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石 化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，而我们通常使用的压力传感器 主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。压力传感器的原理是将压力信号转变为某种电信号，如应变式，通过弹性元件变形而导致电阻变化；压电式，利用压电效应等。工业生产控制过程中，压力 是一个很重要的参数。例如，利用测量大气压力来间接测量海拔高度； 在工业生 产中通过压力参数来判断反应的过程；在气象预测中，测量压力来判断阴雨天气。 因此，
2、压力计的设计拥有广阔的市场前景。 这种压力传感器能比较精确和快速测 量，尤能测量动态压力，实现多点巡回检测、信号转换、远距离传输、与计算机 相连接、适时处理等，因而得到迅速发展和广泛应用。 本课题就是在这样的背景 下设计一个简单的数字压力计，使得测量得到的压力能够数码管显示。1.2总体设计方案本设计是通过以单片机为主的压力测量系统。压力的测量是通过把压力信号转换 为电信号，再通过A/D（ADC0808）转化把电信号转换为数字量后，再由单片机（AT89C51 ）进行处理，最后把数字量显示在 LED显示屏上。原理图如图 1-1所示压力传感器电信号测量A/D转换单片机LED显示屏图1-1压力计原理方
3、框图#图2-1数字压力计系统硬件设计框图二、硬件电路的设计2.1传感器的选型力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器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、电感式压力传感器、电容式压力传 感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特 性。在选择合适的压力传感器过程中，了解介质的特点尤为重要。 介质的腐蚀 性如何，导电性如何。根据介质的这些属性选用相应类型的传感器。介质温度范围如何，一是介质的经常性的温度范围为多少， 根据此信息选择补偿温度与其 范围一致的传感器，二是介质
4、的最高温度范围，根据此信息选择使用温度范围一 致的传感器。若以上两点如果选择不正确，极有可能损害传感器甚至引起事故。 设计仿真时由于PROTEUS中没有传感器，因此用一个范围为 75150分压电路 代替传感器的输出电流，使的仿真得以进行。（滑动变阻器）2.2传感器接口电路设计MPX4115内部原理图如图2-2所示:图2-2内部原理图2.3单片机最小系统设计选用的单片机为AT89C51系列芯片，该芯片的最小系统由时钟电路、复位 电路、片选信号构成。在最小系统构成的基础上，将P1 口作为模拟量的转换为数字量的接收端，P0 口作LED显示屏的数据发送端，P2 口作LED显示屏的控制 端口，同时作为过
5、压及欠压的报警电路使用。具体最小系统设计如图3-1所示:VCc403P3837363534333 Ji 3130j.7RST/VPDP3.0/RXD0+jINO1UINk*0中1心0中INNhIN3q1护J0心0护IN4护ShIN头10*IN6中IdIN升输出端注意:out7为最低位-outO为最高位，out7-out0分别接单片机的P0.0到P0.7端 2.5显示电路设计U1 -ia18XTAL1XTAL2RSTPO.OJtADOPQ.1JAD1P0.2/AD2P0.3/AD3PO 4/AD4P0.5/AD5P0J6MD6P0.7ZAD7弱ppg)38PE3HP0243EPD3%35PD4E
6、34毋733叩吕日盹POTgR2Q1kQrTEXT23-3Q_dPSbNaleEAP2QTA3P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3i/A11 P2 47A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P101P112P仁3P134P145P155P167P17P1.0P1.1P1.2P1.3P1 4P1.5P1.6P1.7P3OJRXDP3.irrxpP3.2JNT0P3.3flNTTP3.4H0P35/T1P3E咂P3.7/RD-14P34P20 RESP/5 3001 了 P 刃ATS9C51 戏TEXTn单片机AT89C517SEG-MPX4-CCLED的A BCD E F
7、G DP引脚接对应的单片机上的 P10 P11P12P13P14 P15P16 P17,1234 则对应单片机的 P20 P21P22P23。LED的公共端com接地，则其余引脚接+5V,所以对应的LED的显示器的七段码是 0x3f,0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f,2.6电源电路设计电路中的电源部分如下图所示。其中， 3号引脚是电源输入端接外部电源+15V 电源。1号引脚为电源模块输出端，输出+5V。C5I1 o Ohif12U4VoutGND VinC6|3丿1+10uf+ J5VMC78L05本次设计电路中的电源均采
8、用直流 +5V驱动。+5v直流+5V三、软件部分的设计3.1程序代码#in clude#defi ne uint un sig ned int#defi ne uchar un sig ned charuchar code table=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e; /七段共阴数码管编码表sbit START=P39sbit EOC=P3A1;sbit OE=P3A2;sbit ONOFF=P3A3; 控制放气门开或关void delay(uint m) /LED显
9、示延时子程序while(m-);delay1(uint c)循环间隔延时C毫秒子程序uchar a,b;for( ;c0;c-)for(b=142;b0;b-)for(a=2;a0;a-);void fun 1(uint i)/AD转换及数据处理子程序uint P;extern uint PP; /定义全局变量 PPSTART=1;START=0;while(i0)fun1 只执行 i 次if(i0)OE=1;/转换结束输出使能P=P0;/AD转换结果赋给PP=P*1.0/255*207;/完成75150mA到0207kPa的转换OE=0;/停止输出P2=0xfe;/个位位选P1=tableP
10、%10;/个位段选delay(1000);/个位显示延时约1msP2=0xfd;十位位选P1=tableP/10%10;/ 十位段选delay(1000);/十位显示延时约1msP2=0xfb;百位位选P1=tableP/100%10; /百位段选delay(1000);/百位显示延时约1msif(P176)ONOFF=1;/ 打开放气阀if(P64)ONOFF=0;/打开放气阀i=i-1;delay1(100);/每次转换后延时100ms( 0.1s)START=1;/启动下一次转换START=0;void mai n()主程序ONOFF=0; 初始时放气阀关闭START=O;初始时不进行AD转换OE=0;while(1)/ 死循环fun 1(1);调
