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1、 成 绩 评 定 表学生姓名 班级学号 专 业测控课程设计题目基于单片机的压力测试仪设计评语组长签字：成绩日期 课程设计任务书学 院信息科学与工程专 业测控技术与仪器学生姓名 班级学号 课程设计题目基于单片机的压力测试仪设计实践教学要求与任务:电子测量技术是测控技术与仪器专业的专业基础课。本设计是对该课程综合应用能力的检验，在鼓励学生熟悉基本原理的前提下，注重与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。1、熟悉被测对象的测量技术工作原理； 2、提出可行设计方案；3、根据方案设计硬件电路，应用Protel绘制电路原理图；4、软件编程并调试；5、硬件焊接与调试；6、完成课程设计报告。工作计划与进度
2、安排:第18周（6月23日-6月27日）：布置设计任务，查资料，完成总体设计框架。第19周（6月30日-7月4日）：完善设计内容，焊接调试，验收答辩。指导教师： 专业负责人： 学院教学副院长： 摘要 在工业生产控制过程中，压力是一个很重要的参数。比如利用测量大气压力来间接测量海拔高度，在工业生产中测量压力参数来判断反应的过程，在气象预测中，也需要测量大气压力来判断阴雨天气等等。所有这些都需要掌握测量压力，所以压力表的设计拥有广阔的市场前景。本课题就是基于此原因设计的一个简单压力计。本课程设计用MPX4115传感器来检测压力参数，ADC0808进行模数转换后，利用AT89C52进行数据处理后，由
3、键盘设置测量量程，用发光二级管显示当前测量量程送液晶显示压力值。本系统可根据需要进行功能扩展。由于ADC0808支持8路信号采集，可以对8个压力点参数进行检测。可以手动设置采集哪一路，或者循环采集。还可以进行压力上下限报警。在设计系统的时候，立足于界面友好性、性价比，可以在简单压力检测的时候使用。 关键词：压力测试； 单片机； ADC ；传感器 目 录1.设计要求52.设计方案与设计原理62.1 系统总体设计62.2 功能介绍63.元器件的识别与检测73.1 AT89C52 简介73.2 ADC0808 简介74.制作与调试94.1 系统软件设计94.2 系统程序整体流程图94.3 T0 中断
4、服务程序流程图104.4外部中断INT0 流程图104.5 系统总体框图114.6 系统总体仿真电路124.7 软硬件仿真调试及性能分析134.8程序代码135.设计心得196 参考文献201.设计要求 本课程设计用MPX4115 传感器来检测压力参数，ADC0808 进行模数转换后，利用AT89C52 进行数据处理后，由键盘设置测量量程，用发光二级管显示当量量程送液晶显示压力值。 数字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，下面就简单介绍一些常用传感器原
5、理及其应用。本课程设计的数字压力传感器以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准压强的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为压强纲（pa）即成为一台原始电子称。 其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809 的A/D转换作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。
6、并且能实现数字传感器之间的通讯，达到数据共享的目的。从而更好的满足当今社会的要求。 2.设计方案与设计原理2.1 系统总体设计压力计以AT89C52 为核心，进行数据的处理和显示，并进行显示量程的切换。压力测量采用MPX4115，利用ADC0808 实现A/D 转换，由键盘设置量程转换，并且用发光二极管显示当前的量程。2.2 功能介绍压力计的测量量程在10KPA100KPA，精度在0.5 级。利用16X1 字符型LCD显示和提示操作。利用按键进行量程转换。具体为XXXX KPA 和XXXX KPA 。压力测量使用摩托罗拉公司的MPX4115 传感器，采集电路以此为核心，为了克服干扰，在MPX4
7、115 输出电路中增加了RC 滤波电路。MPX4115 压力传感器检测的范围是10KPA-100KPA，输出电压信号0.2V-4.8V。ADC0808 的参考电压VREF+=5V，VREF-=0V。则0V-5V）对应（0-255），（0.2V-4.8V）对应（10-246）。本课程设计是基于AT89C52的压力测量装置。有压力传感器测量当前施加在传感器上的压力，并通过ADC0808芯片将电压信号转换为数字信号传递给单片机，通过单片机将当前的压力值传递给LCD并且正确显示。 本系统可根据需要进行功能扩展。由于ADC0808 支持8 路信号采集，可以对8 个压力点参数进行检测。可以手动设置采集哪一
8、路，或者循环采集。还可以进行压力上下限报警。在设计系统的时候，立足于界面友好性、性价比，可以在简单压力检测的时候使用。3.元器件的识别与检测3.1 AT89C52 简介AT89C52 是51 系列单片机的一个型号，它是ATMEL 公司生产的。AT89C52 为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR 的接收解码及与主板CPU 通信等。主要管脚有： XTAL1（19
9、脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。3.2 ADC0808 简介ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D 转换，实际使用
10、时采用ADC0809进行A/D 转换。ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：15和2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。8、14、15和1721：8位数字量输出端。22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6（START）： AD 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D 转换）。7（EOC）： AD 转换结束信号，输出，当AD 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD 转换结束时，此端输入一个高电平
11、，才能打开输出三态门，输出数字量。10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（+）和16（VREF（-）：参考电压输入端。11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。4.制作与调试4.1 系统软件设计系统主程序在初始化后只进行按键扫描，利用定时器T0 定时5S 启动AD转化，即采样周期是5S。当AD 转换完成后进入外部中断INT0 服务程序，进行数据的处理，刷新显示的压力值；当采用两位量程时，若检测到压力值大于等于100，提示超过量程“OVER！”，需要转换量程。4.2 系统程序整体流程图系统的整体程序流程图如下所示：主程序在完成开机LOGO 显示、压
12、力值初始化显示、TO 及INT0 中断初始化后进入死循环，在循环中进行按键扫描，切换量程。等待T0 中断启动AD 转换；转换完成后进入外部中断INT0 进行数据的处理、分析、显示。按键子程序流程图按键子程序进入后首先对显示模式进行修改，即在两位整数和三位整数显示之间进行切换。若是两位整数模式则先判断是否超过量程（压力值是三位数整数），超过量程则显示“OVER！”提示转换量程。若是三位整数模式则直接刷新数据后显示。4.3 T0 中断服务程序流程图T0 定时器定时50MS，即每50MS 进入T0 中断，在中断中增加TIME5S_COUNT计时器，每次进入T0 中断后TIME5S_COUNT 加1，
13、当加到100 后表示5S 到，清零同时启动AD 转换。4.4外部中断INT0 流程图外部中断INT0 服务程序流程图如下所示：当ADC0808 完成AD 转换后，EOC 变高，经反相器后接单片机INT0 口，下降沿启动INT0 中断。在中断中首先读取转换后的数字量，再进行标度换算成压力值，完成数据的刷新。4.5 系统总体框图以AT89C52 为核心，外围电路有信号采集MPX4115，AD 转换电路ADC0808、按键和显示液晶模块。总体框图如下:压力测量电路压力测量使用摩托罗拉公司的MPX4115 传感器，采集电路以此为核心，为了克服干扰，在MPX4115 输出电路中增加了RC 滤波电路。如下
14、图所示：4.6 系统总体仿真电路压力计检测系统在PROTUES 仿真的硬件电路如下所示：MPX4115 的输出的电压信号0.2V-0.5V 送至ADC0808 的0 通道，AD 转化后的8 位数字信号送给单片机P1 口，经单片机分析处理数据后经P0 口送液晶显示。按键控制量程的转换，00.00-10.00KPA 和10.0-100.0KPA 两个量程，显然整数是两位时的现实精度高。红色LED 亮表示此时的量程为00.00-10.0KPA,黄色LED 亮表示此时的量程为10.0-100.0KPA。显示界面利用16X1 的字符型液晶LM020L 进行显示，相比LED 显示能显示更多的内容，人机界面更友好，而且节省单片机硬件资源。4.7 软硬件仿真调试及性能分析1.数字量到压力值的标度变换MPX4115 压力传感器检测的范围是10KPA-100KPA，输出电压信号0.2V-4.8V。ADC0808 的参考电压VREF+=5V，VREF-=0V。则（0V-5V）对应（0-255），（0.2V-4.8V）对应（10-246）。 2.系统最小分辨率即当压力值变换了0.424KPA 系统便能检测到。4.
