測控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)電子壓力測量儀

1、電子壓力測量儀電子壓力測量儀 08 電子（電子（2） 倪傳笑倪傳笑 xb08610211 一摘要一摘要 在工業(yè)生產(chǎn)控制過程中，壓力是一個很重要的參數(shù)。比如利用測量大氣壓 力來間接測量海拔高度，在工業(yè)生產(chǎn)中測量壓力參數(shù)來判斷反應(yīng)的過程，在氣 象預(yù)測中，也需要測量大氣壓力來判斷陰雨天氣等等。所有這些都需要掌握測 量壓力，所以壓力表的設(shè)計(jì)擁有廣闊的市場前景。本課題就是基于此原因設(shè)計(jì) 的一個簡單壓力計(jì)。 本課程設(shè)計(jì)用 mpx4115 傳感器來檢測壓力參數(shù)，adc0808 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后， 利用 at89c52 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，由鍵盤設(shè)置測量量程，用發(fā)光二級管顯示當(dāng)前 測量量程送液晶顯示壓力值。 本系統(tǒng)

2、可根據(jù)需要進(jìn)行功能擴(kuò)展。由于 adc0808 支持 8 路信號采集，可以 對 8 個壓力點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行檢測?？梢允謩釉O(shè)置采集哪一路，或者循環(huán)采集。還可 以進(jìn)行壓力上下限報警。 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時候，立足于界面友好性、性價比，可以在簡單壓力檢測的 時候使用。 二系統(tǒng)功能要求介紹二系統(tǒng)功能要求介紹 1、系統(tǒng)總體性能系統(tǒng)總體性能 壓力計(jì)以 at89c52 為核心，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和顯示，并進(jìn)行顯示量程的切 換。壓力測量采用 mpx4115，利用 adc0808 實(shí)現(xiàn) a/d 轉(zhuǎn)換，由鍵盤設(shè)置量程 轉(zhuǎn)換，并且用發(fā)光二極管顯示當(dāng)前的量程。 2、功能介紹功能介紹 壓力計(jì)的測量量程在 15kpa115kpa，精度在

3、0.5 級。利用 16x1 字符型 lcd 顯示和提示操作。利用按鍵進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換。具體為 xxxx kpa 和 xxxx kpa 。 三系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)三系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序在初始化后只進(jìn)行按鍵掃描，利用定時器 t0 定時 5s 啟動 ad 轉(zhuǎn)化，即采樣周期是 5s。當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)入外部中斷 int0 服務(wù)程序，進(jìn) 行數(shù)據(jù)的處理，刷新顯示的壓力值；當(dāng)采用兩位量程時，若檢測到壓力值 =100，提示超過量程“over！” ，需要轉(zhuǎn)換量程。 1 1、系統(tǒng)程序整體流程圖系統(tǒng)程序整體流程圖 系統(tǒng)的整體程序流程圖如下所示： 主程序在完成開機(jī) logo 顯示、壓力值初始化顯示、to 及 int0 中

4、斷初始 化后進(jìn)入死循環(huán)，在循環(huán)中進(jìn)行按鍵掃描，切換量程。等待 t0 中斷啟動 ad 轉(zhuǎn) 換；轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)入外部中斷 int0 進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析、顯示。 2 2、按鍵子程序流程圖按鍵子程序流程圖 按鍵子程序進(jìn)入后首先對顯示模式進(jìn)行修改，即在兩位整數(shù)和三位整數(shù)顯 示之間進(jìn)行切換。若是兩位整數(shù)模式則先判斷是否超過量程（壓力值是三位數(shù) 整數(shù)） ，超過量程則顯示“over！”提示轉(zhuǎn)換量程。若是三位整數(shù)模式則直接刷 新數(shù)據(jù)后顯示。 3 3、t0t0 中斷服務(wù)程序流程圖中斷服務(wù)程序流程圖 t0 中斷服務(wù)子程序如下圖所示： t0 定時器定時 50ms，即每 50ms 進(jìn)入 t0 中斷，在中斷中增加 tim

5、e5s_count 計(jì)時器，每次進(jìn)入 t0 中斷后 time5s_count 加 1，當(dāng)加到 100 后表示 5s 到，清 零同時啟動 ad 轉(zhuǎn)換。 4 4、外部中斷外部中斷 int0int0 流程圖流程圖 外部中斷 int0 服務(wù)程序流程圖如下所示： 當(dāng) adc0808 完成 ad 轉(zhuǎn)換后，eoc 變高，經(jīng)反相器后接單片機(jī) int0 口，下降沿 啟動 int0 中斷。在中斷中首先讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，再進(jìn)行標(biāo)度換算成壓力值， 完成數(shù)據(jù)的刷新。 四系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)四系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 1 1、系統(tǒng)總體框圖、系統(tǒng)總體框圖 以 at89c52 為核心，外圍電路有信號采集 mpx4115，ad 轉(zhuǎn)換電路

6、 adc0808、按鍵和顯示液晶模塊?？傮w框圖如下： 2 2、壓力測量電路、壓力測量電路 壓力測量使用摩托羅拉公司的 mpx4115 傳感器，采集電路以此為核心，為 了克服干擾，在 mpx4115 輸出電路中增加了 rc 濾波電路。如下圖所示： 3 3、系統(tǒng)總體仿真電路系統(tǒng)總體仿真電路 壓力計(jì)檢測系統(tǒng)在 protues 仿真的硬件電路如下所示： mpx4115 的輸出的電壓信號 0.2v-0.5v 送至 adc0808 的 0 通道，ad 轉(zhuǎn)化后 的 8 位數(shù)字信號送給單片機(jī) p1 口，經(jīng)單片機(jī)分析處理數(shù)據(jù)后經(jīng) p0 口送液晶顯 示。 按鍵控制量程的轉(zhuǎn)換，00.00-99.99kpa 和 10

7、0.0-115.0kpa 兩個量程，顯 然整數(shù)是兩位時的現(xiàn)實(shí)精度高。紅色 led 亮表示此時的量程為 00.00-99.99kpa,黃 色 led 亮表示此時的量程為 100.0-115.0kpa。 顯示界面利用 16x1 的字符型液晶 lm020l 進(jìn)行顯示，相比 led 顯示能顯示 更多的內(nèi)容，人機(jī)界面更友好，而且節(jié)省單片機(jī)硬件資源。 五五 系統(tǒng)調(diào)試及性能分析系統(tǒng)調(diào)試及性能分析 1 1、 數(shù)字量到壓力值的標(biāo)度變換數(shù)字量到壓力值的標(biāo)度變換 mpx4115 壓力傳感器檢測的范圍是 15kpa-115kpa，輸出電壓信號 0.2v-4.8v。adc0808 的參考電壓 vref+=5v，vref

8、-=0v。則（0v-5v）對應(yīng)（0-255） ， （0.2v-4.8v）對應(yīng)（10- 246） 。 如下圖所示： 2 2、 系統(tǒng)最小分辨率系統(tǒng)最小分辨率 即當(dāng)壓力值變換了 0.424kpa 系統(tǒng)便能檢測到。 3 3、 系統(tǒng)系統(tǒng) protuesprotues 仿真運(yùn)行圖仿真運(yùn)行圖 開機(jī) logo 畫面，顯示“welcome！ good！” 兩位整數(shù)模式壓力值正常顯示： 兩位整數(shù)模式超量程顯示: 三位整數(shù)模式顯示 1： 三位整數(shù)模式顯示 2： 六總結(jié)總結(jié) 這次課程設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一周的時間，其中遇到了許多的麻煩和困難，但是都 一一解決 了，通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，我又學(xué)到了許多新的知識，而且這

9、 些知識都是在書本中的抽象理論中很難明白的，必須在工程實(shí)際應(yīng)用才能夠有 切身的體會。 在確定課題后，設(shè)計(jì)有要求量程切換，這是在以前書本中都不曾提過的應(yīng) 用，我們根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中，和在實(shí)驗(yàn)室接觸的儀表中，將量程切換定義為：小 量程（xxxx）現(xiàn)實(shí)到小數(shù)點(diǎn)百分位，大量程（xxx.x） ，雖然整數(shù)可以顯示到 百位，但是只能夠顯示到小數(shù)點(diǎn)十分位，這樣就沒有小量程顯示準(zhǔn)確了。在按 鍵子程序中要達(dá)到量程轉(zhuǎn)換的目的，定義一個位變量，key_count，每次按鍵后， key_count 先取反，再判斷 key_count 的值，若是 0 表示的是兩位整數(shù)顯示模 式，1 則表示三位整數(shù)顯示的模式。 顯示環(huán)節(jié)中，我

10、們也犯了很大的錯誤，小數(shù)點(diǎn)一直顯示 ，顯示不正確。 我們一直在排查，前幾天都沒有成功。最后還是發(fā)現(xiàn)在寫小數(shù)點(diǎn)的時候用的是 write_number（.,8）,而 write_number（uchar dat，uchar add）是用來 顯示數(shù)字的，dat 即十進(jìn)制數(shù)字 09，在函數(shù)中，首先將 0x30+dat 即得數(shù)字的 ascii 碼，我們原先在寫小數(shù)點(diǎn)的時候用 write_number（. ，8）顯然得到的 是小數(shù)點(diǎn)的 ascii 碼+0x30 后的 ascii 碼，這個碼剛好是的碼值。 我們就改成 write_com(0x80+8); write_data(.);兩條語句，顯示正確。所

11、以做事還是要細(xì)心。 在 ad 轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)怎么讀取上我們小組也存在著很大分歧。我的同學(xué)說 ad 轉(zhuǎn)換需要 100us，那么我們就在啟動轉(zhuǎn)換后延時幾 ms 去讀就 ok 了，簡單方 便；也有同學(xué)說用查詢法，eoc 在轉(zhuǎn)換期間一直是低電平，轉(zhuǎn)換完成后變高， 那么我們就在啟動轉(zhuǎn)換后用 while（！eoc）等待轉(zhuǎn)換完成，這樣也省事；也 有的說用外部中斷。最后大家經(jīng)過討論，本著節(jié)省 cpu 時間資源和學(xué)習(xí)的目的， 決定使用中斷法。 通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多知識，這些知識都是在實(shí)踐中才能夠點(diǎn) 滴積累的。通過調(diào)試 bug，才能夠發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并在解決問題中我新 的收獲。同時，尤其是做技術(shù)性的事情

12、，一定的有團(tuán)隊(duì)合作的精神，一個人的 力量是有限的，而且許多時候會進(jìn)入死胡同，或許別人一看就能發(fā)現(xiàn)問題的本 質(zhì)。大家一起學(xué)習(xí)。 七參考程序七參考程序 源程序如下： 基于 mpx4115 的壓力計(jì)設(shè)計(jì) 輸入壓力信號 15115kpa，輸出 0.24.8v 電壓信號 ad 轉(zhuǎn)換采用 adc0808，05v 對應(yīng) 00hffh 0.24.8v 對應(yīng) ah（10）f5h（246） 標(biāo)度變換 pressure=(115-15)/(246-10)*(b-10)+15 version：0.01 #include #include #define uchar unsigned char #define uint

13、 unsigned int #define dataport p0 /數(shù)據(jù)端口 sbit busy=p07; sbit adc_cs=p20; sbit lcd_rs=p21; sbit lcd_rw=p22; sbit lcd_e=p23; sbit led1=p24;/兩位數(shù),xx.xx,默認(rèn)兩位數(shù) sbit led2=p25;/三位數(shù),xxx.x sbit key=p26; /量程轉(zhuǎn)換 sbit adc_oe=p27; bit key_count;/量程表示，0 兩位，1 三位 uchar time5s_count; uchar press_bai; uchar press_shi; u

14、char press_ge; uchar press_dot1;/十分位 uchar press_dot2;/百分位 uchar k;/量程轉(zhuǎn)換的放大倍數(shù)，兩位 100，三位 10 uint temp; float press; uchar code str0_0=welcome! good!;/開機(jī) logo(15) uchar code str0_1=press: kpa!;/正常顯示檢測(14) uchar code str1=over!;/超過了滿量程 void delay(uchar x) uchar y,z; for(y=x;y0;y-) for(z=110;z0;z-); /*=

15、注意：后 8 個字符的地址是從 80+40 開始的=*/ /檢測 lcd 忙函數(shù) void check_busy() do dataport=0xff; lcd_rs=0; lcd_rw=1; lcd_e=0; lcd_e=0;/相當(dāng)于_nop_() lcd_e=1; while(busy=1); /lcd 寫命令 void write_com(uchar com) dataport=com; lcd_rs=0;/命令 lcd_rw=0;/寫 lcd_e=0; check_busy();/判斷 lcd 是否忙碌 lcd_e=1; delay(1); /lcd_e=0; /lcd 寫數(shù)據(jù) voi

16、d write_data(uchar date) dataport=date; lcd_rs=1;/數(shù)據(jù) lcd_rw=0;/寫 lcd_e=0; check_busy(); lcd_e=1; delay(1); /寫顯示一個字符函數(shù) void write_number(uchar dat,uchar add)/形參：顯示數(shù)據(jù)，顯示地址 write_com(0x80+add);/顯示數(shù)據(jù)的地址 write_data(0x30+dat); /送數(shù)字 ascii 碼 void disp_init() uchar i; adc_oe=0; write_com(0x01);/清屏并光標(biāo)復(fù)位 write

17、_com(0x30);/設(shè)置 8 位、2 行、5*7 點(diǎn)陣 /write_com(0x0f);/顯示開，允許閃爍 write_com(0x0c);/光標(biāo)不顯示，不閃爍 write_com(0x14);/文字不動，光標(biāo)自動右移 write_com(0x80);/顯示起始地址 for(i=0;i15;i+)/開機(jī) logo write_data(str0_0i);/顯示welcome! good! for(i=0;i100;i+)/開機(jī) logo 延時時間 delay(100); write_com(0x01);/清屏并光標(biāo)復(fù)位 write_com(0x80);/顯示的起始地址 for(i=0;i

18、=100)/超過了滿量程，顯示 over! write_com(0x80+6);/顯示的起始地址 for(i=0;i=100)/超過了滿量程，顯示 over! write_com(0x80+6);/顯示的起始地址 for(i=0;i5;i+) write_data(str1i);/“over！” else temp=(uint)(press*k);/放大 100 倍，便于求小數(shù) press_shi=(uchar)(temp/1000); /取壓力值百位 press_ge=(uchar)(temp%1000)/100); /取壓力值十位 press_dot1=(uchar)(temp%1000)%100)/10); /取壓力值十分位 press_dot2=(uchar)(temp%1000)%100)