壓力測量器設(shè)計報告

1、單片機原理與應用課程設(shè)計報告壓力測量器的設(shè)計與制作要求：一、功能要求1、實現(xiàn)單片機測量并顯示壓力信號；2、使用模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路將壓力信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；3、單片機對壓力信號處理 , 輸出；4、用數(shù)碼管顯示輸出壓力信號值；二、設(shè)計過程要求1、查閱資料確定設(shè)計方案；2、對設(shè)計方案進行仿真驗證；3、選擇合適的元器件，搭建電路實驗驗證效果；4、畫出 pcb圖；5、書寫設(shè)計報告；6、答辯。三、設(shè)計報告要求設(shè)計報告主要包括：題目、內(nèi)容和要求、總體方案和設(shè)計思路、仿真電路圖、軟件設(shè)計、仿真調(diào)試效果、實驗測試效果圖、pcb圖、心得體會。姓名：曹貴學號：1886100101 專業(yè)：電子科學與技術(shù)班級：10

2、 級1 班成績：評閱人：安徽科技學院理學院物電系壓力測量器的設(shè)計與制作一；要求1、實現(xiàn)單片機測量并顯示壓力信號；2、使用模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路將壓力信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；3、單片機對壓力信號處理, 輸出；4、用數(shù)碼管顯示輸出壓力信號值；二: 目的和意義壓力測量儀被廣泛應用于國防領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、 醫(yī)療領(lǐng)域以及我們?nèi)粘＜彝ド钪小Ｆ渲械暮诵脑褪菈毫鞲衅?，它在監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測量等方面起著重要作用。本系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)字壓力測量儀采用單片機控制，具有使用方便、精度高、顯示簡單和靈活性等優(yōu)點，而且可以大幅提高被控氣壓的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。三: 系統(tǒng)總體設(shè)計1：設(shè)

3、計整體思想基于 mpx4115的數(shù)字氣壓計包括軟硬件的設(shè)計與調(diào)試。軟件部分通過對c語言的學習和對單片機知識的了解，根據(jù)系統(tǒng)的特點編寫出單片機程序。硬件部分分為四大塊，包括非電信號數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、 處理以及顯示:。通過對設(shè)計的了解，選擇適合的器件，畫出原理圖。搭建實物連接, 實物的仿真測試，畫出板。2: 系統(tǒng)總體框圖硬件部分由四部分構(gòu)成，它們分別是：信息采集模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，信息處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。圖一總體框圖壓力 傳感器a/d 轉(zhuǎn)換器電源模塊單片機led 顯示器三: 硬件電路設(shè)計及描述1：數(shù)字壓力測量儀設(shè)計意義壓力測量儀被廣泛應用于國防領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、 醫(yī)療領(lǐng)域以及我們?nèi)粘＜彝ド钪小?/p>

4、其中的核心元件就是壓力傳感器，它在監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測量等方面起著重要作用。本系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)字壓力測量儀采用單片機控制，具有使用方便、精度高、顯示簡單和靈活性等優(yōu)點，而且可以大幅提高被控氣壓的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量2：數(shù)據(jù)采集模塊的芯片選擇壓力傳感器對于系統(tǒng)至關(guān)重要，需要綜合實際的需求和各類壓力傳感器的性能參數(shù)加以選擇。一般要選用有溫度補償作用的壓力傳感器，因為溫度補償特性可以克服半導體壓力傳感器件存在的溫度漂移問題。本設(shè)計要實現(xiàn)的數(shù)字氣壓計顯示的是絕對氣壓值，同時為了簡化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補償能力的壓力傳感器。mpx4115可以產(chǎn)

5、生高精度模擬輸出電壓。數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器mpx4115構(gòu)成。其中1 腳是輸出信號端，輸出的是與氣壓值相對應的模擬電壓信號。數(shù)據(jù)采集模塊的原理如圖、89.0345621mpx4115+88.8voltsr251kc422pf圖二數(shù)據(jù)采集模塊原理圖圖三 mpx4115的實物圖氣壓傳感器 mpx4115 的原理mpx4115系列壓電電阻傳感器是一個硅壓力傳感器。這個傳感器結(jié)合了高級的微電機技術(shù)，薄膜鍍金屬。還能為高水準模擬輸出信號提供一個均衡壓力。在0 - 85的溫度下誤差不超過1.5%，溫度補償是- 40 - 125。測量范圍是由。3：單片機控制模塊由 at89c51單片機、時鐘電路、復位電

6、路組成at89c51是一種帶4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能 cmos8 位微處理器， 俗稱單片機。 該器件采用atmel 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8 位 cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel 的 at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。xtal218xtal119ale30ea31ps

7、en29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a1427u1at89c51圖四單片機原理

8、圖4:a/d 轉(zhuǎn)換模塊adc0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道a/d 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小， 兼容性， 性價比高而深受單片機愛好者歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用 adc0832 可是使我們了解a/d 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。adc0832 為 8 位分辨率 a/d 轉(zhuǎn)換芯片， 其最高分辨可達256 級，可以適應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在05v 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32s，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器

9、控制變的更加方便。通過di 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下adc0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是cs 、clk 、do 、di。但由于do端與 di 端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將do和 di 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當 adc0832未工作時其cs輸入端應為高電平，此時芯片禁用，clk 和 do/di 的電平可任意。當要進行a/d 轉(zhuǎn)換時，須先將cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端clk 輸入時鐘脈沖，do/di 端則使用di 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信

10、號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前di 端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3 個脈沖下沉之前di 端應輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當此 2 位數(shù)據(jù)為“ 1”、“0”時，只對 ch0 進行單通道轉(zhuǎn)換。 當 2 位數(shù)據(jù)為“ 1”、“1”時，只對ch1進行單通道轉(zhuǎn)換。當2 位數(shù)據(jù)為“ 0”、“ 0”時，將ch0作為正輸入端in+，ch1作為負輸入端in- 進行輸入。 當 2 位數(shù)據(jù)為“ 0”、 “1”時， 將 ch0作為負輸入端in- ，ch1 作為正輸入端in+進行輸入。到第 3 個脈沖的下沉之后di 端的輸入電平就失去輸入作用，此后do/di 端則開始利用數(shù)據(jù)輸出do進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從

11、第 4 個脈沖下沉開始由do端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 data7 ，隨后每一個脈沖下沉do端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11 個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)data0 ，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11 個字節(jié)的下沉輸出data0 。隨后輸出8 位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次 a/d 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將cs置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。圖五 adc0832 原理圖5: 顯示模塊采用 led動態(tài)掃描顯示原理如下：（1）p2.0 、p2.1 控制數(shù)碼管的段選和位選, 通過 p2.0,p2.1控制 p0 口輸出信號到位,段鎖存器

12、中 ; （2）顯示個位首先位選置1, 把要顯示的數(shù)據(jù)送到p0 口，位選置0，段選置1, 把要顯示的位置數(shù)據(jù)送到p0 口, 段選置 0, 延時（時間不能太長，否則數(shù)碼管會閃爍），跳出程序；(3) 同理顯示百位, 十位 , 十分位 ; （4）以此順序循環(huán)，把它做成子程序，在主循環(huán)中調(diào)用。四: 系統(tǒng)總體電路圖cs1ch02ch13gnd4vcc8clk7di5do6u4adc0832圖六總體電路連接圖五: 軟件設(shè)計流程圖圖七 系統(tǒng)總流程圖圖八 a/d轉(zhuǎn)換程序流程圖開始初始化函數(shù)a/d 轉(zhuǎn)換器進行a/d 轉(zhuǎn)換將轉(zhuǎn)換后的電壓轉(zhuǎn)換為壓力返回開始系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)采集處理讀到的數(shù)據(jù)送 led 顯示結(jié)束xtal2

13、18xtal119ale30ea31psen29rst9p0.0/ad039p0.1/ad138p0.2/ad237p0.3/ad336p0.4/ad435p0.5/ad534p0.6/ad633p0.7/ad732p1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78p3.0/rxd10p3.1/txd11p3.2/int012p3.3/int113p3.4/t014p3.7/rd17p3.6/wr16p3.5/t115p2.7/a1528p2.0/a821p2.1/a922p2.2/a1023p2.3/a1124p2.4/a1225p2.5/a1326p2.6/a

14、1427u1at89c51c120pfc220pfr110kx1crystal2 34 56 7 891rp1respack-8c310ufcs1ch02ch13gnd4vcc8clk7di5do6u4adc083291.034 5 62115mpx4115+88.8voltsr251kc422pfd02d13d24d35d46d57d68d79q019q118q217q316q415q514q613q712le11oe1u274hc573d02d13d24d35d46d57d68d79q019q118q217q316q415q514q613q712le11oe174hc573p2.1p2.1

15、q0q1q2q3q0q1q2q3p2.0p2.0圖九顯示流程圖圖十主函數(shù)流程圖程序(c 語言) #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char /adc0832 的引腳sbit adcs =p27; /adc0832 chip seclect sbit addi =p37; /adc0832 k in sbit addo =p37; /adc0832 k out sbit adclk =p36; /adc0832 clock signal sbit dula=p20;/位. 段sbit wela=p

16、21; uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x27,0 x7f,0 x6f; unsigned char dispbuf4; uchar yiwei=0 xfe; uint temp; uchar getdata; /獲取 adc轉(zhuǎn)換回來的值開始將壓力數(shù)據(jù)寫入到led 讀取壓力值顯示壓力值返回開始系統(tǒng)初始化調(diào)用壓力子程序調(diào)用顯示子程序調(diào)用掃描按鍵程序 void delay(uchar z) uchar x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); unsigned int adc

17、0832(unsigned char channel) /ad轉(zhuǎn)換，返回結(jié)果 uchar i=0; uchar j; uint dat=0; uchar ndat=0; if(channel=0)channel=2; if(channel=1)channel=3; addi=1; _nop_(); _nop_(); adcs=0; _nop_(); _nop_(); adclk=1; _nop_(); _nop_(); adclk=0; _nop_(); _nop_(); adclk=1; addi=channel&0 x1; _nop_(); _nop_(); adclk=0; _n

18、op_(); _nop_(); adclk=1; addi=(channel1)&0 x1; _nop_(); _nop_(); adclk=0; addi=1; _nop_(); _nop_(); dat=0; for(i=0;i8;i+) dat|=addo; adclk=1; _nop_(); _nop_(); adclk=0; _nop_(); _nop_(); dat=1; if(i=7)dat|=addo; for(i=0;i8;i+) j=0; j=j|addo; adclk=1; _nop_(); _nop_(); adclk=0; _nop_(); _nop_();

19、j=j7; ndat=ndat|j; if(i=1; adcs=1; adclk=0; addo=1; dat=8; dat|=ndat; return(dat); /return ad k void main(void) while(1) unsigned int temp; float press; getdata=adc0832(0); if(14getdata243) int vary=getdata; /y=(115-15)/(243-13)*x+15kpa press=(10.0/23.0)*vary)+9.2; temp=(int)(press*10); dispbuf3=tem

20、p/1000; dispbuf2=(temp%1000)/100; dispbuf1=(temp%1000)%100)/10; dispbuf0=(temp%1000)%100)%10; yiwei=_cror_(yiwei,1); switch (yiwei) case 0 xfe: wela=1; p0=yiwei; wela=0; dula=1; p0=tabledispbuf3; dula=0; delay(20);break; case 0 xfd: wela=1; p0=yiwei; wela=0; dula=1; p0=tabledispbuf2; dula=0; delay(2

21、0);break; case 0 xfb: wela=1; p0=yiwei; wela=0; dula=1; p0=tabledispbuf1; dula=0; delay(20);break; case 0 xf7: wela=1; p0=yiwei; wela=0; dula=1; p0=tabledispbuf0; dula=0; delay(20);break; 六: 仿真調(diào)試圖十一仿真調(diào)試圖實物效果圖圖十二實物連接圖板圖十三 pcb板七: 課程設(shè)計總結(jié)心得體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識, 發(fā)現(xiàn) , 提出 , 分析和解決實際問題, 鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié), 是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程. 隨著科學技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，從理論到實踐， 可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒