數(shù)字式壓力流量單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字式壓力流量單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng) 壓力部分院（系） 專業(yè)年級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 職稱 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 日 期 2012年5月5日 數(shù)字式壓力流量單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)壓力部分摘 要： 流體的壓力和流量是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要參數(shù)，通過(guò)一個(gè)管道流體壓力和流量測(cè)控系統(tǒng)，能同時(shí)檢測(cè)壓力和流量這兩種物理量，可以大大提高檢測(cè)效率和檢測(cè)的準(zhǔn)確性，使儀表的調(diào)校和維護(hù)也變得簡(jiǎn)單。利用 MCS-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)流體壓力和流量測(cè)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有壓力和流量?jī)蓚€(gè)通道的信息輸入和處理功能。本文介紹了基于單片機(jī)的壓力測(cè)量通道，它以AT89C51為核心，通過(guò)擴(kuò)散硅壓力傳感器對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行采集，再經(jīng)過(guò)運(yùn)

2、算放大器進(jìn)行信號(hào)放大，送至8位AD轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，送至單片機(jī)進(jìn)行處理，用LED顯示數(shù)值，最終實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。關(guān)鍵詞：壓力；AT89C51單片機(jī)；壓力傳感器；流體Abstract: Fluid pressure and flow rate are important parameters in the industrial production process，a fluid pressure and flow measurement and control system can detect pressure and flow of these two phy

3、sical quantities，can greatly improve the detection efficiency and accuracy of detection，so that the tuning of the instrument and maintenance easierThe design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip，through the pressure sensors converting the pressure into electrical signalsAfter u

4、sing operational amplifier，the signal is amplified，and transferred to the 8-bit A/D converterThen the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor，and eventually ach

5、ieve the pressure measurementKey words: pressure； AT89C51 single-chip；pressure sensor； A/D converter； fluid目 錄第一章 緒論.11.1 研究背景11.2 測(cè)量壓力的意義2第二章 硬件設(shè)計(jì).32.1 總體設(shè)計(jì)方案32.2 壓力傳感器42.3 信號(hào)放大電路72.4 A/D轉(zhuǎn)換器92.5 AT89C51單片機(jī)132.6鍵盤設(shè)計(jì)142.7 顯示器15第三章 軟件設(shè)計(jì).183.1軟件主程序183.2 A/D轉(zhuǎn)換器的程序設(shè)計(jì)183.3 單片機(jī)與鍵盤的接口程序設(shè)計(jì)203.4 LED數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)2

6、1第四章 總結(jié).23參考文獻(xiàn).24致謝.26附件A 硬件電路圖.27附錄B 程序清單28第一章 緒論1.1 研究背景近年來(lái)，隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的使用在人們的工作和日常生活中越來(lái)越普遍。工業(yè)過(guò)程控制是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。其中由單片機(jī)構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。現(xiàn)在可以毫不夸張地說(shuō)，沒(méi)有微型計(jì)算機(jī)的儀器不能稱為先進(jìn)的儀器，沒(méi)有微型計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。壓力測(cè)量對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全生產(chǎn)具有重要的意義。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效、安全生產(chǎn)，必須有效控制生產(chǎn)過(guò)程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)。由于壓力控制在生產(chǎn)過(guò)程中起著決定性的安全作用，因此有必

7、要準(zhǔn)確測(cè)量壓力。為了測(cè)到不同環(huán)境下的壓力值，壓力測(cè)量?jī)x表按工作原理分為液柱式、彈性式、負(fù)荷式和電測(cè)式等類型。 液壓式壓力測(cè)量?jī)x表常稱為液柱式壓力計(jì)，它是以一定高度的液柱所產(chǎn)生的壓力，與被測(cè)壓力相平衡的原理測(cè)量壓力的。大多是一根直的或彎成 U形的玻璃管，其中充以工作液體。常用的工作液體為蒸餾水、水銀和酒精。因玻璃管強(qiáng)度不高，并受讀數(shù)限制，因此所測(cè)壓力一般不超過(guò)0.3兆帕。它的特點(diǎn)是靈敏度高，因此主要用作實(shí)驗(yàn)室中的低壓基準(zhǔn)儀表，以校驗(yàn)工作用壓力測(cè)量?jī)x表。由于工作液體的重度在環(huán)境溫度、重力加速度改變時(shí)會(huì)發(fā)生變化，對(duì)測(cè)量的結(jié)果常需要進(jìn)行溫度和重力加速度等方面的修正。 彈性式壓力測(cè)量?jī)x表是利用各種不同形

8、狀的彈性元件，在壓力下產(chǎn)生變形的原理制成的壓力測(cè)量?jī)x表。彈性式壓力測(cè)量?jī)x表按采用的彈性元件不同，可分為彈簧管壓力表、膜片壓力表、膜盒壓力表和波紋管壓力表等；按功能不同分為指示式壓力表、電接點(diǎn)壓力表和遠(yuǎn)傳壓力表等。這類儀表的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)實(shí)耐用，測(cè)量范圍寬，是壓力測(cè)量?jī)x表中應(yīng)用最多的一種。 負(fù)荷式壓力測(cè)量?jī)x表常稱為負(fù)荷式壓力計(jì)，它是直接按壓力的定義制作的，常見(jiàn)的有活塞式壓力計(jì)、浮球式壓力計(jì)和鐘罩式壓力計(jì)。由于活塞和砝碼均可精確加工和測(cè)量，因此這類壓力計(jì)的誤差很小，主要作為壓力基準(zhǔn)儀表使用，測(cè)量范圍從數(shù)十帕至2500兆帕。 電測(cè)式壓力測(cè)量?jī)x表是利用金屬或半導(dǎo)體的物理特性，直接將壓力轉(zhuǎn)換為電壓、

9、電流信號(hào)或頻率信號(hào)輸出，或是通過(guò)電阻應(yīng)變片等，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào)輸出。代表性產(chǎn)品有壓電式、壓阻式、振頻式、電容式和應(yīng)變式等壓力傳感器所構(gòu)成的電測(cè)式壓力測(cè)量?jī)x表。精確度可達(dá)0.02級(jí)，測(cè)量范圍從數(shù)十帕至700兆帕不等。 壓阻式壓力傳感器是利用半導(dǎo)體材料硅在受壓后，電阻率改變與所受壓力有一定關(guān)系的原理制做的。用集成電路工藝在單晶硅膜片的特定晶向上擴(kuò)散一組等值應(yīng)變電阻，將電阻接成電橋形式。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變使電阻值發(fā)生與被測(cè)壓力成比例的變化，電橋失去平衡，輸出一電壓信號(hào)至顯示儀表顯示。隨著硅、微機(jī)械加工技術(shù)、超大集成電路技術(shù)和材料制備與特性研究工作的進(jìn)展，使得壓力

10、傳感器在光纖傳感器的批量生產(chǎn)、高溫硅壓阻及壓電結(jié)傳感器的應(yīng)用成為可能，在生物醫(yī)學(xué)、微型機(jī)械等領(lǐng)域，壓力傳感器有著廣泛的應(yīng)用前景。 從世界范圍來(lái)看，壓力傳感器的發(fā)展日漸趨于小型化、智能化、集成化、廣泛化、標(biāo)準(zhǔn)化，主要集中在兩個(gè)方面：一是利用微機(jī)械加工技術(shù)和十分成熟的集成化技術(shù)，使得壓力傳感器的體積盡可能的小，以適應(yīng)一些特殊場(chǎng)合的需要，或便于與計(jì)算機(jī)連接而開(kāi)發(fā)智能化壓力傳感器。二是利用新興的半導(dǎo)體材料，如SiC，多孔硅等，或是對(duì)惠斯通電路加以改進(jìn)，在電橋結(jié)構(gòu)推陳出新，如：雙惠斯通電橋電路、八臂電橋電路等。1.2 測(cè)量壓力的意義壓力是過(guò)程生產(chǎn)中四大重要參數(shù)之一，它在檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程能否完全可靠正常運(yùn)行的

11、重要參數(shù)指標(biāo)，尤其在化工生產(chǎn)過(guò)程中壓力這一參數(shù)更顯得尤為重要。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，壓力即影響物料平衡，也影響化學(xué)反應(yīng)速度，是標(biāo)志生產(chǎn)過(guò)程能否正常進(jìn)行的重要參數(shù)。安全生產(chǎn)的需要，從確保安全生產(chǎn)的角度，壓力檢測(cè)也是非常重要的。如：確保壓力容器內(nèi)的壓力在安全指標(biāo)之內(nèi)，確保易燃易爆介質(zhì)的壓力不超標(biāo)。在其他工業(yè)生產(chǎn)中壓力檢測(cè)于控制也非常重要。?？梢?jiàn)到一些工業(yè)裝置上都有壓力表。如：汽包壓力，當(dāng)壓力過(guò)高容易爆炸，壓力低動(dòng)力不足；還有爐膛壓力；一般維持在0mmH2O，高了爐門縫冒煙塵，低了膛內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓降低溫度。若維持在10 mmH2O，節(jié)能20%。壓力也是間接測(cè)量物位的手段，用孔板測(cè)量流量?jī)H能產(chǎn)生差壓，而這個(gè)差

12、壓靠壓力檢測(cè)的方法來(lái)測(cè)取才能最終求出流量。液面的高度可以靠測(cè)取壓力的大小來(lái)表示?？傊瑝毫z測(cè)是一般成產(chǎn)過(guò)程所不可缺少的環(huán)節(jié)，只有按工藝要求保持壓力的穩(wěn)定，才能維持生產(chǎn)的正常進(jìn)行。所以壓力準(zhǔn)確測(cè)量在實(shí)際過(guò)程是非常重要的。第二章 硬件設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案 利用 MCS-51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)流體壓力和流量測(cè)控系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有壓力和流量?jī)蓚€(gè)通道的信息輸入和處理功能。本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)組成的壓力測(cè)量，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號(hào)的輸入通道，用來(lái)采集輸入信息。壓力的測(cè)量，需要傳感器，利用傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，再經(jīng)放大并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能由計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效處理。然后通過(guò)鍵盤控制LED顯

13、示的兩個(gè)物理參數(shù)。它的原理圖如圖1.1所示。單片機(jī)流量傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換器壓力傳感器LED顯示器按鍵圖2.1 原理方框圖壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，必須對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量和控制，但需說(shuō)明的是，這里所說(shuō)的壓力，實(shí)際上是物理概念中的壓強(qiáng)，即垂直作用在單位面積上的力。在壓力測(cè)量中，常用絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓力或真空度之分。所謂絕對(duì)壓力是指被測(cè)介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號(hào)pj表示。用來(lái)測(cè)量絕對(duì)壓力的儀表稱為絕對(duì)壓力表。地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，用符號(hào)pq表示。用來(lái)測(cè)量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，稱為表壓力，用符號(hào)pb表示

14、，即pb=pj-pq。當(dāng)絕對(duì)壓力值小于大氣壓力值時(shí)，表壓力為負(fù)值（即負(fù)壓力），此負(fù)壓力值的絕對(duì)值，稱為真空度，用符號(hào)pz表示。壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)，如高壓容器的壓力超過(guò)額定值時(shí)便是不安全的，必須進(jìn)行測(cè)量和控制。在某些工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，壓力還直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如生產(chǎn)合成氨時(shí)，氮和氫不僅須在一定的壓力下合成，而且壓力的大小直接影響產(chǎn)量高低。此外，在一定的條件下，測(cè)量壓力還可間接得出溫度、流量和液位等參數(shù)。1643年，意大利人托里拆利首先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓力值為760毫米汞柱，奠定了液柱式壓力測(cè)量?jī)x表的基礎(chǔ)。1847年，法國(guó)人波登制成波登管壓力表，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，很快在工業(yè)中獲得廣

15、泛應(yīng)用，一直是常用的壓力測(cè)量?jī)x表。二十世紀(jì)上半葉出現(xiàn)了遠(yuǎn)傳壓力表和電接點(diǎn)壓力表，從而解決了壓力測(cè)量值的遠(yuǎn)距離傳送和壓力的報(bào)警、控制等問(wèn)題。60年代以后，為適應(yīng)工業(yè)控制、航空工業(yè)和醫(yī)學(xué)測(cè)試等方面的要求，壓力測(cè)量?jī)x表日益向體積輕巧、耐高溫、耐沖擊、耐振動(dòng)和數(shù)字顯示等方向發(fā)展。2.2 壓力傳感器2.2.1 壓力傳感器的選擇壓力傳感器是由各種壓力敏感元件將被測(cè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的電信號(hào)作輸出的儀器。本設(shè)計(jì)采用擴(kuò)散硅壓力變送器，擴(kuò)散硅壓力變送器廣泛用于石油、海洋、水庫(kù)、河流、化工、冶金、電力、科研等企事業(yè)單位，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體壓力的測(cè)量，并適用于各種全天候環(huán)境及腐蝕性流體。另外它還具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好，

16、對(duì)系統(tǒng)在使用溫度范圍內(nèi)的綜合性溫度漂移、非線性進(jìn)行精細(xì)地補(bǔ)償，因此在使用溫度范圍內(nèi)非線性小，溫度穩(wěn)定性好。它具有420mA的DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，二線性工作，帶負(fù)載抗干擾能力強(qiáng)，體積小、重量輕，安裝、調(diào)試、維護(hù)、使用方便。參數(shù)指標(biāo)如下：被測(cè)介質(zhì)：與316不銹鋼兼容的液體、氣體、蒸汽測(cè)量范圍：-95kPa60Mpa輸出：420mA DC 二線制精度：0.25%F·S 0.5% F·S電源電壓：1224V DC機(jī)械保護(hù)：IP65防爆等級(jí)：iaCT5使用溫度：-10+80存儲(chǔ)溫度：-40+125過(guò)載極限：額定量程的1.53倍相對(duì)濕度：小于95%負(fù)載電阻：不大于750歐姆安裝位置：

17、無(wú)影響零點(diǎn)溫度系數(shù)：小于0.02%滿程溫度系數(shù)：小于0.02%2.2.2擴(kuò)散硅壓力變送器的工作原理擴(kuò)散硅壓力傳感器的工作原理是：被測(cè)介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，用電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量信號(hào)。2.2.3擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu) 圖2.2   這種應(yīng)變片是將 P型雜質(zhì)擴(kuò)散到一個(gè)高電阻N型硅基底上，形成一層極薄的P型導(dǎo)電層，然后用超聲波或熱壓焊法焊接引線而制成（圖2.1）。它的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，機(jī)械滯后和蠕變小，電阻溫度系數(shù)也比一般體型半導(dǎo)體應(yīng)變片小一個(gè)數(shù)量級(jí)。缺點(diǎn)

18、是由于存在P-N結(jié)，當(dāng)溫度升高時(shí)，絕緣電阻大為下降。新型固態(tài)壓阻式傳感器中的敏感元件硅梁和硅杯等就是用擴(kuò)散法制成的。2.3壓力變送器的測(cè)量電路。圖2.3在由半導(dǎo)體應(yīng)變片組成的傳感器中，由四個(gè)應(yīng)變片組成全橋電路，將四個(gè)應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，其中兩個(gè)在工作時(shí)受拉伸，而另外兩個(gè)則受壓縮，這樣可以使電橋輸出的靈敏度最高。由于電橋的供電電源既可采用恒流源，也可采用恒壓源，所以橋路輸出的電壓與應(yīng)變片阻值變化的關(guān)系也就不同。對(duì)于恒壓源來(lái)說(shuō)，其關(guān)系是：UOUT=U.R/(R+R1) （式2.1）式中: UOUT-電橋輸出電壓(V)；U-電橋供電電壓(V)；R-應(yīng)變片阻值變化量()；R1-應(yīng)變片由于環(huán)境溫度變

19、化而產(chǎn)生的阻值變化量()；R-應(yīng)變片阻值()。上式說(shuō)明電橋輸出電壓與R/R成正比，同時(shí)也說(shuō)明采用恒壓源供電時(shí)，橋路輸出電壓受環(huán)境溫度的影響。對(duì)恒流源來(lái)講，其關(guān)系是:UOUT=I.R式中:I電橋的供電電流(A)上式說(shuō)明電橋輸出電壓與R成正比，且環(huán)境溫度的變化對(duì)其沒(méi)有影響。2.2.4 非線性誤差和溫度補(bǔ)償由式（2.1）的線性關(guān)系是在應(yīng)變片的參數(shù)變化很小，極R R1的情況下得出的，若應(yīng)變片承受的壓力太大，則上述假設(shè)不成立，電橋的輸出電壓應(yīng)變之間成非線性關(guān)系。在這種情況下，用按線性關(guān)系刻度的儀表進(jìn)行測(cè)量必然帶來(lái)非線性誤差。為了消除非線性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，常采用半橋差動(dòng)或全橋差動(dòng)電路，如圖2.3所示，

20、以改善非線性誤差和提高輸出靈敏度。 (a)半橋差動(dòng)電路 （b） 全橋差動(dòng)電路圖2.4 差動(dòng)電橋圖2.4（a）為半橋差動(dòng)電路，在傳感器中經(jīng)常使用這種方法。粘貼應(yīng)變片時(shí)，使兩個(gè)應(yīng)變片一個(gè)受壓，一個(gè)受拉。應(yīng)變符號(hào)相反，工作時(shí)將兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋的相鄰兩臂。設(shè)電橋在初始時(shí)所示平衡的，且為等臂電橋，考慮到R=R1=R2 則得半橋差動(dòng)電路的輸出電壓為 （式2.2） 由上式可見(jiàn)，半橋差動(dòng)電路不僅可以消除非線性誤差，而且還使電橋的輸出靈敏度提高了一倍，同時(shí)還能起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?。如果按圖2.4（b）所示構(gòu)成全橋差動(dòng)電路同樣考慮到 R=R1=R2=R3=R4時(shí)得全橋差動(dòng)電路的輸出電壓為 （式2.3） 可見(jiàn)，全橋

21、的電壓靈敏度比單臂工作時(shí)的靈敏度提高了4倍非線性誤差也得到了消除，同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，該電路也得到了廣泛的應(yīng)用。2.3 信號(hào)放大電路2.3.1放大器的選擇被測(cè)的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)幅度很小，無(wú)法進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，必須對(duì)這些模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。為使電路簡(jiǎn)單便于調(diào)試，本設(shè)計(jì)采用三運(yùn)放放大器，因?yàn)樵诰哂休^大共模電壓的條件下，儀表放大器能夠?qū)芪⑷醯牟罘蛛妷盒盘?hào)進(jìn)行放大，并且具有很高的輸入阻抗。這些特性使其受到眾多應(yīng)用的歡迎，廣泛用于測(cè)量壓力和溫度的應(yīng)變儀電橋接口、熱電耦溫度檢測(cè)和各種低邊、高邊電流檢測(cè)。2.3.2放大電路本次設(shè)計(jì)的放大器采用了三運(yùn)放，因?yàn)樗哂懈吖材Ｒ种票鹊姆糯箅娐贰Ｋ?/p>

22、由三個(gè)集成運(yùn)算放大器組成，如圖2.5所示。2.5 三運(yùn)放高共摸抑制比放大電路其中A1和A2為兩個(gè)性能一致(主要指輸入阻抗，共模抑制比和增益)的同相輸入通用集成運(yùn)算放大器，構(gòu)成平衡對(duì)稱差動(dòng)放大輸入級(jí)，A3構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級(jí)，用來(lái)進(jìn)一步抑制A1和A2的共模信號(hào)，并適應(yīng)接地負(fù)載的需要。由于每個(gè)放大器求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，因此，整個(gè)差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在RG兩端。因?yàn)檩斎腚妷航?jīng)過(guò)放大后（在A1 和A2的輸出端）的差分電壓呈現(xiàn)在R5，RG和R6這三只電阻上，所以差分增益可以通過(guò)僅改變RG進(jìn)行調(diào)整。 這種連接有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一旦這個(gè)減法器電路的增益用比率匹配的電阻器設(shè)定后，

23、在改變?cè)鲆鏁r(shí)不再對(duì)電阻匹配有任何要求。如果R5 R6，R1 R3和R2 R4，則VOUT = (VIN2VIN1)(12R5/RG)（R2/R1）。由于RG兩端的電壓等于VIN，所以流過(guò)RG的電流等于VIN/RG，因此輸入信號(hào)將通過(guò)A1 和A2 獲得增益并得到放大。然而須注意的是對(duì)加到放大器輸入端的共模電壓在RG兩端具有相同的電位，從而不會(huì)在RG上產(chǎn)生電流。由于沒(méi)有電流流過(guò)RG（也就無(wú)電流流過(guò)R5和R6），放大器A1 和A2 將作為單位增益跟隨器而工作。因此，共模信號(hào)將以單位增益通過(guò)輸入緩沖器，而差分電壓將按1（2 RF/RG）的增益系數(shù)被放大。這也就意味著該電路的共模抑制比相比與原來(lái)的差分電

24、路增大了1（2 RF/RG）倍。 在理論上表明，得到所要求的前端增益（由RG來(lái)決定），而不增加共模增益和誤差，即差分信號(hào)將按增益成比例增加，而共模誤差則不然，所以比率增益（差分輸入電壓）/（共模誤差電壓）將增大。因此CMR理論上直接與增益成比例增加，這是一個(gè)非常有用的特性。 最后，由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性，輸入放大器的共模誤差，如果它們跟蹤，將被輸出級(jí)的減法器消除。這包括諸如共模抑制隨頻率變換的誤差。2.4 A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入通道的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器。本次設(shè)計(jì)的中A/D轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量進(jìn)行輸出。2.

25、4.1 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇目前單片機(jī)在電子產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用，許多類型的單片機(jī)內(nèi)部已帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，但此類單片機(jī)會(huì)比無(wú)A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)在價(jià)格上高幾元甚至很多，我們采用一個(gè)普通的單片機(jī)加上一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的功能，這里A/D轉(zhuǎn)換器可選ADC0832、ADC0809等；串行和并行接口模式是A/D轉(zhuǎn)換器諸多分類中的一種，但卻是應(yīng)用中器件選擇的一個(gè)重要指標(biāo)。在同樣的轉(zhuǎn)換分辨率及轉(zhuǎn)換速度的前提下，不同的接口方式會(huì)對(duì)電路結(jié)構(gòu)及采用周期產(chǎn)生影響。對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的選擇我們通過(guò)比較ADC0809和ADC0832來(lái)決定。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器都是常見(jiàn)的A/D轉(zhuǎn)換器，其中ADC0809是并行接口A/

26、D轉(zhuǎn)換器，ADC0832是串行接口A/D轉(zhuǎn)換器。我們所做的設(shè)計(jì)選擇ADC0832，A/D轉(zhuǎn)換在單片機(jī)接口中應(yīng)用廣泛 ，串行 A/D轉(zhuǎn)換器具有功耗低、性價(jià)比較高、芯片引腳少等特點(diǎn)。2.4.2 ADC08321、A/D轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)介在這次設(shè)計(jì)中我們A/D轉(zhuǎn)換器選用兩通道輸入的八位ADC0832，ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)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，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封

27、裝。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。有關(guān)引腳說(shuō)明如下： CS 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。 GND 芯片參考0電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。

28、正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。它的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.6所示。圖2.6 ADC0832結(jié)構(gòu)示意圖2、配置位說(shuō)明ADC0832工作時(shí)，模擬通道的選擇及單端輸入和差分輸入的選擇，都取決于輸入時(shí)序的配置位。當(dāng)差輸入時(shí)，要分配輸入通道的極性，兩個(gè)輸入通道的任何一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。ADC0832的配置位邏輯表如表2.1所示。表2.1的配置位邏輯表表中“+”表示輸入通道的端點(diǎn)為正極性；“-”表示輸入端點(diǎn)為負(fù)極性H或L表示高、低電平。輸入配置位時(shí)，高位（CH0）在前，低位（CH1 ）在后。3、ADC0832工作時(shí)序圖當(dāng) CS由高變低時(shí)，選中AD

29、C0832 。在時(shí)鐘的上升沿，DI 端的數(shù)據(jù)移入 ADC0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器。在第一個(gè)時(shí)鐘期間，DI為高，表示啟動(dòng)位，緊接著輸入兩位配置位。當(dāng)輸入啟動(dòng)位和配置位后，選通輸入模擬通道，轉(zhuǎn)換開(kāi)始。轉(zhuǎn)換開(kāi)始后，經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期延接著在第一個(gè)時(shí)鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。ADC0832緊接著在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出時(shí)先輸出最高位（D7D0）輸出完轉(zhuǎn)換結(jié)果后，又以最低位開(kāi)始重新遍數(shù)據(jù)（D7D0 ），兩次發(fā)送的最低位共用。當(dāng)片選CS為高時(shí)，內(nèi)部所有寄存器清零，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。如果要再進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，片選必須再次從高向低跳變，后面再輸入啟動(dòng)位和配置位。如圖2.7。圖2.7

30、ADC083工作時(shí)序圖4、單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理圖2.8 ADC0832與單片機(jī)的接口電路正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)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(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。 當(dāng)ADC0832未工作時(shí)，其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，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(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)

31、信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。其功能項(xiàng)見(jiàn)表2.2。表2.2ADC0832的功能表MUX AddressChannelSGL/DIFODD/SIGN0110+11+MUX AddressChannelSGL/DIFODD/SIGN0110+-11-+如表2.2所示，當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將

32、CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個(gè)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(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)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(jìn)行處理就可以了。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832

33、的輸入電壓是05V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。 2.5 AT89C51單片機(jī) AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)（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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

34、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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本，AT89C51單機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供靈活性高且廉價(jià)的方案。AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2.9。主要特性如下：·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源

35、 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖2.9 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2.6鍵盤設(shè)計(jì)2.6.1鍵盤的選擇鍵盤按照其內(nèi)部不同電路結(jié)構(gòu)，可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤二種。編碼鍵盤本身除了帶有普通按鍵之外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。使用時(shí)，只要按下編碼鍵盤的某一個(gè)鍵，硬件邏輯會(huì)自動(dòng)提供被按下的鍵的鍵碼，使用十分方便，但價(jià)格較貴。由非編碼鍵盤組成的簡(jiǎn)單硬件電路，僅提供各個(gè)鍵被按下的信息，其他工作由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于價(jià)格便宜，而且使用靈活，因此廣泛應(yīng)用在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中。非編碼鍵盤按照其鍵盤排列的結(jié)構(gòu)，又可分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵兩種類型

36、。獨(dú)立式適合按鍵數(shù)量較少者，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。矩陣式適合按鍵較多，結(jié)構(gòu)則較復(fù)雜 。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)四個(gè)按鍵，選擇采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。獨(dú)立式鍵盤相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他按鍵的工作狀態(tài)。如圖2.9所示這種按鍵軟件程序簡(jiǎn)單，但占用I/O口線較多（一根口線只能接一個(gè)鍵），適用于鍵盤應(yīng)用數(shù)量較少的系統(tǒng)中。2.6.2鍵盤的接口電路 鍵盤共設(shè)有4個(gè)鍵，通過(guò)I/0口連接。將每個(gè)按鈕的一端接到單片機(jī)的I/O口，四個(gè)按鈕分別接到P1.0 、P1.1、P1.2和P1.3，另一端接地，如圖2.10所示，。當(dāng)某個(gè)鍵按下時(shí)，低電平有效。4個(gè)鍵S1-S4的功能定義如表2

37、-3所示。表2-3按鍵功能表按鍵鍵名功能S1開(kāi)關(guān)鍵點(diǎn)亮熄滅顯示器S2復(fù)位鍵使系統(tǒng)復(fù)位S3壓力鍵顯示壓力值S4流量鍵顯示流量值圖2.10 單片機(jī)與按鍵接口電路2.7 顯示器2.7.1 LED顯示器的選擇在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。基于顯示位數(shù)較多，為了使得電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)選擇動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作（點(diǎn)亮），利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)”顯示。連接電路如圖2.11所示。圖2.11四

38、位動(dòng)態(tài)顯示的電路顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。動(dòng)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低。但在控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必需每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次顯示子程序，占用CPU大量時(shí)間，降低了CPU的工作效率，同時(shí)顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)8位I/O口（稱為掃描口或字位口），控制各位LED顯示器所顯示的字形也需要一個(gè)8位口（稱為數(shù)據(jù)）。七段LED顯示器需要由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。在七段LED顯示器中，共陽(yáng)極顯示器，用低電平驅(qū)動(dòng)；共陰極顯示器，用高電平驅(qū)

39、動(dòng)。2.7.2 LED顯示接口電路本次設(shè)計(jì)是利用AT89C51單片機(jī)串行口和四位LED動(dòng)態(tài)顯示的一種方法，利用該方法設(shè)計(jì)的LED顯示系統(tǒng)由LED顯示器，同時(shí)用74LS245和74LS04擴(kuò)展芯片組成，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軟件編程容易和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。 由四個(gè)共陰極LED數(shù)碼管構(gòu)成顯示器，AT89C51的P0口輸出顯示段，P2口輸出位碼。四位數(shù)碼管顯示四位整數(shù)，顯示壓力范圍為09999kpa，測(cè)量精度為1kpa，四位顯示位分別表示千、百、十、個(gè)。電路連接結(jié)構(gòu)如圖2.12。圖2.12此電路中，74LS245用于驅(qū)動(dòng)LED的七位段碼，七位LED相應(yīng)的"a""g"

40、段連在一起，它們的公共端分別連至74LS04反相驅(qū)動(dòng)的輸出端。 動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，LED將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。如頻率太高，由于每個(gè)LED點(diǎn)亮的時(shí)間太短，LED的亮度太低，肉眼無(wú)法看清，所以取10ms為宜，這就要求在編寫(xiě)程序時(shí)，選通某一位LED使其點(diǎn)亮并保持一定的時(shí)間，程序上常采用的是調(diào)用延時(shí)子程序。詳細(xì)程序見(jiàn)附件B。第三章 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，采用匯編語(yǔ)言編程，整個(gè)程序由主程序、顯示、鍵盤掃描、A/ D 轉(zhuǎn)換處理等子程序模塊組成。3.1軟件主程序本系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用了MCS-51匯編語(yǔ)言編程，模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，整個(gè)系統(tǒng)的主程序如圖3.1所示。初始化

41、主程序循環(huán)檢測(cè)按鍵及時(shí)處理主程序完成二次循環(huán)開(kāi)始顯示子程序圖3.1 主程序流程圖3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的程序設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)中通常要用到A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)輸出格式，常用的A/D轉(zhuǎn)換方式可分為并行A/D和串行A/D。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接接收，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少，封裝小，但需要軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)?？墒菃纹瑱C(jī)I/O引腳本來(lái)就不多，使用串行器件可以節(jié)省I/O資源。ADC0832是8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可支持兩個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。相同功能的器件還有ADC0834，ADC0838，ADC0831。所不同的是它們的輸入通道數(shù)量不同。它們的通道選擇和配置都

42、是通過(guò)軟件設(shè)置。3.2.1 ADC0832芯片接口程序的編寫(xiě)單片機(jī)串行工作方式時(shí) ，串行口是作為同步移位寄存器使用。這時(shí)以 P3.3端作為數(shù)據(jù)移位的入口和出口 ，而由P3.6端提供移位時(shí)鐘脈沖。單片機(jī)串行口方式 0與 ADC0832的接口，單片機(jī)P2.0接ADC0832的CS，P3.6接0832的CLK作為時(shí)鐘信號(hào)輸出端 ，P3.7接0832的DO和DI作為啟動(dòng)位、配置位的發(fā)送端以及 A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)據(jù)的接收端。由于 ADC0832在CS變低后的前3個(gè)周期內(nèi)，DO端為高阻態(tài);轉(zhuǎn)換開(kāi)始后，DI線禁止，因此 ，DI端和DO端可連接在一起。ADC0832的時(shí)鐘頻率最高為 400kHz，單片機(jī)晶振可

43、選用 4MHz，在 TXD的輸出頻率為4MHz/12 =333. 3kHz，符合要求。ADC0832輸出的串行數(shù)據(jù)共15位 ，由兩段8位數(shù)據(jù)組成 ，前一段是最高位在先 ，后一段是最高位在后 ，兩段數(shù)據(jù)的最低位共用。只有在時(shí)鐘的下降沿 ，ADC0832的串行數(shù)據(jù)才移出一位。由單片機(jī)控制時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)送 ，并由P3.6發(fā)出 ，以達(dá)到控制 ADC0832輸出數(shù)據(jù)位的目的。為了得到一列完整的8位數(shù)據(jù) ，單片機(jī)分兩次采集含有不同位的數(shù)據(jù) ，再合成一列完整的8位數(shù)據(jù)。3.2.2 ADC0832子程序流程圖ADC0832通過(guò)內(nèi)部多路器來(lái)控制選擇通道，處理器的控制命令通過(guò)DI引腳輸入。如下流程圖所示，當(dāng)模擬信號(hào)

44、輸入開(kāi)始后，首先是CS使能信號(hào)也就是片選信號(hào)有效，這時(shí)是低電平有效，如果片選是高電平時(shí)停止轉(zhuǎn)換。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)有效時(shí)輸入通道的控制字來(lái)確定所選擇的通道，讀取數(shù)據(jù)后就開(kāi)始將模擬量轉(zhuǎn)換位數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機(jī)讀取數(shù)值，如果沒(méi)轉(zhuǎn)換完，又回到使能開(kāi)始。開(kāi)始使能芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)輸入通道控制字啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值結(jié)束YN圖3.2 ADC0832數(shù)據(jù)讀取程序流程3.3 單片機(jī)與鍵盤的接口程序設(shè)計(jì)軟件方法是指編制一段延時(shí)時(shí)間為10ms (important) 的延時(shí)程序，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行這段延時(shí)子程序，使鍵的前沿抖動(dòng)消失后再檢測(cè)該鍵狀態(tài)，如果該鍵仍保持閉合狀態(tài)電平，則

45、確認(rèn)為該鍵已穩(wěn)定按下，否則無(wú)鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。同理，在檢測(cè)到按鍵釋放后，也同樣要延遲一段時(shí)間，以消除后沿抖動(dòng)，然后轉(zhuǎn)入對(duì)該按鍵的處理。AT89C51單片機(jī)的P1口用作鍵盤I/O口，按四個(gè)按鍵中的任一鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)特定功能，每個(gè)按鍵占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他按鍵的工作狀態(tài)。從以上分析得到單片機(jī)鍵盤掃描程序的流程圖如圖3.3所示。程序如下 讀P1口鍵分析P1.10?有鍵按下P1.00?延時(shí)10msP1.20?S0鍵處理S1鍵處理S2鍵處理S3鍵處理P1.30?讀P1口鍵已釋放？分析結(jié)束延時(shí)10msNYYYYN圖3.3單片機(jī)獨(dú)立式鍵盤接口流程圖3.4 L

46、ED數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管的，因此要考慮每一位點(diǎn)亮的保持時(shí)間和間隔時(shí)間。保持時(shí)間太短，則發(fā)光太弱而人眼無(wú)法看清；時(shí)間太長(zhǎng)，則間隔時(shí)間也將太長(zhǎng)，使人眼看到的數(shù)字閃爍。在程序中要合理的選擇合適的保持時(shí)間和間隔時(shí)間。本設(shè)計(jì)選擇延時(shí)時(shí)間為10ms。因?yàn)檫x擇的壓力傳感器為擴(kuò)散硅壓力傳感器，測(cè)量范圍：-95kPa60Mpa，故四位LED顯示器顯示范圍為09999kpa，精度為1kpa。LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的流程如下所示。開(kāi)始設(shè)置顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址設(shè)置顯示起始位置取顯示數(shù)據(jù)查顯示數(shù)據(jù)的字型碼顯示數(shù)據(jù)顯示完？結(jié)束NY圖3.3 LED的顯示流程圖第四章 總結(jié)本系統(tǒng)

47、實(shí)現(xiàn)了以MCS-51單片機(jī)為核心，流體壓力和流量?jī)蓚€(gè)通道，使系統(tǒng)能同時(shí)檢測(cè)壓力和流量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示的目標(biāo)。在壓力通道的設(shè)計(jì)中，最重要的一步就是選擇比較適合流體測(cè)量的擴(kuò)散硅壓力傳感器和ADC0832轉(zhuǎn)換器，盡量減小測(cè)量誤差，最終按要求完成系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)。串行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832是新接觸的一種芯片，除學(xué)習(xí)芯片功能外，主要了解了對(duì)芯片串行輸出的控制，這里的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，我這次用的是PROTEI99繪圖軟件，以前我們從沒(méi)學(xué)過(guò)的軟件這對(duì)我來(lái)說(shuō)是個(gè)難點(diǎn)，但是通過(guò)看相關(guān)教材和學(xué)習(xí)視頻，我順利畫(huà)好了原理圖。我認(rèn)為我們專業(yè)學(xué)習(xí)硬件知識(shí)相對(duì)比軟件多，所以在軟件設(shè)計(jì)方面我還有很大不足。

48、程序的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)“學(xué)習(xí)模仿編寫(xiě)修改再修改定型”等階段，在軟件的學(xué)習(xí)上我也花了比較多的時(shí)間和精力，讓我欣慰的是收獲也很大。當(dāng)然最大的遺憾就是，由于經(jīng)費(fèi)和時(shí)間有限，沒(méi)能做出相應(yīng)的焊板，但是我相信，如果在時(shí)間和條件允許的情況下，我一定能做好焊板的工作。參考文獻(xiàn) 1 李朝青編著單片機(jī)原理及接口技術(shù)M北京：北京航天航空大學(xué)出版社，19942 何立民編著單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京：北京航天航空大學(xué)出版社，19943 潘新民，王燕芳編著微型計(jì)算機(jī)與傳感器M北京：人民郵電出版社，19984 徐愛(ài)卿，孫涵芳編MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用M北京：北京航天航空大學(xué)出版社，19935 于時(shí)亮，張友德編著單片微機(jī)控制技術(shù)M

49、上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，19946 李華主編MCS-51系列單片機(jī)及實(shí)用接口技術(shù)M北京：北京航天航空大學(xué)出版社，19937吳勤勤主編電動(dòng)控制儀表及裝置M上海：化學(xué)工業(yè)出版社，19908 王化祥，張淑英編傳感器應(yīng)用及原理M天津：天津大學(xué)出版社，19919杜維過(guò)程檢測(cè)技術(shù)及儀表M北京：中國(guó)電力出版社，199810 張國(guó)雄主編測(cè)控電路M天津：天津大學(xué)出版社，199611 王幸之AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200412 賴麒文805單片機(jī)C語(yǔ)言徹底應(yīng)用M北京：科學(xué)技術(shù)出版社，200213 王雪文傳感器原理及應(yīng)用M北京：北京航空航天出版社，200414 金以慧過(guò)程控制J

50、北京：清華大學(xué)出版社，199315 楊振江等編著 智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用M西安電子科技大學(xué)出版社，200116 鄭國(guó)君8位串行A/D轉(zhuǎn)換器0832J 電子世界，2002(09)：454617 何立民單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M北京航空航天大學(xué)出版社，200318 朱定華單片機(jī)原理及接口技術(shù)M北京:電子工業(yè)出版社，200119 王幸之，鐘愛(ài)琴，王雷等AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004:34534620 童長(zhǎng)飛C8051F系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)與 C語(yǔ)言編程 M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005：384321 馮先成等單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京：北京航空

51、航天大學(xué)出版社，2009 22 高衛(wèi)東，辛友順，韓彥征51單片機(jī)原理與實(shí)踐M北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008 23 靳達(dá)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例M北京：人民郵電大學(xué)出版社 ，2003 24 王為青，邱云勛51單片機(jī)應(yīng)用案例精選M北京：人民郵電大學(xué)出版社 ，2007 25 高衛(wèi)東，辛友順，韓彥征單片機(jī)高級(jí)教程M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008 26 馬忠梅單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用和設(shè)計(jì)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200727 卿太全，梁淵，郭明瓊傳感器應(yīng)用電路集萃M中國(guó)電力出版社 ，2008 28 劉篤仁，韓保君傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)M西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003 29 陳敏銳，張捷一種基于單片機(jī)的壓力檢測(cè)系統(tǒng)J應(yīng)用科技，2008，（21）：636530 宋起超，邵國(guó)平基于單片機(jī)技術(shù)的壓力測(cè)控儀的設(shè)計(jì)J黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，21（4）：5658致謝經(jīng)過(guò)一學(xué)期的忙碌，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的幫助，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是有點(diǎn)困難的。在論文寫(xiě)作過(guò)程中，得到了黃老師的耐心的指導(dǎo)。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，黃老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。黃老師不僅在學(xué)業(yè)上