题目：基于单片机的智能压力检
测系统的设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计
摘要
压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。
本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。
本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；
Design of pressure detecting system based on single-chip
Abstract
Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware.
The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This
is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then 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 finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values.
The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting.
Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;
目录
摘要.............................................................................................................................................I Abstract.....................................................................................................II 第一章绪论 (1)
1.1 研究背景 (1)
1.2 基于单片机的智能压力检测的原理 (2)
1.2.1 压力的概念 (2)
1.2.2 测量压力的意义 (3)
第二章基于单片机的智能压力检测系统的硬件设计 (4)
2.1 压力传感器 (4)
2.1.1 压力传感器的选择 (4)
2.1.2金属电阻应变片的工作原理 (4)
2.1.3电阻应变片的基本结构 (6)
2.1.4 电阻应变片的测量电路 (6)
2.2 信号放大电路 (8)
2.1.2 放大器的选择 (8)
2.2.4 三运放大电路 (9)
2.3 A/D转换器 (10)
2.3.1 A/D转换模块器件选择 (10)
2.3.2 A/D转换器的简介 (10)
2.3.3 配置位说明 (11)
2.3.4 ADC0832工作时序图 (12)
2.3.3 单片机对ADC0832的控制原理 (13)
2.4 单片机 (14)
2.4.1 AT89C51单片机简介 (14)
2.4.2主要特性.... (15)
2.4.3 管脚说明 (15)
2.4.5 芯片擦除 (17)
2.5 单片机于键盘的接口技术 (18)
2.5.1 键盘功能及结构概述 (18)
2.5.2 键盘抖动及去除 (18)
2.5.3 单片机与键盘的连接 (19)
2.6 LED显示接口 (21)
2.6.1发光二极管及LED显示器 (21)
2.6.2七段数码显示器 (22)
2.6.3 LED数码管静态显示接口 (24)
第三章软件设计 (26)
3.1 A/D转换器的软件设计 (26)
3.1.1 ADC0832芯片接口程序的编写 (26)
3.2 单片机与键盘的接口程序设计 (27)
3.4 LED数码管显示程序设计 (28)
第四章总结 (30)
参考文献 (31)
附录A (32)
附录B (33)
致谢 (38)
第一章绪论
1.1 研究背景
近年来，随着微型计算机的发展，他的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。现在可以毫不夸张的说，没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器，没有微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统的时代已经到来。
压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。为了测到不同位置的压力值，本次设计为基于单片机智能压力测量系统。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。基于单片机的智能压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，再通过三运放放将电信号放大为标准信号为0-5V的电压信号，然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量，我们所采样的A/D转换器为ADC0832，ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
为了提高单片机系统I/O口线的利用效率,利用单片机AT87C51的串行口和串行移位寄存器74LS164扩展输出多位LED显示.
键盘是单片机系统实现人机对话的常用输入设备。我们通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，亦可通过使用键盘，让单片机系统处于预定的功能状态。要想实现压力的显示需硬件与软件配合，最终调试出来。
1.2 基于单片机的智能压力检测的原理
本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示，而键盘的作用是改变输入量的系数的。它的原理图如图1.1所示。
图1.1 压力测量仪表原理方框图
我们这次主要做的是A/D转换，单片机键盘和显示，我们选用的A/D转换器是ADC0832，单片机为AT89C51，键盘为4乘4的键盘，显示为4位数码管显示。根据硬件电路编程，调试出来并显示结果。
1.2.1 压力的概念
压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行测量和控制，但需说明的是，这里所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。
在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号pj表示。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号pq表示。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差。称为表压力，用符号pb表示。即pb=pj-pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用符号pz表示。
压力是工业生产中的重要参数，如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，
如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。
1643年，意大利人托里拆利首先测定标准的大气压力值为760毫米汞柱，奠定了液柱式压力测量仪表的基础。1847年，法国人波登制成波登管压力表，由于结构简单、实用，很快在工业中获得广泛应用，一直是常用的压力测量仪表。
二十世纪上半叶出现了远传压力表和电接点压力表，从而解决了压力测量值的远距离传送和压力的报警、控制等问题。60年代以后，为适应工业控制、航空工业和医学测试等方面的要求，压力测量仪表日益向体积轻巧、耐高温、耐冲击、耐振动和数字显示等方向发展。
1.2.2 测量压力的意义
压力是过程生产中四大重要参数之一，它在检测生产过程能否完全可靠正常运行的重要参数指标，尤其在化工生产过程中压力这一参数更显得尤为重要。
在化工生产过程中，压力即影响物料平衡，也影响化学反应速速，是标志生产过程能否正常进行的重要参数。
安全生产的需要，从确保安全生产的角度，压力检测也是非常重要的。如：确保压力容器内的压力在安全指标之内，确保易燃易爆介质的压力不超标。
在其他工业生产中压力检测于控制也非常重要。常可见到一些工业装置上都有压力表。如：汽包压力,当压力过高容易爆炸，压力低动力不足；还有炉膛压力；一般维持在0mmH2O,高了炉门缝冒烟尘，低了膛内出现负压降低温度。若维持在10 mmH2O，节能20%。
压力也是间接测量物位的手段，用孔板测量流量仅能产生差压，而这个差压考压力检测的方法来测取才能最终求出流量。液面的高度可以靠测取压力的大小来表示。
总之，压力检测是一般成产过程所不可缺少的环节，只有按工艺要求保持压力的稳定，才能维持生产的正常进行。所以压力准确测量在实际过程是非常重要的。
第二章基于单片机的智能压力检测系统的硬件设计
2.1 压力传感器
2.1.1 压力传感器的选择
压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分，由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警使用。力学传感器的种类繁多，如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等。而电阻应变式传感器具有悠久的历史。由于它具有结构简单、体积小、使用方便、性能稳定、可靠、灵敏度高动态响应快、适合静态及动态测量、测量精度高等诸多优点，因此是目前应用最广泛的传感器之一。电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片构成，当弹性元件感受到物理量时，其表面产生应变，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片的电阻值将随着弹性元件的应变而相应变化。通过测量电阻应变片的电阻值变化，可以用来测量位移加速度、力、力矩、压力等各种参数。
2.1.2金属电阻应变片的工作原理
应变式压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。其阻值随压力所产生的应变而变化。金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。对于金属导体，如图2.1所示，一段圆截面的导线的金属丝,设其长为L,截面积为A（直径为D）,原始电阻为R，金属导体的电阻值可用下式表示：
R=ρL∕A (2.1) 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m）S——导体的截面积（cm2）L——导体的长度（m）
图2.1 金属电阻丝应变效应
当金属丝受到轴向力 F 而被拉伸或压缩产生形变 ,其电阻值会随之变化 ,通过对（2.1）式两边取对数后再取全微分得:
ρ
ρd A dA R dR +-=L dL （2.2） 式中
ε=L dL 为材料轴向线应变 ,且 D
dD
A dA 2=跟据材料力学 ,在金属丝单向受力状态下 ,有
L
dL
D dD μ-= (2.3) 式中μ为导体材料的泊松比。因此 ,有
ρ
ρ
μρ
ρ
d L dL d ++=)
21( (2.4) 试验发现 ,金属材料电阻率的相对变化与其体的相对变化间的关系为
V
dV
c
d =ρ
ρ (2.5) 式中 , c 为常数(由一定的材料和加工方式决定)εμ)21(-=+=A
dA
L dL V dV 将式 (2.5)代入 (2.4) ,且当ΔR=R 时 ,可得
εεμμK c R
R
=-++=?)]21()21[( (2.6) 式中，k=(1+2μ)+c(1-2μ)为金属丝材料的应变灵敏系数。
上式表明 ,金属材料电阻的相对变化与其线应变成正比。这就是金属材料的应变电阻效应。
电阻变化率 △R/R 的表达式为：K=ΔR/R μ/ε，式中μ—材料的泊松系数；ε—应变量。
当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情。
2.1.3 电阻应变片的基本结构
电阻应变片主要由四部分组成。如图 2.2所示,电阻丝是应变片敏感元件;基片、覆盖片起定位和保护电阻丝的作用,并使电阻丝和被测试件之间绝缘;引
出线用以连接测量导线。
图 2.2电阻应变片的基本结构
2.1.4 电阻应变片的测量电路
应变片可以将应变转换为电阻的变化，为了显示于记录应变的大小，还要将电阻的变化再转换为电压或电流的变化，因此需要有专用的测量电路，通常采用直流电桥和交流电桥。
2.1.4.1电桥电路的工作原理
由于应变片的电桥电路的输出信号一般比较微弱，所以目前大部分电阻应变式传感器的电桥输出端与直流放大器相连，如图2.3所示。
图2.3直流电桥
设电桥的各臂的电阻分别为R 1R 3R 2R 4 它们可以全部或部分是应变片。由于直流放大器的输入电阻比电桥电阻大的多，因此可将电桥输出端看成开路，这种电桥成为电压输出桥，输出电压U 0 为
U 0=
S U R R R R R R R R )
)((43214
231++- （2.7）
由上式可见：若R 1R 3=R 2R 4，则输出电压必为零，此时电桥处于平衡状态，称为平衡电桥。
平衡电桥的平衡条件为：
R 1R 3=R 2R 4
应变片工作时，其电阻变化ΔR ，此时有不平衡电压输出。 1
1
04R R U U ?=
（2.8） 由式（2.8）表明：ΔR 《 R 1 时，电桥的输出电压于应变成线性关系。若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变活压应变时，输出电压为两者之差，若不同时，则输出电压为两者之和。若相对两桥臂的极性一直，输出电压为两者之和，反之则为两者之差。
电桥供电电压U 越高，输出电压U 0 越大，但是，当U 大时，电阻应变片通过的电流也大，若超过电阻应变片所允许通过的最大工作电流，传感器就会出现蠕变和零漂。基于这些原因可以合理的进行温度补偿和提高传感器的测量灵敏度。 2.1.4.2 非线性误差及温度补偿
由式（2.8）的线性关系是在应变片的参数变化很小，极ΔR 《 R 1 的情况下得出的，若应变片承受的压力太大，则上述假设不成立，电桥的输出电压应变之间成非线性关系。在在这种情况下，用按线性关系刻度的仪表进行测量必然带来非线性误差。为了消除非线性误差，在实际应用中，常采用半桥差动或全桥差动电路，如图2.4所示，以改善非线性误差和提高输出灵敏度。
U U
(a)半桥差动电路 （b ） 全桥差动电路
图2.4 差动电桥
图2.4（a ）为半桥差动电路，在传感器这中经常使用这种方法。粘贴应变片时，使两个应变片一个受压，一个受拉。应变符号相反，工作时将两个应变片接入电桥的相邻两臂。设电桥在初始时所示平衡的，且为等臂电桥，考虑到ΔR =ΔR 1=ΔR 2 则得半桥差动电路的输出电压为
U R R
U O
O ?=
2 （2.9） 由上式可见，半桥差动电路不仅可以消除非线性误差，而且还使电桥的输出灵敏度提高了一倍，同时还能起到温度补偿的作用。如果按图2.4（b ）所示构成全桥差动电路同样考虑到 ΔR =ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4时得全桥差动电路的输出电压为
U R R
U O
O ?=
（2.10） 可见，全桥的电压灵敏度比单臂工作时的灵敏度提高了4倍非线性误差也得到了消除，同时还具有温度补偿的作用，该电路也得到了广泛的应用。
2.2 信号放大电路
2.1.2 放大器的选择
被测的非电量经传感器得到的电信号幅度很小，无法进行A/D 转换，必须对这些模拟电信号进行放大处理。为使电路简单便于调试，本设计采用三运算放大器，因为在具有较大共模电压的条件下，仪表放大器能够对很微弱的差分电压信号进行放大，并且具有很高的输入阻抗。这些特性使其受到众多应用的欢迎，广泛用于测量压力和温度的应变仪电桥接口、热电耦温度检测和各种低边、高边电流检测。
2.2.4 三运放大电路
本次设计的放大器采用了三运放，因为它具有高共模抑制比的放大电路。它由三个集成运算放大器组成，如图2.5所示。
2.5 三运放高共摸抑制比放大电路
其中A1和A2为两个性能一致(主要指输入阻抗，共模抑制比和增益)的同相输入通用集成运算放大器，构成平衡对称差动放大输入级，A3构成双端输入单端输出的输出级，用来进一步抑制A1和A2的共模信号，并适应接地负载的需要。由于每个放大器求和点的电压等于施加在各自正输入端的电压，因此，整个差分输入电压现在都呈现在RG两端。因为输入电压经过放大后（在A1 和A2的输出端）的差分电压呈现在R5，RG和R6这三只电阻上，所以差分增益可以通过仅改变RG进行调整。这种连接有另外一个优点：一旦这个减法器电路的增益用比率匹配的电阻器设定后，在改变增益时不再对电阻匹配有任何要求。如果R5 ＝R6，R1＝R3和R2 ＝R4，则VOUT = (VIN2－VIN1)(1＋2R5/RG)（R2/R1）。
由于RG两端的电压等于VIN，所以流过RG的电流等于VIN/RG，因此输入信号将通过A1 和A2 获得增益并得到放大。然而须注意的是对加到放大器输入端的共模电压在RG两端具有相同的电位，从而不会在RG上产生电流。由于没有电流流过RG（也就无电流流过R5和R6），放大器A1 和A2 将作为单位增益跟随器而工作。因此，共模信号将以单位增益通过输入缓冲器，而差分电压将按〔1＋（2 RF/RG）〕的增益系数被放大。这也就意味着该电路的共模抑制比相比与原来的差分电路增大了〔1＋（2 RF/RG）〕倍。
在理论上表明，得到所要求的前端增益（由RG来决定），而不增加共模增益和误差，即差分信号将按增益成比例增加，而共模误差则不然，所以比率〔增益（差分输入
电压）/（共模误差电压）〕将增大。因此CMR理论上直接与增益成比例增加，这是一个非常有用的特性。
最后，由于结构上的对称性，输入放大器的共模误差，如果它们跟踪，将被输出级的减法器消除。这包括诸如共模抑制随频率变换的误差。
2.3 A/D转换器
模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量。能够完成这一任务的器件称之为模数转换器，简称A/D转换器。本次设计的中A/D转换器的任务是将放大器输出的模拟信号转换位数字量进行输出。
2.3.1 A/D转换模块器件选择
目前单片机在电子产品中已得到广泛应用，许多类型的单片机内部已带有A/D转换电路，但此类单片机会比无A/D转换功能的单片机在价格上高几元甚至很多，我们采用一个普通的单片机加上一个A/D转换器，实现A/D转换的功能，这里A/D转换器可选ADC0832、ADC0809等；串行和并行接口模式是A/D转换器诸多分类中的一种，但却是应用中器件选择的一个重要指标。在同样的转换分辨率及转换速度的前提下，不同的接口方式会对电路结构及采用周期产生影响。对A/D转换器的选择我们通过比较ADC0809和ADC0832来决定。这两个转换器都是常见的A/D转换器，其中ADC0809的并行接口A/D转换器，ADC0832是串行接口A/D转换器。我们所做的设计选择ADC0832，A/D转换在单片机接口中应用广泛 ,串行 A/D转换器具有功耗低、性价比较高、芯片引脚少等特点。
2.3.2 A/D转换器的简介
在这次设计中我们A/D转换器选用两通道输入的八位ADC0832，ADC0832[3]是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变得更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。有关引脚说明如下：
? CS 片选使能，低电平芯片使能。
? CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
? CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
? GND 芯片参考0电位（地）。
? DI 数据信号输入，选择通道控制。
? DO 数据信号输出，转换数据输出。
? CLK 芯片时钟输入。
? Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。
正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。它的结构示意图如图2.6所示。
图2.6 ADC0832结构示意图
2.3.3 配置位说明
ADC0832工作时，模拟通道的选择及单端输入和差分输入的选择，都取决于输入时序的配置位。当差输入时，要分配输入通道的极性，两个输入通道的任何一个通道都可作为正极或负极。ADC0832的配置位逻辑表如表2.1所示。
表2.1的配置位逻辑表
表中“+”表示输入通道的端点为正极性；“-”表示输入端点为负极性H或L表示高、低电平。输入配置位时，高位（CH0）在前，低位（CH1 ）在后。
2.3.4 ADC0832工作时序图
当CS由高变低时，选中ADC0832 。在时钟的上升沿，DI 端的数据移入ADC0832内部的多路地址移位寄存器。在第一个时钟期间,DI为高，表示启动位，紧接着输入两位配置位。当输入启动位和配置位后，选通输入模拟通道，转换开始。转换开始后，经过一个时钟周期延接着在第一个时钟周期延迟，以使选定的通道稳定。ADC0832紧接着在第4个时钟下降沿输出转换数据。数据输出时先输出最高位（D7～D0）输出完转换结果后，又以最低位开始重新遍数据（D7～D0 ），两次发送的最低位共用。当片选CS为高时，内部所有寄存器清，输出变为高阻态。如果要再进行一次模数转换，片选必须再次从高向低跳变，后面再输入启动位和配置位。
图2.7 ADC083工作时序图
2.3.3 单片机对ADC0832的控制原理
图2.8 ADC0832与单片机的接口电路
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI 端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。其功能项见表2.2。
表2.2ADC0832的功能表
如表2.2所示，当此2位数据为“1”、“0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1作为正输入端IN+进行输入。
到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。
作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果作为由IN+与IN-输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。
2.4 单片机
随着电子技术的发展，单片机的功能将更加完善，因而单片机的应用将更加普及。它们将在智能化仪器、家电产品、工业过程控制等方面得到更广泛的应用。单片机将是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的有种微型计算机。
2.4.1 AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密
度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本，如图2.9所示。AT89C51单机为很多嵌入式控制系统提供灵活性高且廉价的方案。
图2.9 AT89C51单片机的结构示意图
2.4.2主要特性
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
寿命：1000写/擦循环
数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2.4.3 管脚说明
VCC：供电电压。
10KV 母线回路故障检测控制器软硬件设计方案 徐源 南阳理工学院电子与电气工程系 一、系统功能架构设计 根据附件一的要求,设计故障检测与控制系统架构如下: 高压支线电压送入电压互感器后获得合适的 AC 电压, 经感应电压调整器调整成两路电压,一路作为电压采集信号,一路为驱动电路和执行电路供电,为保证系统整体的稳定性和可靠性,在电压调整器上增加一个抑制峰值电压和反向电涌的抗干扰模块,采集到的电平信号经 A/D数模转换以后,送入 CPU 进行处理,当检测到电平信号的异常后,触发 CPU 的中断系统,在小于 0.1us 时间里对事件反应,先由 CPU 软件进行去抖动处理,滤除干扰信号, 然后判断出故障类型, 由 CPU 发出指令, 由调节执行电路完成高压线回路继电器的通断闭合,从而排除或正确判断故障类型。
系统信息适时通过 LED 屏幕或者 LCD 屏幕进行指示,并且延时参数等信息都可以通过面板的控制键盘进行设置,必要时可以用红外遥控器进行设置。 为保障系统的稳定运行,防止 CPU 死机,采用“看门狗”来防止软件意外的发生;为获得系统的适时故障检测信息, 采用 RTC 时钟并对系统进行适时监控, 并把故障信息存储在 8K 的 EERPOM 中去,防止掉电信息丢失,并可以适时对系统历史信息进行查询;数据通信采用 485总线和综自计算机进行通信。 此系统的自动化程度相对来说很高,功能更强大,稳定性也比较高,可以实现时时故 障显示和判断,甚至是简单故障的排除,人员的劳动强度和安全性得到有效保障,因为系统在很短时间内就可以排除故障或显示故障类型,对电力设备的安全有更大的保障。 二、故障检测控制器走线图
单片机原理及应用课程设计教学大纲 课程设计名称：单片机原理及应用课程设计编号：E1010020 课程设计学分：2.0 课程设计周（时）数：2周课程设计授课单位：测控技术及仪器指导方式: 集体辅导与个别辅导相结合课程设计适用专业：测控技术与仪器、自动化、电气工程及其自动化 课程设计教材及主要参考资料： 《单片机原理及应用》，张毅刚，高等教育出版社，2004年， 《单片机教程》，蔡惟铮编，东北大学出版社，2001年， 服务课程名称：单片机原理服务课程编号：T1010020 服务课程讲课学时：40 服务课程学分：2.5 一、课程设计教学目的及基本要求 1．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、运行模式、功能模块及应用开发方法。 2．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。 3．掌握汇编语言的设计和调试。 4. 掌握C－51语言的设计和调试。 二、课程设计内容及安排 1．掌握各种进制数的特点及其转换方法。 2．掌握MCS-51单片机的硬件结构的特点，详细了解MCS-51单片机的各种资源。 3．了解单片机的指令系统、指令格式及其意义。 4．理解中断的基本概念，了解单片机的中断响应。 5．掌握存储器的分类，熟练掌握存储器的扩展。 6．了解单片机的接口技术及其串行通讯方式。 7．编写课程设计报告，掌握汇编语言的设计和调试方法。 设计题目: 1．交通灯控制系统 实验目的：（1）学习输出口的使用方法；（2）学习延时子程序的编写；（3）交通灯的控制规律 实验要求：设计并且制作交通灯控制系统，编制控制系统监控软件；交通灯控制软件，要求以单片机为核心，P1口输出口接三只发光二极管（红绿黄）， 编写程序，使发光二极管按交通灯的控制规律点亮。 思考问题：改变延时常数，使发光二极管闪亮时间改变。红绿灯不允许同时点亮，红绿灯交换时黄灯闪烁，考虑车流量情况，改变交通灯指挥状况，单路 口/多路口情况，寻求最佳交通流量。
1.智能检测装置：主要形式：智能传感器、智能仪器、虚拟仪器和智能检测系统； 2.非电量检测：温度检测（热电式传感器，光纤温度传感器，红外测温仪，微波测温仪）压力检测（应变式压力计，压电式压力计，电容式压力计，霍尔式压力计）流量检测（电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器）物位检测（电容式液位传感器，超声波物位传感器，微波界位计）成分检测（红外线气体分析仪，半导体式气敏传感器） 3.流量检测：流量的定义为单位时间内流过管道某一截面的体积或质量，因此，流量分为体积流量和质量流量；分为：电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器；流量检测包括：○1.电磁流量计：电磁流量计是以电磁感应原理为基础的。它能检测具有一定电导率的酸碱盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒（泥浆，矿浆）的液体流量。○2.超声波流量传感器:超声波流量传感器是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。○3.光纤漩涡流量传感器:光纤漩涡流量传感器是将一根多模光纤垂直的装入管道，当液体或气体流与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率域流速有关，测出该频率就可确定液体的流速。 4.智能仪器：就是一种以微处理器为核心单元，兼有检测、判断和信息处理功能的智能化测量仪器；按实现方式划分，智能仪器有非集成智能仪器和集成智能仪器两种形式；构成：（1）.硬件：传感器、主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、标准通信接口；（2）.软件：监控程序、接口管理程序、数据处理程序；功能：具有逻辑判断、决策和统计处理功能；具有自诊断、自校正功能；具有自适应、自调整功能；具有组态功能；具有记忆、存储功能；具有数据通信功能；特点：高精度、多功能、高可靠性和高稳定性、高分辨率、高信噪比、友好的人机对话能力、良好的网络通信能力、自适应性强、高性价比；发展趋势:多功能化、智能化、微型化、网络化； 5. 非集成智能仪器：也称为微机嵌入式智能仪器，即将传统的传感器、单片机或微型计算机、模拟量输入输出通道、标准数据通信接口、人机界面和外设接口等分离部件封装在一起，组合为一个整体而构成；特点：一般为专用或多功能产品，具有小型化、便携式、低功耗、易于密封、适应恶劣环境、低成本； 6.虚拟仪器：以通用的计算机硬件和操作系统为依托，增加必要的硬件设备，通过计算机软件使其具备各种仪器的功能；由信号采集与控制单元、数据分析与处理单元、数据表达与输出单元等三大部分组成。特点：增强了传统仪器的功能、软件就是仪器、自由定义仪器，仪器开放灵活、开发费用更低，技术更新更快； 7.虚拟仪器总线：VXI总线将传统的消息基仪器和寄存器基仪器统一在同一环境下，不仅为各个仪器模块提供了定时和同步的能力，而且还提供了开放的，标准化的高速处理器总线。使用户开发虚拟仪器更为灵活，效率更高，保证了系统的稳定性和高性能。 8.现场总线：一种安装在制造和过程区域的现场设备/仪器与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、双向传输和多种分支结构的通信网络；是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。含义表现在六个方面：（1）现场通信网络与信息传输的数字化（2）现场设备的智能化与互连（3）互操作性（4）分散功能块（5）通信线供电（6）开放式互连环境；现场控制总线的特点和优势：特点：（1）1对N结构减少传输电缆、节约硬件设备（2）可靠性高（3）可控性好（4）互换性好（5）互操作性好（6）分散控制（7）统一组态；优势：（1）增强了现场级信息集成能力（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性（3）系统可靠性高、可维护性好（4）降低了系统及工程成本；现场总线通信协议一般由底层到上层可分为现场设备层、过程监控层和企业管理层三个层次。现场总线的网络拓扑结构主要有三种：（1）星状结构（2）树状结构（3）环状结构；现场总线的数据通信模式有三种:对等式、主从式、客户/服务器式。典型的现场总线:（1）CAN（控制局域网）（2）Lon Works（局域操作网）（3）Profibus（过程现场总线）（4）HART（5）FF（6）Ethernet（工业以太网）
基于LabVIEW的压力测试系统设计 【摘要】设计了压力测试系统，该系统以压力传感器、信号调理电路、数据采集卡、PC机为硬件开发平台，以图形化编程语言LabVIEW为软件开发平台，将虚拟仪器技术运用到压力测试中。结果表明，本设计各项功能运行情况良好，使工作效率和准确性都得到较大提升，同时也减少了故障率，能够有效地应用于各种通用的测试系统中。 【关键词】压力测试;LabVIEW;虚拟仪器 一、引言 压力是过程生产中四大重要参数之一，它是检测生产过程能否完全可靠正常运行的重要参数指标。目前很多传统的压力测试多采用手动方式或者是单片机来采集相关测试信息。其测试系统功能单一，开发周期长，功能难以扩展，测试精度不高[1]。应用LabVIEW虚拟仪器技术能按照客户的需求来设计仪器，方便灵活而且开发周期短。它不仅降低了仪器成本，而且提高了工作效率[2]。本文应用LabVIEW软件设计的压力测试系统，包括压力传感器、信号调理电路、数据采集与传输和计算机软件模块等。 二、压力测试系统硬件部分设计 压力测试系统的硬件由压力传感器、信号调理电路、数据采集卡及PC机等组成，压力信号的处理过程是：压力传感器把压力转换成电信号，经过调理电路，将信号放大，通过数据采集卡采集，再送入PC机进行各种处理。 1.压力传感器 压力传感器是用金属弹性体将压力转换为应变的功能元件，通过粘贴在弹性体敏感表面的电阻应变计及其以一定方式组成的电桥网络，在外加电源的激励下，实现压力、应变、电阻变化、电信号变化等转换环节的一种压力传感器[3]。此硬件系统主要利用陶瓷压力传感器AP681来测量压力信号。 2.信号调理电路设计 信号调理电路，是把模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出或其他目的的数字信号。包括零点调整电路，信号的放大、滤波、隔离电路，多路数据转换电路及电源电路。 3.数据采集卡的选择 本系统采用研华PCI-1711，该数据采集卡完全符合PCI规格Rev2.1标准。支持即插即用;有16路单端模拟输入。12位MD转换器，16路数字量输入及16
单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:压力检测系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 设计地点 : 31-505 设计时间 : 2015-12-28～2016-01-08
单片机系统 课程设计课程设计名称:压力检测系统设计 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 课程设计地点: 31-505 课程设计时间: 2015-12-28～2016-01-08 单片机系统课程设计任务书
目录 1绪论 (3) 1、1压力检测系统概述 (3) 2总体方案设计原理 (4) 2、1 基于单片机的智能压力检测的原理 (4) 2、2 压力传感器 (4) 2、2、1 压力传感器的选择 (4) 2、2、2金属电阻应变片的工作原理 (5) 2、3 A/D转换器 (5) 2、3、1 A/D转换模块器件选择 (5) 2、3、2 A/D转换器的简介 (5) 2、4单片机 (6) 2、4、1 AT89C51单片机简介 (6) 2、4、2主要特性 (7) 2、4、3 管脚说明 (7) 2、5单片机于键盘的接口技术 (8) 2、5、1 键盘功能及结构概述 (8) 2、5、2 单片机与键盘的连接 (9) 2、6 LED显示接口 (10)
2、6、1 LED显示器 (10) 2、6、2七段数码显示器 (11) 2、6、3LED数码管静态显示接口 (12) 3软件设计 (14) 3、1 A/D转换器的软件设计 (14) 3、1、1 ADC0832芯片接口程序的编写 (14) 3、2 单片机与键盘的接口程序设计 (15) 3、3 LED数码管显示程序设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录A (19) 附录B (20) 1绪论 1、1压力检测系统概述 压力就是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制就是保证生产与设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计就是基于AT89C51单片机的测量与显示。就是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A／D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据与命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果就是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。
《单片机原理与应用》课程设计题目 1．基于单片机的电子秒表 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，两个按键，三位数码管显示，打开电源开关后显示8，每秒循环左移一位，即□□8—>□8□—>8□□—>□□8—>…，按A键开始计时，实时显示所经历的时间，按B键停止计时并显示从开始到当前时刻的时间，要求精确到0.1秒，量程为0～99.9秒。 要求按键输入采用中断方式，按键A接INT0，按键B接INT1。 2．智能电动百叶窗 本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计，一个电源开关，用一台直流电机控制百叶窗叶片的旋转（正转/反转），用一个光敏电阻传感器测量室内光强度，并用两位数码管显示测量结果，设置三个按键：手动/自动切换、手动正转和手动反转，用一个发光二极管显示手动/自动状态，自动状态时二极管亮。 设置两个极限位置保护行程开关，用于保护百叶窗叶片：当正转到极限位置压下行程开关时，电机停止正转，但还可以反转；当反转到极限位置压下行程开关时，电机停止反转，但还可以正转。 按键输入采用中断方式，按键中断请求信号接INT0. 单片机根据设定光强S1和S2（S2 > S1）和实测光强P控制电机M的动作：当P<=S1时，控制M正转以增加进光量； 当P>S2时，控制M反转以减少进光量； 当S1 现代检测技术综合设计报告 课程设计题目：基于虚拟仪器的压力测量系统 学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气12-1 姓名：杨育新学号 12401170103 同组者姓名： 指导教师：黄晶 日期：2014.06.09～2014.06.20 目录 一、任务书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 二、总体设计方案 2.1 现代测控技术发展概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 2.2 自动检测系统的原理框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 三、压力传感器 3.1 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.2 工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.3 工作特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 四、硬件设计 4.1 应变片的测量转换电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 4.2 电桥的放大电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 4.3 压力测量的总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 五、Labview软件设计 5.1 程序流程图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 5.2 前面板的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 5.3 实验框图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 六、调试情况及结论 6.1 程序的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.2 实验结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 七、课程设计心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日 电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日 课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计 目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献 第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、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。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解 本次设计题目是光照强度自动检测显示系统设计，既然是系统设计，我们可以将其分解为模块，把复杂问题简单化。 数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。 测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。 显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。 二、设计任务要求： 设计一个光照强度自动检测、显示、（报警）系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强） 1、方案的设计 根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型； 1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出； 2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计； 3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计； 4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）； 5）设计结束后，进行仿真调试。 2、仿真调试方案 利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性； 给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。 3、完成课程设计报告。 三、设计所需基础知识及工具 1、基础知识 电路理论中电阻电路的分析、模拟电子线路中运算放大器、 比较器、功率放大器等知识，数字电子线路中开关特性及数 字信号等知识，传感器技术中的光电传感器原理及应用、测 量电路等部分知识。 2、设计工具 电子电路EDA仿真软件：Multisim 电子线路设计软件：Protel99SE。 单片机原理与接口技术课程设计题目汇总 说明：为便于同学提前探讨开发思路，特将本课程设计的可选题目发给大家。 每个同学可以在以下题目中选一题要求：课程设计考核内容包括：源程序；设计报告文档基于单片机的电子时钟设计设计内容：1、用LCD液晶作为显示设备（30分） 2、可以分别设定小时，分钟和秒，复位后时间为：00: 00：00 （30 分） 3、能实现日期的设置，年、月、日（30分） 4、其他创新内容（10分）如：闹钟功能；显示星期；整点音乐报时等。 图示： 2010-04-09 MON 11:06:42 基于单片机的交通灯显示系统（一） 设计内容：1、东西方向、南北方向均有红、黄、绿三种信号灯；（30 分） 2、带紧急制动按钮，按钮按下，所有方向亮红灯；再次按下，恢复正常显 示（20分） 3、夜间模式按钮按下，所有方向显示黄灯闪烁（20分） 4、实时提醒绿灯亮的剩余时间（30分）图示： 基于单片机的交通灯显示系统（二） 设计内容：1、东西干道和南北干道的通行分左行、右行、直行，其中左行、右行固定15秒；直行固定30秒（40分） 2、信号灯分绿灯（3种）、红灯、黄灯，每次绿灯换红灯时，黄灯亮3秒 钟。（30分） 3、东西干道和南北干道交替控制，每次干道绿灯交替时，有 3 秒钟所有干道的交通灯都是黄灯闪烁3秒钟，提示已经进入路口的车辆迅速通过。（30分） 4、其他创新内容。（10分） 图示: 四、基于单片机的波形发生器设计 设计内容：1、设计一款能产生3种以上波形的波形发生器（30分） 2、设计波形选择按钮（采用3个独立按键）（10分） 3、点阵显示波形图案（20分） 4、能同时输出两种波形（30分） 5、显示频率（10分） 图示： 五、基于单片机的LED点阵广告牌设计 设计内容：1、能显示不同字符、图形的LED点阵广告牌（30分） 2、用独立按键控制不同字符的切换效果（如闪烁、静止、平移）（30 分） 3、可通过串口从电脑下载更新需要显示的字符（30分） 4、其他创新功能（10分） 图示：略 六、基于单片机的篮球计分器设计 设计内容：1、设计LCD显示篮球比分牌（30分） 2、通过加分按钮可以给A队或B队加分（20分） 3、设计对调功能，A队和B队分数互换，意味着中场交换场地。（20 分） 4、显示比赛倒计时功能（20分） 5、创新内容：如显示第几小节（10分） 显示： A 083: B 079 4th Period 10:25 毕业设计任务书 一、题目 智能压力传感器系统设计 二、指导思想和目的要求 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 1.培养学生综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能，提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、深化所学的知识与技能； 2. 培养学生建立正确的科学思想，培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风； 3.培养学生调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，锻炼学生的科研工作能力和培养学生的团结合作攻关能力。 三、主要技术指标 本设计主要设计一个智能压力传感器的设计，要求如下： 被测介质：气体、液体及蒸气 量程：0Pa～500pa 综合精度：±0.25%FS 供电：24V Dc（12～36VDC） 介质温度：-20～150℃ 环境温度：-20～85℃ 过载能力：150%FS 响应时间：≤10mS 稳定性：≤±0.15%FS/年 能实时显示目标压力值和保存参数，并能和上位机进行通信，并具有较强的抗干扰能力。 所需要完成的工作： 1.系统地掌握控制器的开发设计过程，相关的电子技术和传感器技术等，进行设计任务和功能的描述； 2.进行系统设计方案的论证和总体设计； 3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划，分别进行系统的硬件设计和软件设计； 4.进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 5.查阅到15篇以上与题目相关的文献，按要求格式独立撰写不少于15000字的设计说明书及1.5万（或翻译成中文后至少在3000字以上）字符以上的英文翻译。 四、进度和要求 第01周----第02周：查阅相关资料，并完成英文翻译； 第03周----第04周：进行市场调查，给出系统详细的设计任务和功能，进行系统设计方案的论证和总体设计； 第05周----第07周：完成硬件电路设计，并用PROTEL画出硬件电路图； 第08周----第10周：完成软件模块设计与调试； 第11周----第12周：进行硬件调试，软件调试和软硬件的联调； 第13周----第14周：撰写毕业设计论文； 五、主要参考书及参考资料 1. 单片机原理及应用，张鑫等，电子工业出版社 2. MCS51单片机应用设计，张毅刚等，哈尔滨工业大学 3. MCS51系列单片机实用接口技术，李华等，北京航天航空大学 4. PROTEL2004电路原理图及PCB设计，清源科技，机械工业出版社 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究，曹卫芳，山东科技大 学，2005．5 6. 单片机应用技术选编，何立民，北京航空航天大学出版社，2000 7. 检测技术与系统设计，张靖等，中国电力出版社，2001 题目：基于单片机的智能压力检 测系统的设计 基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示； Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then 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 finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor; 基于L a b v i e w的压力测 试系统 The latest revision on November 22, 2020 现代检测技术综合设计报告 课程设计题目：基于虚拟仪器的压力测量系统 学院名称：电子与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气12-1 姓名：杨育新学号 同组者姓名： 指导教师：黄晶 日期：～ 目录 一、任务 书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 二、总体设计方案 2.1 现代测控技术发展概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 2.2 自动检测系统的原理框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 三、压力传感器 3.1 传感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.2 工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 3.3 工作特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 四、硬件设计 4.1 应变片的测量转换电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 4.2 电桥的放大电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 4.3 压力测量的总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 五、Labview软件设计 5.1 程序流程图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 5.2 前面板的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 5.3 实验框图的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．8六、调试情况及结论 6.1 程序的调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 6.2 实验结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．14七、课程设计心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 参考资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 密级： NANCHANG UNIVERSITY 学士学位论文 THESIS OF BACHELOR （2009—2013年） 题目智能化压力传感器的设计 学院：环化学院系测控系 专业班级：测控技术与仪器093班 学生姓名：钟刚学号： 5801209114 指导教师：刘诚职称：讲师 起讫日期： 2013.3.15—2013.6.6 南昌大学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期： 导师签名：日期： 传感器及转换器形成系统的“前端”，没有它，许多现代化的电子系统都无法正常工作。传感器已广泛的应用于工业控制系统和能源工业装置当中（如石油和天然气的生产、配电工业）。它们也是制造录音机和录像机这些原始设备产品的重要内在组成部分。大多数这些数字电子系统之所以具有普遍性和强大优势是得益于传感器广泛应用于这些电子电路中。 本课题将深入研究智能压力传感器系统理论及其在压力测试方面的应用，对新型智能压力传感器系统的智能化功能、智能化软件和硬件配置进行全面的设计。提出了一种差动电容式传感器的前置电路,基于电容/ 电压转换的原理,对微小电容变化量进行测量。电路输出的直流电压与差动电容变化量成线性关系,且能对偏差电容和电路的漂移进行自动补偿。 完善智能化软件，实现温度补偿、自动校准、总线数字通讯、自动增益控制等多种智能化特性，使智能化程度尽可能的提高。 关键词：传感器；压力；智能化。 网吧系统压力测试方案文档修改历史 目录 1.文档介绍 (3) 1.1.测试目的 (3) 1.2.读者对象 (3) 1.3.参考资料 (3) 1.4.术语与解释 (3) 2.测试环境 (3) 2.1.测试环境 (4) 2.2.测试工具 (4) 3.测试需求 (5) 3.1.测试功能点 (5) 3.2.性能需求 (5) 4.准备工作 (5) 4.1 并发用户数计算 (6) 4.2 业务分配 (7) 4.3 脚本和环境 (7) 5.测试完成准则 (7) 6.测试风险 (8) 7.测试设计策略 (8) 7.1.组合测试用例策略 (8) 7.2.测试执行策略 (8) 8.业务模型 (9) 8.1场景启用模式 (9) 8.2 测试目标 (9) 8.3 场景设计 (9) 9.测试报告输出 (12) 1.文档介绍 1.1.测试目的 本次压力测试的目的是检测网吧系统的核心业务的性能情况。为了保证后期在业务量不断增长的情况下系统后能够稳定运行，需要对核心业务场景的压力情况有充分了解。因此，希望在模拟生产环境的情况下，模拟用户并发数，对系统核心业务进行压力测试，收集相应的系统参数，并最终作为系统稳定运行的依据，同时为系统调优提供指导。 编写本方案的目的是指导本次性能测试有序的进行，相关人员了解本次压力测试。1.2.读者对象 本方案的预期读者是：项目负责人、测试人员和其他相关人员。 1.3.参考资料 1.4.术语与解释 ?系统用户数：使用该系统的总用户数； ?同时在线用户数：在一定的时间范围内，最大的同时在线用户数； 2.测试环境 模拟客户使用环境（最好模拟客户实际使用的配置环境）。具体如下： 《单片机原理及应用课程设计》教学大纲 适用专业：电子信息科学与技术 学时：一周学分： 课程编号：课程类别：专业课 开课单位：信息工程学院编写人：李丹 一、课程设计目的和要求 1、设计目的 通过课程设计，可将所学过的电子技术、模/数转换技术、传感器技术、单片机技术及智能仪器等知识综合串联起来，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的标定等这一完整的实验过程，培养学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，从而培养和提高学生的独立工作能力及解决实际问题的能力，为毕业设计和以后的工作打下一个良好的基础。 2、设计要求 a．了解并掌握单片机的原理、结构、指令、运行模式、功能模块及应用开发方法。 b．提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。 c．掌握汇编语言的设计和调试。 二、课程设计方式 集体辅导与个别辅导相结合 三、课程设计内容 1．课程设计课题及要求 A类题目：（此类题目主要在“THGMZ-3型单片机·微机·CPLD·FPGA·网络接口开发综合实验装置”上完成） 题目1：V/F转换模块设计 设计任务：调试F/V变换电路 设计要求： 1）测量Vin和Fout，画出V/F线。 2）Fout接入8051的INT0或INT1，编程由单片机完成测量及显示项目 参考资料：见附件1。 题目2：F/V转换模块设计 设计任务：调试F/V变换电路 设计要求： 1）测量Fin和Vout，画出F/V线。 2）Fin接单片机I/O口，编程由单片机产生频率信号。 参考资料：见附件1。 油井防喷器计算机智能压力测试系统IPT-2000A V3.0通用技术方案 （液密封部分） 保定市合力综合技术有限公司 前言 油井防喷器计算机智能压力测试系统IPT-2000A V3.0可以完成井控设备检测系统中的所有压力测试功能。 此系统由保定市合力综合技术有限公司（原名保定市合力综合技术研究所）在1998年首家开发研制成功，并成功地用于华北石油第二机械厂的出厂检验，从此把井控检测系统由单板机时代推向工控计算机时代。 我公司为适应客户的需求，通过不断的硬件改进和软件升级，系统性能日臻完善,现在油井防喷器计算机智能压力测试系统软件已升级到V3.0+版本。 2000年，我公司率先把系统集成技术用于油井防喷器计算机智能压力测试系统的建设。以其先进的设计思想，一切为客户着想的经营理念赢得了石油系统中大量的客户，市场占有率遥遥领先，并以其先进的技术独领风骚。 由于每位客户的现状不同，设备配置千差万别，我们有心为客户按照系统集成的技术思路提供一套压力测试系统方案，但很难适用于所有客户，为此我们提供一套通用技术方案，供广大用户了解系统整体概况，明确设计思路，以便我们能够更好地沟通交流，更好地利用系统集成的方法建设压力测试系统，实现在最短的时间内、最低的投入情况下达到最佳的效果。 目录 1概述 2 系统设计 2.1 系统总体设计 2.2子系统组成及功能 2.2.1试压检测控制子系统 2.2.2加压控制子系统： 2.2.3电—气/液控制子系统 2.2.4工业电视监视子系统 2.2.5 试压及控制软件系统 3 系统特点 3. 1数据采集快速准确 3. 2试压过程自动化程度高 3.3控制方式灵活 3.4超压保护 3.5各种设备集中控制 3.6监视图像清晰 3.7对讲系统 3.8网络功能 3.9 安全措施齐全 3.10 控制软件 3.11试压过程符合相关标准 4方案实施步骤和要求 5 系统设备明细 6 附件 6.1计算机智能压力测试系统IPT-2000A V3.0+设备外形图 6.2 软件产品测试报告和登记证书基于Labview的压力测试系统
基于单片机的压力检测系统设计
1222222222222光照强度自动检测显示系统设计.
单片机课程设计题目汇总(全)
毕业设计---智能压力传感器系统设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计—-毕业论文设计
基于Labview的压力测试系统
智能压力传感器的设计
系统压力测试方案
单片机课程设计大纲
通用液密技术方案-油井防喷器计算机智能压力测试系统IPT
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