基于压力传感器的气压检测仪-论文

基于单片机的数字气压计的设计与实现学生：指导教师:内容摘要：数字气压计的重要组成部分是压敏元件。

压敏元件可以将数字气压计需要测量的气压转化成为一种电流或者是一种电压信号。

此时形成的电流或者电压信号具有容易传输、容易检测的特点.之后,经过后续电路处理这种电流或者是电压信号，它就可以显示在数字气压计的屏幕上.这就是数字气压计的电流传输、处理、显示与读数过程。

在数字气压计中，气压传感器起着决定性的作用。

数字气压计的设计与实现是一个复杂而繁琐的过程。

它的设计需要硬件与软件二者相结合，再经过系统的仿真调试得以实现。

气压传感器起着关键性、决定性的作用。

本设计中我们将采用型号为MPX4105的传感器。

通过此型号的传感器测出相对应的具有模拟性的电压值，之后通过电压/频率（V/F）变换手段将其电压值输入到单片机进行处理,显示出相对应的气压值.本设计的总体目标是将大学三年多所学的专业知识运用到实践当中去.在这次设计中可以实现数字气压计系统的所有特性。

关键词：压敏元件数字气压计单片机气压传感器The Design and Implementation of Digital Barometer Base onSingle Chip MicrocomputerAbstract: Digital barometer is a device that makes full use of pressure sensitive components，which can make the tested pressure change into current or voltage signal easily。

At the same time,pressure sensors is the core component for barometer.The ariticle introduces a excellent way that illustrated digital precision barometer can obtain the function of soft and hardware at the same time.The air pressure via MPX4105 which achieving the value of analong voltage，and the signal is converted by V/F converter，then coped with SCM。

压力传感器论文班级：电子092姓名：李志华学号：2009131018指导教师：齐怀琴--------------------------可以编辑的精品文档，你值得拥有，下载后想怎么改就怎么改---------------------------摘要随着计算机技术的不断发展，信息处理技术也在不断发展完善。

但作为提供信息的传感器，它的发展相对于计算机的信息处理功能来说就落后了。

这使得自动检测技术受到影响，而检测技术是人类认识世界和改造科技不可少的重要手段压电式压力传感器原理基于压电效应。

压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。

当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。

当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。

膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。

压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。

这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。

现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。

关键字：零点漂移，灵敏度温漂，压力传感器--------------------------可以编辑的精品文档，你值得拥有，下载后想怎么改就怎么改---------------------------引言：传感器技术在当代科技领域中占有十分重要的地位，是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，在国外各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键。

从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高打捞技术之首，美国等西方国家也将传感器的基本知识列为国家科技和国防技术发展的重点内容。

气压传感器电路设计论文1压阻式气压传感器1．1气压传感器的结构设计压阻效应于1865年由LordKelvin首先发现，现在这个原理广泛应用于传感器原理中。

当传感器薄膜结构上的压敏电阻受到外界压力作用时会产生形变，使电阻率发生变化从而引起电信号的改变，这就是压阻式压力传感器的工作原理。

由此可见，压敏电阻的变化与受到的压力大小和压阻系数有关。

本文中的气压传感器是基于硅的压阻效应设计的，制备的气压传感器芯片结构截面图。

传感器结构由一个单晶硅弹性薄膜和集成在膜上的4个压敏电阻组成，4个电阻形成了惠斯通电桥结构，当有气压作用在弹性膜上时电桥会产生一个与所施加压力成线性比例关系的电压输出信号。

1．2气压传感器制作工艺流程整个流程主要是采用硅表面微加工工艺。

与传统的压阻式压力传感器的加工方法相比，该工艺流程采用了外延单晶硅硅膜的工艺进行真空腔密封，这种方法可以克服传统的湿法刻蚀工艺的缺点，加工出的单晶硅膜具有很好的机械性能。

①首先，对硅衬底采用各向异性干法刻蚀，刻蚀出一道道约5μm深的浅槽。

然后采用各向同性干法刻蚀，使浅槽下方形成一个连通的腔。

②采用外延工艺，在衬底上进行单晶硅外延，并利用外延的硅材料将浅槽完全封住，从而在下面形成一个接近真空的密封腔。

外延工艺如下:温度为1135℃，采用的是H2，PH3等气体，外延时的真空度为80torr。

③在对外延硅层的局部区域进行小剂量硼离子注入。

该部工艺主要是为了制作压敏电阻，压敏电阻主要位于膜四边的中央。

④对局部区域进行大剂量硼离子注入。

该步工艺主要是要实现压敏电阻条之间的欧姆连接，并为压敏电阻的引出做准备。

⑤在硅片表面生长一层氧化层及氮化层，用作绝缘介质层。

⑥对氧化层和氮化层光刻并图形化，形成接触孔。

⑦溅射金属层并光刻图形化，形成引线及压焊块。

2测试电路设计此压阻式气压传感器，压敏电阻初始电阻值为163Ω，满量程输出电阻变化最大为9Ω，针对此微小阻值变化量，本文中设计了一款专用接口测试电路。

压力传感器的原理及应用论文摘要本论文主要介绍了压力传感器的原理、种类和主要应用。

首先，我们将介绍压力传感器的工作原理，包括压力对传感器的影响以及常见的压力传感器技术。

接下来，我们将讨论压力传感器的主要应用领域，包括工业自动化、医疗设备、汽车工业和航空航天等。

最后，我们将总结压力传感器技术的发展趋势和未来的研究方向。

引言压力传感器是一种用于测量和监测压力变化的装置。

它们在现代工业和科学领域中有着广泛的应用，从汽车工业到航空航天，从医疗设备到环境监测等。

本论文旨在介绍压力传感器的原理和应用，以便读者对该领域有更深入的了解。

压力传感器的工作原理压力传感器是利用一系列物理或机械效应来测量压力的设备。

以下是一些常见的压力传感器原理：1.电阻式压力传感器：电阻式压力传感器利用压力对电阻值的影响来测量压力。

当压力施加在敏感元件上时，电阻值会发生变化，通过测量电阻值的变化，可以确定压力的大小。

2.压力传感器基于微机电系统（MEMS）的原理：这种压力传感器使用微小的机械结构和敏感元件来测量压力变化。

当压力施加在微机械结构上时，结构的变形将导致电信号的变化，通过测量电信号的变化，可以确定压力的大小。

3.压电式压力传感器：压电式压力传感器利用压电效应来测量压力变化。

当压力施加在压电元件上时，它们会产生电荷积累，通过测量电荷的变化，可以确定压力的大小。

压力传感器的种类根据测量范围和应用需求的不同，压力传感器可以分为多个种类。

以下是几种常见的压力传感器类型：1.绝对压力传感器：绝对压力传感器可以测量相对于真空的绝对压力。

它们通常用于气象监测和高空应用等。

2.相对压力传感器：相对压力传感器可以测量相对于环境压力的相对压力。

它们通常用于工业自动化、流体控制和汽车工业等。

3.差动压力传感器：差动压力传感器可以测量两个压力之间的差异。

它们通常用于流体流量测量和液位测量等。

4.密封式压力传感器：密封式压力传感器具有高防尘和防水性能，适用于恶劣环境下的应用。

目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)第一章绪论 (4)1.1课题背景与发展 (4)1.2 本文所做的工作 (5)第二章系统总体方案设计 (6)2.1 系统基本要求 (6)2.2 系统的硬件和软件设计 (6)第三章系统硬件设计 (7)3.1 电路的总体设计 (7)3.2 单片机部分 (8)3.3 气压采集电路 (11)3.4 无线传输模块 (14)3.5 显示和报警模块 (18)3.6 按键电路模块 (20)第四章系统软件设计 (21)4.1 程序的总体设计 (21)4.2 BMP085的设计 (22)4.3 LCD1602显示设计 (23)4.4 按键程序 (24)4.5 报警程序 (24)第五章系统调试与分析 (25)5.1 系统调试 (25)5.2 测试结果及其分析 (26)第六章总结 (28)参考文献致谢附录摘要针对气压监测并实现无线传输这一问题，本文设计了一个以单片机为基础的气压检测系统，详细介绍气压监测系统的原理和系统的结构组成，其中包括信号输入模块、无线信号传输和接收模块、显示报警模块这三方面。

传感器模块集成了半导体压力传感器、AD 转换、作为温度补偿的E²PROM、I²C总线接口。

利用压力传感器来测量大气压的数值，再将测得的数值经由无线收发模块将压力值发送到中央接收器模块上，然后把接收到的气压数据在显示屏上显示。

当气压高于预设的上限或低于预设的下限时，系统会通过蜂鸣器自动报警。

其中本文用的无线数据传输系统是由52单片机的最小系统和nRF24L01无线射频收发器件构成，该系统可以实现数据的短距离无线传送，这一传输方式具有安全高效，价格便宜，设计简单，便于携带等优点。

本次设计能够实时高效地传输气压值，并进行数据的显示与报警。

关键词：52单片机，无线传输，LCD液晶显示屏，蜂鸣器作者：张琦指导教师：吴文明AbstractAiming at the problem of atmospheric monitoring and wireless transmission function, this paper introduces the design of a microcontroller-based atmospheric monitoring system. Detailed introduced the composition principle and the system pressure monitoring system, including sensor signal input module, wireless signal transmission and receive module, display alarm system design. Its working principle is: to direct measurements of atmospheric pressure by using a semiconductor pressure sensor , and then transmits the pressure information through a wireless transmitter to a central receiver module ,Then the received pressure data displayed on the display screen.When the pressure is higher than the preset upper limit or lower than the preset lower limit, the system will automatically alarm through the buzzer .Wireless data transmission system which is used in this paper is composed of the 52 single-chip microcopmputer minimum system and nRF24L01 wireless RF transceiver devices, which can realize the safe and efficient wireless data transmission in short distance ,comparing with other transmission modes,such as: FM radio, compared, GPRS, Bluetooth, infrared, etc., this system has the advantages of cheap, simple design, easy to carry.Keywords: 52 microcontroller，Wireless transmission, LCD liquid crystal display, buzzerWritten by: Zhang QiSupervised by:Wu WenMing前言随着社会的进步，人类文明的逐步发展，人们越来越关注个人健康和环境给人类健康带来的影响。

智能制造Digital Space P .207图3 轮胎受摩擦力示意图可设单个轮胎的形变量为ΔS，由三角函数可计算得：ΔS=r 2（β-sin2β）再由胡可定理计算地面与轮胎的挤压力，设轮胎的劲度系数为k ：F=kΔS= kr 2（β-sin2β）然后便可由之前的公式计算滑动摩擦力，设轮胎的滑动摩擦系数为μ2：f=μ2F=μ2 kr 2（β-sin2β）此为单个轮胎的滑动摩擦力，那么便设轮胎数为n （绝大多数汽车的轮胎都是四个，此处取n=4来研究）可计算得：f2=μ24kr–（β-sin2β）其中f2即为滑动摩擦力注：上式中的4kΔS 不等于mg，甚至要远小于mg，否则f2就变成主要的摩擦力，而汽车的行驶也会变得寸步难行。

综上情况，汽车在行驶过程中受到的摩擦力f=f1+f2=μ1（mg+v02d2d0ρsin αcos α）+μ24kr–（β-sin2β）4.其他因素由上式可以看出，F0和f 都与挡风玻璃的角度α有关，且α越小，这两个力都会减小；与此同时，随着α的减小，汽车上下表面积差也会减小，流体浮力的作用也会变弱，汽车也就能开的更稳定。

似乎α取值越小越好。

但进一步分析，许多微小的因素又在限制着α的取值，光线的折射就是其中最大的限制。

由上图模型可知随着α的减小，ψ的偏折会越来越明显。

由折射定律可计算，设空气的折射率为n1，玻璃的折射率为n2：n1= n2sinψ故可知随着α的减小，车内的前方视野高度就越窄。

可以知道，α并不是越小越好。

据不完全调查，汽车的挡风玻璃倾斜角α的值一般在35°~47°之间。

这也是综合以上所有情况的最佳角度。

三.小结由以上情况来看，挡风玻璃倾斜度对汽车的风阻有一定影响，当汽车行驶时受到的阻力大小约为：F= v02d2d0ρ（1+sin 2α）+μ1（mg+v02d2d0ρsinαcosα）+μ24kr 2（β-sin2β），其中，挡风玻璃的倾斜度最佳取值范围为35°<α<47°。

毕业设计论文基于单片机的大气压检测系统的设计摘要：本系统是以MCS-51单片机为检测中心的大气压检测系统。

其总体设计是围绕低成本、模块化、微型化的特点展开的。

在硬件选择方面, 选择性价比高的AT89系列单片机、MPX4115压力传感器、ADC0832模数转换器、四位一体共阳七段式数码管显示器；在软件方面, 采用了功能模块化;源程序由C语言编写，经过KeilμVision软件编译，将hex文件烧录到芯片中。

为了降低整个系统的成本, 在满足性能要求的前提下, 选择低成本元器件, 简化系统设计。

同时，抗干扰能力强、微型化、微功耗等特点。

关键词：大气压检测；MPX4115；ADC0832；C语言程序引言近年来，随着微型计算机的不断发展，它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。

随着科学技术的迅猛发展，生产力水平迅速提升，单片机性能不断提高，价格不断降低，技术日趋成熟，单片机广泛的应用于人们生活的多个领域，这些东西都离不开单片机，例如导弹的导航装置，工业自动化过程的实时控制和数据处理，计算机的数据传输以及网络通讯，各种智能IC卡、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及电子琴、电子宠物等等，而基于单片机的大气压检测装置也是这类采用了单片机的电子产品。

若使用数字电路完成该设计，那么所设计的电路就会变得十分复杂，大概需要很多片数字集成块，它的功能的实现主要是依赖于数字电路的各个功能模块的组合，价格相对来说比较高，从而成本会提高，并且焊接的过程也比较复杂。

在本次设计中之所以采用单片机制作，是因为单片机功能的实现主要是通过软件编程来完成的，同时也使硬件电路简单化，并且其成本也有所降低。

本次设计的压力检测装置是通过压力传感器将检测到的压力信号装换为电信号，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，再通过数码管显示输出。