一种压力检测系统设计与实现
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基于LabVIEW的压力测试系统设计作者:李豪帅王高来源:《电子世界》2014年第19期【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。
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.....................................12.2 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.............................................23.2 工作原理.................................................23.3 工作特性.................................................3四、硬件设计4.1 应变片的测量转换电路.....................................34.2 电桥的放大电路...........................................44.3 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..........................................65.2 前面板的设计.............................................65.3 实验框图的设计...........................................8六、调试情况及结论6.1 程序的调试..............................................126.2 实验结论................................................14七、课程设计心得体会.......................................14参考资料.....................................................14一、任务书用虚拟仪器Labview软件来编写压力测量系统。
题目: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-chipAbstractPressure 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. Thisis 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。
学号: xxxxxxxxx 大学毕业设计(论文)(xxxx届)题目基于51单片机的压力检测系统设计学生 xxxx学院 xxxxxxxxxxxxxxxx 专业班级 xxxxxxxx校内指导教师 xxxx 专业技术职务 xxxxxx校外指导老师专业技术职务二〇xxx年六月基于51单片机的压力检测系统设计摘要:本设计借助压力传感器将压力信号转换成电信号,经过信号放大,使用高精度A/D转换器件,将模拟信号转换成数字信号,再经单片机运算处理转换成LCD液晶可以识别的信息,最后显示输出。
初始化后可以重设阈值,系统能够实现手动存储八个以内的数据,并可以查询历史记录,对存储的数据进行统计分析,并且在实时压力检测的过程中,预警电路一直监视系统的运行。
本设计根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理,设计出了测量压力传感器的硬件电路。
采用单片机设计实现,具有精度高、功能强等特点。
但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差。
本课题设计的压力检测系统具有压力测量、超重报警、压力存储及历史数据查阅和压力值数据的统计分析。
该系统的压力检测范围为0-10Kg,测量精度可以达到10g,具有高精度,低成本,易携带的特点。
采用LCD12864液晶显示测量结果,比传统压力检测系统的精确度更高和直观性更好。
另外,该系统电路简单,成本低,使用寿命长,应用范围广等优点。
关键词:压力传感器;A/D转换器;LCD12864Design of pressure detection system based on MCU 51Abstract:Using pressure sensor converts the pressure signal into electrical signal, after amplification, using high precision A/D conversion device that converts analog signals into digital signals in this design, then through single chip microcomputer processing into the information that LCD can identify, at last displaying and outputting information. After initialization the system can reset the threshold, achieve storing within eight data manually, and can query the history records, the the stored data and in the process of real-time pressure detection, early warning circuit has been monitoring the operation of the system.This paper according to the principle of zero compensation and nonlinear compensation for pressure sensor, designing measuring pressure sensor hardware. Single-chip implementation has the characteristics of high precision, strong function. Because of its stability errors still exist in the measurement. The topic functions for pressure detection system are overweight alarm, storage, statistical analysis of historical data access and pressure value. The measurement range of the system is from 0 to 10 kg, measurement accuracy can reach to 10 g. It has the advantage of high precision, low cost, easy to carry. Measurement results display with LCD 12864 , Contrast to the traditional pressure test system, it has higher accuracy and intuitive. In addition, the system circuit is simple, low cost, long service life and wide scope of application.Key words:Pressure sensor; A/D converter; LCD12864目录1 引言研究背景及意义近年来,微型计算机越来越普遍地应用于人们的日常工作、生活中。
指针式压力表自动检定系统的设计与实现发表时间:2018-08-30T14:06:22.233Z 来源:《防护工程》2018年第8期作者:史亚光[导读] 只能说压力表的精确度就关乎着工业生产的质量。
在这里是通过指针式压力表的制动检测系统来,对此认识压力表进行调节,并提高指针式压力的精确度,并以此来提高工业生产的质量。
史亚光集贤县市场监督管理检验检测中心黑龙江双鸭山 155900摘要:指针式压力表示工业生产的一个重要的设备。
所以只能说压力表的精确度就关乎着工业生产的质量。
在这里是通过指针式压力表的制动检测系统来,对此认识压力表进行调节,并提高指针式压力的精确度,并以此来提高工业生产的质量。
关键词:指针式压力表;自动检测系统;1、前言工业生产的迅猛发展,离不开科学技术的一步一步的新的提高。
工业生产有关的,各个领域里,指针式压力表的应用已变得越来越普及。
这也提高了各个领驭的生产效率。
2、仪表技术的概述无论是为了工业生产还是为了人们的生活水平的提高,或者是时代进步的发展使然,人们在使用各种工具上的精确度都得到了提高,现如今人们更加注重质量,而不是产量。
正是由于这种物质生活水平的提高,人们才有了更高一层的物质要求标准。
计算机技术也已经被广泛的应用于人们的各个生活领域。
那么仪器测量技术要求也在不断的提高,以前的仪器测量是把仪器放在,需要测量的准确位置,然后仪器才能对应的自动测量所需要的参数,那就是我们对于区测量所得到的数据。
现如今随着科技的越来越进一步的提高,仪器测量技术的工作原理也丝毫不不落后,越来越符合人们满意的标准。
从指针是仪器,慢慢的研制出了带有数字的仪表,比如说指针式压力表。
而且指针是压力表的,稳定性和可靠性,以及准确性也在不断的改进跟提高。
由于指针式压力表的数量引用了大量的微电脑和微控制器等信息技术,最终指针式压力表的产生具有体积小,抗干扰能力强的特点。
3、指针式压力表的自动检测系统概述直接说压力表的自动检测系统所具备的结构就是:图像的采集、通信技术、验证软件和自动识别算法。
基于单片机的轮胎压力检测报警器的设计与实现目录1 绪论 (1)1.1 课题的提出背景及研究意义 (1)1.1.1 课题的提出背景 (1)1.2 当前国内外相关技术的应用现状及发展趋势 (2)1.2.1 TPMS 的应用现状 (2)1.2.2 当前国内外相关技术的发展趋势 (3)2 汽车轮胎气压实时监测系统工作原理 (5)2.1 系统工作原理 (5)2.1.1 轮胎爆胎机理 (5)2.1.2 轮胎气压实时监测算法 (7)2.2 汽车轮胎气压实时监测系统方案设计 (8)2.2.1 系统方案论证 (8)2.2.2 系统设计要求 (9)2.2.3 系统方案设计 (11)3 汽车轮胎气压实时监测系统的硬件设计 (13)3.1 系统硬件设计 (13)3.2 轮胎模块设计 (13)3.2.1 核心微控制器 MC68HC908RF2 (14)3.2.2 测量电路设计 (15)3.2.3 发射电路设计 (16)3.3 主机模块设计 (19)3.3.1 核心微控制器 MC68HC908KX8 (19)3.3.2 接收电路设计 (20)3.3.3 人机接口 (21)3.4 显示电路设计 (23)3.5 系统功耗设计 (24)3.6 系统硬件设计的抗干扰技术 (26)4 汽车轮胎气压实时监测系统的软件设计 (27)4.1 系统软件设计 (27)4.2 MC68HC908 系列微控制器的程序开发 (27)4.2.1 汇编程序框架结构 (28)4.2.2 汇编程序框架结构 (28)4.3 轮胎模块的软件设计 (29)4.3.1 轮胎模块的监控软件及其中断子程序 (30)4.3.2 传感器测量程序及算法 (31)4.4 数据无线收发模块的软件设计 (32)4.4.1 数据无线收发的通信协议 (33)4.4.2 数据无线发射软件设计 (34)4.4.3 数据无线接收软件设计 (34)4.5 主机模块的监控软件设计 (36)4.6 汽车轮胎气压实时检测系统软件设计的特点 (36)5 结论 (39)5.1 本文工作总结 (39)5.2 今后待研究的问题 (39)参考文献 (1)致谢 (3)1 绪论汽车时代的到来,改变的不仅仅是人们的代步方式,更有人们的生活方式乃至整个社会文化。
基于单片机的压力检测系统设计在工业生产和日常生活过程中,压力检测是一项极其重要的任务。
无论是气体、液体还是固体的压力检测,都对我们的生产和生活有着极大的影响。
因此,设计一种基于单片机的压力检测系统,具有很高的实用价值。
基于单片机的压力检测系统主要由压力传感器、信号调理电路、单片机和显示模块组成。
其中,压力传感器负责检测压力,信号调理电路负责将压力传感器的输出信号进行放大和滤波,单片机用于处理和存储数据,显示模块则用于实时显示压力值。
系统的软件部分主要负责数据的处理和传输。
单片机通过AD转换器读取压力传感器的模拟信号,然后进行数字处理,得到压力值。
通过串口将压力值传输到显示模块进行实时显示。
在基于单片机的压力检测系统中,单片机的选择至关重要。
考虑到系统的性能和成本,我们推荐使用STM32系列的单片机。
STM32系列的单片机具有处理速度快、内存容量大、价格适中等优点,非常适合用于这种压力检测系统。
压力传感器的选择直接影响到压力检测的准确性和稳定性。
本系统推荐使用硅压阻式压力传感器,这种传感器具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
显示模块用于实时显示压力值,因此要求具有显示清晰、易于观察等特点。
本系统推荐使用LED数码管作为显示模块,LED数码管具有价格低廉、易于维护等优点。
基于单片机的压力检测系统具有结构简单、操作方便、性能稳定等优点,可广泛应用于气体、液体和固体等各个领域的压力检测。
通过使用STM32系列单片机和硅压阻式压力传感器,以及LED数码管显示模块,我们可以实现高精度、高稳定性的压力检测,为工业生产和日常生活提供强有力的支持。
在现代科技领域,温度检测和控制的重要性不容忽视。
在许多应用中,如工业生产、医疗设备和环境监控等,都需要对温度进行精确、实时地监控。
为了满足这一需求,单片机被广泛应用于温度检测系统中。
本文将探讨基于单片机的温度检测系统设计的各个方面。
我们需要选择一个适合的温度检测单片机。
2020年8月第16卷第3期系统仿真技术System Simulation TechnologyAug.,2020Vol.16,No.3轮胎压力检测系统的设计与仿真梁东云,杨琳,吴晓云,孙皓楠(商洛学院电子信息与电气工程学院,陕西商洛726000)摘要:设计了一种基于单片机控制的轮胎压力检测系统,可以实现行驶中对轮胎气压的实时监测,以51单片机为主控制器,采用气压传感器作为轮胎内气压的采集端,通过A/D 转换芯片将该模拟量进行数字化,然后将数字化后的信息传至单片机进行处理,处理结果在车内的仪表盘上实时显示。
利用Proteus 软件仿真测试,结果显示系统运行安全稳定,有效地实现了对胎压的监测和报警功能。
关键词:单片机;胎压检测;TPMS ;汽车电子Design and Simulation of Tire Pressure Detection SystemLIANG Dongyun ,YANG Lin ,WU Xiaoyun ,SUN Haonan(College of Electronic Information and Electrical Engineering ,Shangluo University ,Shangluo 726000,China )Abstract :A tire pressure detection system based on single chip microcomputer is designed in this paper.It can realize real-time monitoring of tire pressure during driving.With 51MCU as the main controller and air pressure sensor as the acquisition end of air pressure inside the tire ,the analog quantity is digitized through A/D conversion chip.Then the digitized information is transmitted to the single chip microcomputer for processing ,and the processing results are displayed on the instrument panel in the car in real time.This design uses Proteus software simulation test ,the results of the system operation is safe and stable ,effectively achieve the function of tire pressure monitoring and alarm.Key words :single chip microcomputer ;tire pressure detection ;TPMS ;automotive electronics轮胎作为整个车辆的承载部分,其性能的优劣直接影响着车身稳定性和行车安全,也是导致交通事故的重要诱因之一[1-2]。
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.....................................12.2 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.............................................23.2 工作原理.................................................23.3 工作特性.................................................3四、硬件设计4.1 应变片的测量转换电路.....................................34.2 电桥的放大电路...........................................44.3 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..........................................65.2 前面板的设计.............................................65.3 实验框图的设计...........................................8六、调试情况及结论6.1 程序的调试..............................................126.2 实验结论................................................14七、课程设计心得体会.......................................14参考资料.....................................................14一、任务书用虚拟仪器Labview软件来编写压力测量系统。
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.....................................12.2 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.............................................23.2 工作原理.................................................23.3 工作特性.................................................3四、硬件设计4.1 应变片的测量转换电路.....................................34.2 电桥的放大电路...........................................44.3 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..........................................65.2 前面板的设计.............................................65.3 实验框图的设计...........................................8六、调试情况及结论6.1 程序的调试..............................................126.2 实验结论................................................14七、课程设计心得体会.......................................14参考资料.....................................................14一、任务书用虚拟仪器Labview软件来编写压力测量系统。
第28卷 第4期2021年4月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.282021 No.4基于HRT-710压力计量系统的研究与实现丁伏林(苏州市吴江区检验检测中心,江苏 苏州 215200)摘 要:介绍了应用台湾泓格HRT-710实现HART 与Modbus-RTU 的协议转换和后续压力计量系统的搭建过程。
HART 回路支持点对点和多点两种采集模式,从压力仪表的接线方式(两线内置电阻、两线外置电阻、四线外置电阻)和设备上位机配置软件HG_Tool.exe 的配置采集,详细介绍了基于HART 协议的压力计量系统的设置过程和工作模式。
经测试比较,应用HRT-710压力计量系统可以较稳定地实现工业压力仪表的数据采集和周期标定,比传统串口RS485的Modbus-RTU 采集更灵活,不受布线限制且功能稳定高效,达到了预期的设计效果。
关键词;压力;HART ;HRT-710;modbus ;计量;校准;4mA ~20mA中图分类号:TP212 文献标志码:AThe Research and Implementation of Pressure MeasurementSystem Based on HRT-710Ding Fulin(Suzhou Wujiang Inspection and Testing Center,Jiangsu,Suzhou,215200,China)Abstract:It introduces the protocol conversion between Hart and Modbus RTU using Taiwan Hongge hrt-710 and the con-struction process of subsequent pressure measurement system. Hart loop supports two acquisition modes:point-to-point and mul-ti-point. The connection mode of pressure instrument(two-wire built-in resistor, two-wire external resistor and four-wire exter-nal resistor)and the configuration software HG of the upper computer of the device are analyzed_ Tool.exe The setting process and working mode of pressure measurement system based on HART protocol are introduced in detail. Through test and comparison, the application of hrt-710 pressure measurement system can stably realize the data acquisition and periodic calibration of industrial pressure instruments, which is more flexible than Modbus RTU acquisition of traditional serial port RS485, which is not limited by wiring and has stable and efficient functions, and achieves the expected design effect.Key words:pressure;HART; HRT-710;modbus;measurement;calibration;4mA~20mADOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2021.04.003文章编号:1671-1041(2021)04-0009-04收稿日期:2020-11-23作者简介:丁伏林(1979-),男,江苏吴江人,本科,高级工程师,副主任,研究方向:计量检测技术。
一种压力检测系统的设计与实现[摘要]本文研究了一种精密数字气压计的软硬件实现方法。
此数字气压计能够实时显示所测气压值。
该方法通过气压传感器获得与大气压相对应的模拟电压值,并经过v/f变换输入到单片机进行处理,从而实时显示相应的气压值。
用本文所述的方法制成的气压计携带方便,操作简单,精确度高,完全符合设计要求。
[关键词]压力检测系统设计实现
中图分类号:tp29 文献标识码:a 文章编
号:1009-914x(2013)07-0078-01
1.引言
传统的气压测量方法有很多,例如水银气压计和机械震筒式空盒气压计,但它们的结构复杂、体积庞大、测量精度低,不便于自动遥测。
目前,气压传感器正朝着小型化、集成化、智能化、标准化的方向发展,在性能上追求高稳定性、高灵敏度、高分辨率、低功耗、宽温度范围等。
本文提出了一种基于压力传感器实现高度测量的设计方案,其系统体积小、质量轻、精度高、数据稳定、响应快、功耗低。
2.基于单片机的数字气压计的发展和应用
2.1 关于单片机
单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包
括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
2.2 单片机的特点及应用
单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。
由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等等特点。
因而在国民经济建设、军事及家用电器等各个领域均得到了广泛的应用。
按照单片机的特点,其应用可分为单机应用与多机应用。
2.3 关于气压计
气压计是利用压敏元件将待测气压直接变换为容易检测、传输的电流或电压信号,然后再经过后续电路处理并进行实时显示的一种设备。
其中的核心元件就是气压传感器,它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。
运用于气压计的气压传感器基本都是依靠不同高度时的气压变化来获取气压
值的。
3.at89c2051单片机芯片简介
对基于单片机控制的数字气压计的设计,首先应该对设计中使用到的at89c2051单片机芯片的基本结构和特征以及主要引脚有比较详细的了解。
目前世界上单片机生产厂商很多,其原理大同小异。
本章首先介绍intel公司的msc-51系列单片机基本结构,然后介绍atmel公司的at89c2051单片机芯片的特征,最后介绍at89c2051单片机芯片一些重要引脚的功能以及处理这些引脚时的注意事项。
3.1 mcs-51系列单片机基本结构
mcs-51系列单片机由3大部分组成: cpu,存储器,i/o接口
3.1.1 中央处理器cpu
中央处理器是单片机内部的核心部件,它决定了单片机的主要功能特性。
它是一个8位的中央处理器。
由运算部件、控制部件构成,其中包括振荡电路和时钟电路,其主要完成单片机的运算和控制功能。
3.1.2 单片机存储器及存储空间
存储器是单片机的又一个重要组成部分,每个存储单元对应一个地址,如256个单元共有256个地址,用两位16进制数表示,即存储器的地址(00h~ffh)。
存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息,通常用两位16进制数来表示,这就是存储器的内容。
存储器的存储单元地址和存储单元的内容是不同的两个概念,不能混淆。
3.1.3 并行输入/输出接口
mcs-51系列单片机有4个8位并行输入/输出接口;p0口、p1口、p2口和p3口,共计32根输入/输出线。
这4个接口可以并行输入或输出8位数据,也可以按位使用,即每1位均能独立作输入或输出用。
每个口虽功能有所不同。
每个口虽功能有所不同,但都具有1个锁存(即特殊功能寄存器p0~p3口)、1个输出驱动器和2个(p3口为3个)三态缓冲器。
3.2 at89c2051单片机的引脚说明
at89c2051是一个有20个引脚的芯片,引脚配置如图3-1所示。
与8051内部结构相比,at89c2051减少了两个对外端口(即p0、p2口),使它最大可能地减少了对外引脚,因而芯片尺寸有所减小。
4.系统的方案论证
当气压传感器获得与大气压相对应的模拟电压值,并经过v/f 变换输入到单片机进行处理时,可实时显示相应的气压值。
它可以实时测量气压数值,并要求携带方便,操作简单,精确度高。
当我们设计好一个实现方案之后,我们就可以将之用硬件电路实现,并进行调试。
4.1 方案设计
气压传感器用来将被测气压转换为电压信号;用v/f转换器则可把气压传感器输出的电压信号转换成具有一定频率的脉冲信号;以便用单片机接收该脉冲信号,并根据单位时间内得到的脉冲数,依据电压与频率的线性关系式计算出所对应的气压值,最后在单片机控制下由led显示出来。
4.2 方案阐述与论证
在此方案中,电路是由气压传感器、v/f转换器、单片机和led 显示电路构成。
气压传感器是利用压敏元件将待测气压直接变换为容易检测、传输的电流或电压信号,v/f则将输入电压的幅值转换成频率与输入电压幅值成正比的脉冲串。
虽然v/f本身还不能算做量化器,但加上定时器与计数器以后也可以实现a/d转换。
将数字信号输入单
片机并实现led显示。
5.电路设计
5.1 气压传感器部分电路设计
气压传感器在气压计中占据核心位置。
设计时可根据测量精度、测量范围、温度补偿、测量绝对气压值等几个性能指标来选取气压传感器。
由于该气压计显示的是绝对气压值,因而需要选取测量绝对气压值的气压传感器。
同时为了简化电路,提高稳定性和抗干扰能力,要求该气压传感器应带有温度补偿。
5.2 v/f变换器部分的电路设计
v/f器件的作用是将输入电压的幅值转换成频率与输入电压幅
值成正比的脉冲串。
虽然v/f本身还不能算做量化器,但加上定时器与计数器以后也可以实现a/d转换。
它的突出特点就是把模拟电压转换成抗干扰能力强,可远距离传送并能直接输入计算机的脉冲串,从而通过测量v/f的输出频率来实现a/d转换功能。
5.3 单片机部分设计
本气压计实现方案需使用单片机的p1口和p3口的一部分以及一个中断源、一个定时器和一个计数器。
5.4 led显示部分电路设计
发光二极管led(light emitting diode)是一种通电后能发光的半导体器件,其导电性质与普通二极管类似。
led数码显示器就是由发光二极管组合而成的一种新型显示器件,在单片机系统中应用非常普遍。
6.软件实现
通过以上设计,便可通过f来计算p的大小以得到实时的气压值。
硬件电路设计完成之后,可使用aedk5196ph仿真器的仿真环境进行仿真,并可用c51语言来编写处理程序。
实践表明,由于受温度的影响及硬件参数的限制,实时显示时稳定性较差,并且精确度不高。
而改用v/f变换信号及编程的方法实现该测量则完全克服了上述缺点。
7.结束语
该方法具有精度高、稳定性好、功能易于扩展等优点,可为仪器及电子产品设计提供一种新的思路。
但本系统还有一些不足,通过一些措施,可以使设计更加完善。
如可以采用标准电阻、电容、电感进行校对,从而提高测量精度。
参考文献
[1] 沈绍祥,胡爱华.基于单片机控制的数字气压计设计与实现《国外电子元器件》[j].2004(7),66-69.
[2] 林汉.lm331压频变换器的原理及应用[j].国外电子元器件,1999,(10)20-22.
作者简介
吴进(1980.10——),女,辽宁沈阳人,讲师,硕士,研究方向:计算机技术,主要从事计算机技术研究。