基于51单片机压力检测系统设计

2019.051概述气压计是利用压敏材料将气压变化转化成易于检测和传输的电信号,然后对电信号进行滤波、放大、通过后续电路处理,并将数据显示出来的一种测量工具。

其在观察压力变化、压力大小测量,以及对其他物理量测量等方面都有十分重要的作用。

传统的水银气压计占用空间较大、气压数据不能直接显示、灵敏度低、易损坏,测量结果受环境影响较大。

随着mems 技术和智能芯片技术的发展,气压计正朝着智能化、无线化、微型化的方向发展。

数字压力传感器的应用领域涵盖了医疗卫生、航空航天、户外作业、工矿企业等,并在人们的日常生活中也很常见,如手机、平板、手环等电子设备大部分都安装了数字气压计,给人们的生活带来了极大的便利。

2系统硬件2.1硬件总体框图本设计是基于MPX4115的数字气压计,硬件处理电路为大气压传感器模拟信号的采集、转换、处理和显示,并根据相应的软件需求设计控制程序。

气压计的硬件主要由4部分组成,分别为单片机最小系统、气压信号采集电路、ADC 转换电路和数码管显示电路。

2.2气压数据采集电路数据采集器件采用压力传感器MPX4115,其类型是硅压力传感器。

这种传感器在制造时引入了先进的微电机技术,薄膜镀金属。

工作温度范围是0℃-85℃,在此温度范围内误差不超过1.5%。

2.3气压信号转换电路ADC0832是常用的A/D 转换芯片,8位分辨率,转换时间短,是模拟量转换电路中常用的器件之一。

在本系统中,单片机所需的数字量信号是由气压传感器采集,然后交给ADC0832进行模数转换,并将转换结果传给单片机进行处理。

常用电路中,单片机与ADC0832之间采用4线制进行连接,ADC0832端的4个引脚依次采用DO、DI、CS、CLK。

但在通信过程中,单片机与ADC0832之间是单工通信,DO 引脚与DI 引脚并不需要同时使用,所以本系统中将DO 引脚和DI 引脚并联在一起进行分时使用。

CS 引脚输入高电平时,芯片禁用,ADC0832不能工作,此时其他引脚CLK、DO、DI 电平状态可任意设置。

目录、八—前 言. ................................ 1 方案论证与设计 .......................... 1.1 采用纯硬件的闭环控制系统 . ....... 1.2 采用单片机与高精度传感器结合的方式 2 电路分析 ................................ 2.1 2.22.3 单片机选择 . .............2.1.1 AT89C51 单片机特性 . 2.1.2 AT89C51 单片机管脚 . 压力传感器选择 ............ 2.2.1 ....................................A K-1C-2 . ................ 2.2.2 AK-1C-2 主要技术指标 2.2.3 ................................... A K-1C-2 电气连接 ..........2.2.4 ................................... A K-1C-2 外形 ..............温度传感器 ................ 2.3.1 K 2.3.2 K 2.3.3 K2.3.4 K 型热电偶 ............... 型热电偶测温原理 ....... 型热电偶的元件配合使用 型热电偶与MAX66751接 2.4. 放大电路 .......2.4.1 电路放大倍数2.4.2 放大电路 ... 2.5 A/D 转换电路 . 2.5.1 ADC0809 2.5.2 ADC0809 2.5.3 ADC08092.5.4 ADC08092.5.5 ADC0809 2.5.6 ADC08092.5.7 ADC0809 主要特性 .......内部逻辑结构 . ... 引脚结构 . ......... 各脚功能 . ....输入模拟量要求 . 通道选择表 ..... 应用说明 . .... 2.6 2.7 2.8 2.9 2.5.8 地址锁存器 74ls373 . . 2.5.9 引脚功能 ............ 2.5.10 ................................. A DC0809 连接图 ............数码管显示及电路 . ....... 2.6.1 八位七段数码管外形 . 2.6.2 MAX7221 介绍 ....... 按键及其电路 . .......... 2.7.1 独立式非编码键盘接口 报警电路 . ............... 电源. ..................3 单片机程序 . (1)2 2 23 3 3 34 45 56 6 6789 9 10 10 10 10 10 11 11 12 12 13 13 13 14 14 15 15 17 18 18 19 203.1 汇编语言. ..3.2C 语言. .....3.2.1 基本特性3.3温度报警系统.3.4压力报警系统. 结束语. 参考文献. ..........附录总电路图. ..... 20 202021222324 24前言随着社会的发展，温度和压力的测量及控制变得越来越重要。

51单片机毕业设计题目篇一：21、基于51单片机温湿度检测的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10设计。

2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。

4、3个按键实现温湿度上下限报警值的调节。

5、电脑USB供电6、采用C语言编程。

2、基于51单片机温湿度检测+数字钟的设计设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10设计。

2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。

4、3个按键实现温湿度上下限报警值和数字钟时分秒的调节。

5、时分秒显示6、电脑USB供电7、采用C语言编程。

3、基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10+DS1302设计。

2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。

4、3个按键实现温湿度上下限报警值和电子万年历时分秒星期年月日的调节。

5、年、月、日、时、分、秒、星期、温度、湿度显示6、电脑USB供电7、采用C语言编程。

4、基于51单片机温湿度检测+数字电压表的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+SHT10+ADC0832设计。

2、湿度范围：0-100%RH 温度：0-100摄氏度3、4个发光二级管实现报警：高温报警、低温报警、高湿度报警、低湿度报警共8种报警状态。

4、3个按键实现温湿度上下限报警值的调节。

5、电压、温度、湿度显示。

6、电压范围直流0-5伏。

（另有0-220伏）7、电脑USB供电8、采用C语言编程。

基于单片机的毕业论文题目有哪些很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣，不光是对专业的热爱，另外由于单片机是集成电路芯片，是控制整个流程最基础的环节，大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇，下面，我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目，欢迎各位借鉴。

基于单片机的毕业论文题目一：1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计2、基于单片机的超声测距系统13、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统9、基于单片机的正弦逆变电源研制10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发11、基于单片机的温湿度检测系统的设计12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究14、基于单片机的温度控制系统的研究15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现17、基于单片机的LED显示系统18、基于单片机的校园安防系统219、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现21、基于AVR单片机教学实验板的设计22、基于单片机的阀岛控制系统的研究23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究29、基于单片机的通用控制器设计与实现30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现31、Proteus在单片机教学中的应用32、基于单片机的变频变压电源设计33、基于单片机的监控系统控制部分的设计34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计335、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计基于单片机的毕业论文题目二：40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究41、单片机与Internet网络的通信应用研究42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计44、基于单片机控制的直流恒流源的设计45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究448、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计52、基于单片机的数据串口通信53、基于单片机的智能寻迹系统设计54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制55、基于单片机的微型电子琴研究与实现56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发58、基于单片机的简易餐饮管理系统的设计与实现59、基于单片机的抛物槽式太阳能集热器跟踪系统设计60、基于单片机的大棚温湿度监测报警装置的研究与开发61、基于MSP430单片机的远传智能水表的设计与实现62、采用PIC单片机的真空断路器控制器设计研究63、基于IAP15F2K61S2的移动式多功能迷你单片机开发板564、基于单片机的空调红外线编解码系统的设计和实现65、基于单片机的图形化编程平台的设计与实现66、基于PIC单片机的图像数据采集系统的设计与实现67、基于单片机的仓库温湿度智能测控系统的设计与实现68、基于单片机的助爬器控制器的设计与实现69、手机和单片机控制系统的理论与应用研究70、基于FPGA的HOST与多单片机的串行通信71、基于单片机的机车试验设备数据采集器的研究72、MCS-51单片机芯片反向解剖以及正向设计的研究73、单片机自动微灌控制器的研究、设计与应用74、基于MSP430系列单片机的微机外围电路的通用化平台研究与设计75、基于CPLD的单片机结构设计研究76、单片机模糊控制晶闸管直流调压系统的研究77、模糊控制的单片机实现研究78、单片机嵌入式TCP/IP协议的研究与实现79、基于80C196KC单片机的舞蹈机器人控制系统680、基于PC+单片机的环境风洞风速控制系统的研究基于单片机的毕业论文题目三：81、单片机嵌入TCP/IP的研究与实现82、单片机系统仿真83、基于单片机的烘炉温度自动检测系统的研究与设计84、基于智能卡的预付费煤气表应用系统85、8XC196单片机集成开发环境的研制86、基于SPCE061A单片机的语音识别系统的研究87、基于嵌入式实时操作系统和TCP/IP协议的单片机测控系统88、基于单片机的电涡流式微位移传感器测量系统的研究89、基于AVR单片机的太阳光辐照测量装置研究90、基于单片机的野外信息检测记录系统的设计91、基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计92、基于Motorola MC68HC08系列单片机演示系统的设计与实现793、基于GSM技术的超远程无线设备监控系统研究94、微机与单片机实验平台的设计与开发95、基于单片机的TCP/IP技术研究及应用96、电渣炉单片机控制系统研究与设计97、单片机控制多功能信号发生器98、基于EDA技术的兼容MCS-51单片机IP核设计99、基于单片机的嵌入式USB主机研究与实现100、基于AVR单片机的应用设计实践101、模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现102、基于单片机的直接数字频率合成（DDS）技术的应用研究103、基于单片机的机电产品控制系统开发104、基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现105、基于单片机的粮库温度监控系统设计106、基于VB的单片机虚拟实验软件的研究与开发107、基于单片机ATmega128的嵌入式工业控制器设计108、基于单片机控制的智能型金属探测器的设计8109、基于多机通信的AVR单片机高级用户板的设计与开发110、基于单片机的数字磁通门传感器111、基于单片机的光纤光栅解调仪的研制112、MCS-51单片机构建机器人的实践研究113、基于VC的单片机软件式开发平台114、八位单片机以太网接入研究与实现115、基于单片机与Internet的数控机床远程监控系统的研发116、96系列单片机仿真器研究与设计117、单片机在中、小水电站闸门监控系统中的应用118、基于单片机大棚温湿度远程监控的设计与实现119、基于单片机和GPRS实验室安全报警监控系统研究120、基于STM32单片机的高精度超声波测距系统的设计基于单片机的毕业论文题目四：121、基于单片机的语音编码系统实现9122、基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用123、基于单片机的室内环境监测系统设计124、基于51单片机的教学实验系统的设计与开发125、基于单片机的智能控制器研究与设计126、基于8051单片机的温度控制系统127、基于单片机的超低功耗智能遥控车位锁的设计与实现128、基于单片机的智能玩具电动车的设计与实现129、基于单片机电锅炉恒温控制系统的电路设计130、基于单片机控制的离子水去污消毒装置的研究与开发131、以STM8S208单片机为主控的编程器的设计与实现132、基于单片机的温室大棚环境参数自动控制系统133、基于单片机的温室数据采集系统的研究134、基于单片机的太阳能干燥温湿度检测系统的研究135、基于单片机和FPGA的高精度智能测时仪的设计136、基于PC机和单片机主从式测控系统的设计137、基于神经元芯片和单片机双处理器结构LON节点的研究10138、单片机实训课程的创新设计探讨139、AT89S52单片机实验系统的开发与应用140、基于单片机的模糊控制在节水灌溉控制系统中的实现141、基于ATmega128单片机的运动控制系统的设计与实现142、基于FPGA和单片机的CCD数据采集与处理143、基于MCS_51单片机安防系统监控主机的设计与实现144、基于单片机的超声测距仪研究与开发145、基于STC89单片机的实验教学系统146、单片机系统应用研究147、单片机在太阳能中央热水系统中的应用148、AVR单片机在试验机设备开发中的应用149、基于单片机的二维运动控制系统的研究150、基于LabVIEW和单片机的切削温度虚拟仪器的研究151、单片机编程仿真实验系统的设计与实现152、基于单片机的卫星天线自动定位控制系统开发与研究153、MC9S12系列单片机程序下载系统的设计与实现11154、基于单片机控制的电动机保护器设计155、基于MSP430单片机的多路信号采集与无线传输系统的设计156、基于C51系列单片机LED驱动电源设计157、基于Synopsys的8051单片机IP核的设计158、基于单片机的大棚温湿度远程监测系统的设计159、基于单片机的室内无线环境监测系统设计与应用160、单片机控制的步进电机文检系统基于单片机的毕业论文题目五：161、基于飞思卡尔单片机的智能车及其调试系统设计162、基于单片机控制的金属探测器设计163、基于单片机的场地分类仪设计164、基于单片机的温湿度控制系统的设计165、基于AVR单片机的教学实验系统的设计与开发166、单片机温度测量和控制系统的设计与实现12167、基于LabVIEW和单片机的太阳自动跟踪监控系统168、基于AVR高速单片机的以太网络终端设计169、基于AT89C52单片机温度控制系统的设计170、基于PC机与单片机的分布式禽舍环境监控系统研究171、基于单片机的昆虫加热板温度测控系统设计172、基于单片机平台下的语音识别技术应用方式研究173、基于单片机的家庭智能防火防盗系统174、基于AVR单片机的空气净化器控制系统的硬件设计与实现175、基于单片机的语音识别系统设计及实现176、基于单片机的智能物料搬运控制系统研究177、基于单片机和PC串口通信的温度采集系统设计178、基于单片机的智能家居系统的研究179、基于“教师主导-学生主体”教学模式下的单片机教学策略研究180、单片机模糊PID控制双闭环直流调速系统研究181、基于PROTEUS的单片机仿真实验系统研究及应用182、停车场引导系统的研究与实践13183、基于单片机的温度检测系统的研究与实现184、基于IAP15F2K61S2单片机实验系统的设计185、基于AT89C51单片机的LED点阵显示系统设计186、基于ATmega128单片机的空气净化器控制系统设计与研究187、基于AT89C52单片机的智能微喷灌控制系统设计188、基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统189、基于单片机的轮式机器人设计190、基于单片机的LED显示屏系统设计与PROTEUS仿真191、基于STC单片机的智能温湿度控制器的设计与实现192、基于Simulink与AVR单片机的多接口音频系统的仿真与构建193、基于单片机的定时温控系统设计与研究194、基于单片机的100kV高压直流电源的研制195、基于单片机的LED智能照明驱动及控制系统196、基于虚拟仪器的单片机实验平台开发197、基于行动导向的中职机电专业《单片机》课程教学研究198、USB接口打印机的单片机控制系统开发14199、基于多核心板互换的单片机实训教学系统的设计200、基于单片机的传感器综合电路的设计15。

硬件系统结构
软件系统结构
研究的方法及过程
第1步，采用文献研究法，本设计将通过 文献研究法是根据本设计研究目的或课题， 通过调查文献来获得资料，从而全面地、正 确地了解掌握所要研究问题。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，完成设计任务和功能的描述。
第2步，研究文献后结合本设计的研究目 的、研究提纲，提出设计。通过实验法根据 研究的需要，借助计算机和各种方法技术， 减少或消除各种可能影响结果的无关因素的 干扰。完成系统设计方案的论证和总体设计。
1.传感器的选型
• 压力传感器的选择是本设计成功的关键要 素之一。所选压力传感器应具有体积小、 动态响应快、测量精度和灵敏度高、使用 简便等优点。用压力传感器检测压力, 可以 选用硅压力传感器。压力传感器内部最好 是采用了温度补偿措施，温度漂移要小， 适应环境温度范围要大。量程漂移和零点 漂移要尽可能小，必要时可采取一定的措 施进行补偿。传感器的线性特性应比较理 想
• 主体程序：实现系统主体功能。中断服务子程序 则需要完成以下功能：1）配合定时器确定数据采 样周期与时钟输出；2）进行数据采样、存储；3） 对采样所得数据进行预处理然后交给主程序。
4.系统测试环境
• 设计的压力检测系统是基于应用的。所以， 检验系统的方式时，要将产生的电动势信 号送到单片机之前,必须要经过滤波、放大 和信号处理。在高噪声环境中，要考虑采 取接地，敏感器件噪声屏蔽和使用屏蔽导 线等措施。
研究目标和任务
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。

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)07-0078-011.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。

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 statistic analysis 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目录摘要 (I)Abstract (III)目录 (III)1 引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 压力检测系统的研究现状 (1)1.3 课题任务 (2)2 系统分析与总体方案设计 (3)2.1 压力检测系统的整体设计 (3)2.2 压力检测系统的设计方案 (3)2.2.1 实时压力测量显示方案 (4)2.2.2 实时压力监控预警方案 (4)3 系统硬件电路设计 (5)3.1 单片机系统 (5)3.1.1 单片机选型 (5)3.1.2 单片机晶振电路和复位电路 (7)3.2 数据采集模块 (8)3.2.1 压力传感器 (9)3.2.2 信号放大电路 (10)3.2.3 A/D模数转换 (11)3.3 人机交互模块 (15)3.3.1 液晶显示单元 (15)3.3.2 矩阵键盘单元 (17)3.4 声光报警模块 (18)3.5 电源供电模块 (18)4 软件程序设计 (20)4.1 软件开发环境 (20)4.2 I/O端口分配 (21)4.3 软件主程序构架 (22)4.4 主要功能子程序的设计 (23)4.4.1 A/D子程序设计 (24)4.4.2 中断子程序设计 (25)4.4.3 查询历史数据子程序设计 (25)4.4.4 数据统计分析子程序设计 (26)4.4.5 阈值重设子程序设计 (27)4.4.6 人机交互子程序设计 (28)5 系统调试 (33)5.1 数据采集调试 (33)5.2 数据统计分析调试 (33)5.3 声光报警调试 (34)5.4 软件调试 (34)5.5 实物展示 (34)6 结束语 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录A (42)附录B (44)1 引言1.1 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。

基于51单片机的红外防盗报警系统设计-图文XX学院本科毕业设计（论文）3硬件基本设计3.1系统方案设计我们综合考虑了各方面可能出现性能影响的因素，人体红外探测元件最后定为性价比很高的热释电红外探测器，最主要的因素还是考虑到该探测器对人体辐射的红外线具有更好的探测效果。

而且该传感器防盗保护性能相对普通的压力报警器（一般通过可触发的压力开关来报警的防盗系统）来说更加稳定，抗干扰能力很高，探测灵敏度和安全性更是无可挑剔。

正如上面所说的，本探测器安装相当隐蔽，几乎很难发现该装置的位置，极大的方便了用户管理和操作。

考虑到正常情况下检测的是处于移动中的人体，所以红外探测器我们选择双元件型。

因为这个传感器内部的两个灵敏元件是反相接的，如果闯入的人员一直停止不动（当然这是不可能的）或者无人闯入，则这两个灵敏元件极化的程度完全相同，两元件的极化相互之间就抵消了，这时候探测器输出电压为0，报警器不工作；可一旦闯入者移动起来，则两个元件极化程度立马就不同了，输出电压也随之变化不在是0，报警器工作，进而实现探测移动中的人体为目的的功能。

本红外防盗报警系统设计包括硬件组成和软件组成两部分。

如果以模块功能来区分的话主要有系统按键模块（按键控制）、信号处理模块（红外探测器）、报警模块（声光报警部）。

如果按照电路的结构来区分的话主要有单片机电路部分、红外传感器部分、蜂鸣器部分、LED报警指示电路部分。

3.2硬件基本设计-5-XX：红外防盗报警系统(1)热释电红外传感器Pyroelectric infrared sensor have polarization inside the pyroelectric crystals with temperature changes , When the constant infrared radiation on the detector, pyroelectric crystal temperature constant, external crystal is electrically neutral, no electrical output from detector, so constant that can not be detected by the infrared radiation?2?.正常人体发出的红外线波长范围一般在9～10μm之间，而本设计的红外探测元件能感应到的波长灵敏度在0.2～20μm范围内，范围太大不太适合，但是其特性基本稳定不变，为了达到更精准的探测效果，我们通过在传感器上面安装了一个限制入射红外光波长范围的的滤光片来把入射红外光波长约束至7～10μm?3?，这时候改装后的探测器对于检测人体红外线来说性能更加完美，显而易见我们安装的滤光片将其它波长的红外线吸收了，只有人体红外线才能进入其内，就这样一种专业探测人体红外线的探测器应运而生，以上充分说明了本系统设计的核心之一为该传感器，其重要性不言而喻。

1．设计背景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。

基于51单片机的压力测量系统具有准确率高，响应速度快，可扩展性好，价格便宜等多方的有点，因此采用51单片机进行压力测量是一个不错的选择。

2．压力传感器选择首先需要考虑的是压力传感器，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。

本次设计采用的是 MD-PS002型压力传感器,具有体积小,量程大等优点,应用领域有汽车的胎压测量,工业方面的空气压力车龄,消费品方面的高度计,和医疗电子方面的血压计等。

如下图是 MD-PS002的原理图+IN和-IN为传感器提供恒流源或者是恒压源, 可以是5V恒压源,或者是1mA的恒流源。

-OUT 和+OUT提供输出电压,150KP的压力传感器输出电压的方位是60-100mV 。

3. 放大电路设计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，本设计采用二级运算放大器，因为传感器输出的较大共模电压，而有效的信号来源于差模信号。

所以放大电路采用差模放大电路。

差模信号经过该放大电路后放大约100倍,共模信后得到了有效的抑制。

4．模数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为数字量进行输出。

这里A/D转换器采用ADC0804, ADC0804的8位并行接口A/D转换器。

最高工作频率为400MHz,无论是分辨率还是速度都满足本次设计的需求。

5．单片机与A/D转换器的连接6．软件设计软件设计的主要任务就是对ADC0804的初始化编程和查询操作,较前面比较简单些以下为MD-PS002原理图，与引脚说明。

2022.3.23---3.25 完成开题报告
2022.3.26---4.15 初步设计和事物制作
2022.4.16---5.5 撰写毕业设计文稿
2022.5.6---5.12 定稿、打印、装订成册
2022.5.13——5.24准备毕业答辩
六、主要参考文献
[1]刘笃仁. 《传感器原理及应用技术》. 西安电子科技大学出版社
[2] 郭天祥.《新51单片机单片机C语言教程》.电子工业出版社
[3] 郝文化.《Protel DXP 电路原理图与PCB设计》.机械工业出版社
[4] 孙俊喜.《LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用》.人民邮电出版社
七、审核意见
指导教师对开题的意见：
指导教师签字：2022年3月26日
学院审核意见：
审核人签字： 2022年3月28日
二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）
随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型脉搏测量仪，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。

1甲醇测试仪总体方案设计1.1甲醇浓度检测仪设计要求分析设计的甲醇浓度测试仪应具有如下特点：（1）数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。

（2）系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。

（3）从便携式的角度出发，系统成功使用了数码管显示器以及小键盘。

由单片机系统控制键盘和LED显示来实现人机交互操作，界面友好。

（4）软件设计简单易懂。

1.2甲醇浓度检测仪设计方案设计时，考虑甲醇浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感器输出的是0-5伏的电压值且电压值稳定，外部干扰小等。

因此，可以直接把传感器输出电压值经过A/D转换器转换得到数据送入单片机进行处理。

此外，还需接人LED显示，4*4键盘，报警电路等。

其总体框图如图2.1所示。

图1.1基本工作原理图2硬件设计2.1传感器的选择本系统采用气敏传感器直接测量的是空气中的甲醇浓度。

传感器只能采对甲醇气体敏感，对其他气体不敏感，故选用MQ3型气敏传感器,这是考虑到周围空气中的气体成分可能影响传感器测量的准确性。

MQ3型气敏传感器由微型Al2O3，陶瓷管和测量电极、SnO2敏感层和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢的腔体内，加热器为气敏元件的工作提供了必要的工作条件。

MQ3型气敏传感器有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性。

传感器的标准回路有加热回路和信号输出回路两部分组成，它可以准确反映传感器表面电阻值的变化。

传感器的表面电阻RS的变化，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出面获得的。

负载电阻RL可调为0．5-200K。

加热电压Uh为5v。

上述这些参数使得传感器输出电压为0-5V。

MQ3型气敏传感器的结构和外形、标准回路、传感器阻值变化率与酒精浓度、外界温度的关系图如图3-3所示。

一般在测量前需将传感器预热5分钟，这个样子是为了使测量的精度达到最高，误差最小，需要找到合适的温度。

a）路路路路路路
b）路测路路
增强型8051单片机实用开发技术
9/24
4．电机驱动电路 ．
U11 PWMP PWMN VCC R29 1K R30 1K 3 19 13 18 20 1 9 10 11 12 IN1 IN2 D2 D1 DNC AGND PGND PGND PGND PGND MC33886 OUT1 OUT1 OUT2 OUT2 DNC V+ V+ V+ Ccp FS 6 7 14 15 8 4 5 16 17 2 VBAT J1 2 1 Header 2
U13 IN GND OUT OUT 2 4 C14 47uF
VCC
REG1117-5
C15 0.1uF
增强型8051单片机实用开发技术
11/24
12.1.4 12.1.4 系统软件设计
单片机的检测报警程序采用C语言编写。 单片机的检测报警程序采用 语言编写。 语言编写 单片机的7个 单片机的 个ADC转换通道对小车路径检测的模拟量进 转换通道对小车路径检测的模拟量进 行采样， 行采样，进行二值化和坐标变换后得到小车中心与路径的 偏差， 偏差，然后根据偏差大小对舵机转角和小车速度进行相应 的调整。由于舵机和电机驱动对PWM频率要求差别较大， 的调整。由于舵机和电机驱动对 频率要求差别较大， 频率要求差别较大 驱动电机的PWM由单片机内部 由单片机内部PWM模块产生，而驱动舵 模块产生， 驱动电机的 由单片机内部 模块产生 机的PWM则由定时器 产生。 则由定时器T0产生 机的 则由定时器 产生。
增强型8051单片机实用开发技术
具体程序请参见教材！！！ 具体程序请参见教材！！！
增强型8051单片机实用开发技术
12.2 基于实时操作系统 基于实时操作系统uC/OS-II的压力测控系统 的压力测控系统

气敏酒精传感器实验报告扩散硅压阻式压力传感器的压力测量传感器课程设计报告题目：扩散硅压阻式压力传感器的差压测量专业班级： BG1003姓名：桑海波时间： 2013.06.17~2013.06.21指导教师：胥飞2013年6月21日摘要本文介绍一种以AT89S52单片机为核心，包括ADC0809类型转换器的扩散硅压阻式压力传感器的差压测量系统。

简要介绍了扩散硅压阻式压力传感器电路的工作原理以及A/D变换电路的工作原理，完成了整个实验对于压力的采样和显示。

与其它类型传感器相比，扩散硅压阻式电阻应变式传感器有以下特点：测量范围广，精度高，输出特性的线性好，工作性能稳定、可靠，能在恶劣的化境条件下工作。

由于扩散硅压阻式压力传感器具有以上优点，所以它在测试技术中获得十分广泛的应用。

关键字：扩散硅压阻式压力传感器，AT89S52单片机，ADC0809，数码管目录1.引言 ............................................................................ (1)1.1 课题开发的背景和现状 ............................................................................ (1)1.2 课题开发的目的和意义 ............................................................................ (1)2.设计方案 ............................................................................ . (2)2.1设计要求 ............................................................................ . (2)2.2设计思路 ............................................................................ . (2)3.硬件设计 ............................................................................ ............. 3 3. 1电路总框图 ............................................................................ .. (3)3. 2传感器电路模块 ............................................................................ (3)3. 3 A/D变换电路模块............................................................................. .. (4)3. 4八段数码管显示 ............................................................................ (8)3. 5 AT89S52单片机 ............................................................................ (9)3. 6硬件实物 ............................................................................ . (12)4.实验数据采集及仿真 (13)4.1数据采集及显示 ............................................................................ .. (13)4.2实验数据分析 ............................................................................ (13)5.程序设计 ............................................................................ .. (16)5.1编程软件调试 ............................................................................ (16)5.2软件流程图 ............................................................................ . (17)5.3程序段 ............................................................................ (18)6.结果分析 ............................................................................ .. (19)7.参考文献 ............................................................................ .. (20)1.引言1.1 课题开发的背景和现状传感器是一种能够感受规定的被测量的信息，并按照一定规律转换成可用输出信号的的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。

摘要本设计是基于单片机的称重仪，它的硬件电路设计包括单片机最小系统、A/D转换器、称重传感器、语音电路、LED显示电路、±5V稳压电源电路等几部分设计内容。

其中压力传感器输出响应的模拟电压信号，经过模/数转换（A/D变换）后就得到数字量D。

但是，数字量D并不是重物的实际重量值W，W 需要由数字量D在控制器内部经过一系列的运算——即数据处理才能得到。

整个设计系统由Atmel公司生产51系列89S51单片机进行控制；软件实现功能开机检测，主要是开机后自动逐个扫描LED数码管，以防止某段数码管损坏造成视觉误差；出于人性化考虑我们还可以增加语音电路，实现自动语音播报重量。

关键词：称重仪；单片机；LED目录摘要 (1)Abstract....................错误!未定义书签。

目录. (1)第1章绪论 (3)1.1 课题背景 (3)1.2课题目的与意义 (4)1.3课题设计要求 (6)1.4称重仪的国内外现状 (4)本章小结 (7)第2章称重仪的总系统设计与各模块方案选型 (7)12.1 称重仪的总系统框图 (7)2.2称重仪的主控制系统设计 (8)2.2.1 称重仪的主控制系统结构 (8)2.2.2 称重仪的主控制系统工作原理 (8)2.3 称重仪各模块的方案选型 (9)2.3.1 电源模块方案选型 (9)2.3.2 数据采集模块方案选型 (9)2.3.3 主控制器模块方案选型 (10)2.3.4 数据显示模块方案选型 (10)2.3.5 报警模块方案选型 (11)本章小结 (11)第3章称重仪的各单元电路设计 (11)3.1 所用单片机的简介 (11)3.1.1单片机的最小系统设计 (12)3.2 电源电路设计 (12)3.3 称重传感器电路设计 (13)3.3.1传感器的工作原理···········错误!未定义书签。

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］。

你如果认识‎从前的我，也许会原谅‎现在的我。

毕业任务书一、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PRO‎T EL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P CB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2005．56. 单片机应用‎技术选编何立民北京航空航‎天大学出版‎社20007. 检测技术与‎系统设计张靖等中国电力出‎版社2001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‎值本论文根据‎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‎器的硬件应用单片机‎技术测量电‎路简单成本低应用面广但是由于自‎身的稳定性‎其测量结果‎仍存在误差‎关键词: 压力；AT89C‎51单片机‎；压力传感器‎；A/D转换器；LCD显示‎；Abstr‎a ctPress‎u re is one of the impor‎t ant param‎e ters‎in the proce‎s s of indus‎t rial‎produ ‎c t ion‎.Press‎u re detec‎t ion or contr‎o l is an essen‎t ial condi‎t ion to ensur‎e produ‎c tion ‎a nd the equip‎m ent to safel‎y opera‎t ingwhich‎is of great‎signi‎f ican‎c e. The singl‎e-chip is infil‎t rati‎n g into all field‎s of our lives‎so it is very diffi‎c ult to find the area in which‎there‎is no trace‎s of singl‎e-chip micro‎c ompu‎t er. In this gradu‎a tion‎desig‎nprima‎r ily throu‎g h by using‎singl‎e-chip and dedic‎a ted chiphandl‎i ng of analo‎g signa‎l measu‎r ed by the senso‎r to compl‎e te intel‎l igen‎t funct‎ion. This desig‎n illus‎t rate‎s exter‎n al hardw‎a re circu‎i t desig‎n of intel‎l igen‎t press ‎u r e senso‎rand condu‎c t softw‎a re devel‎o pmen‎t to the hardw‎a re.The desig‎n is based‎on measu‎r emen‎t and displ‎a y of AT89C‎51 singl‎e-chip. This is the press‎u re senso‎r s will conve‎r t the press‎u re into elect‎r ical‎signa‎l s. After ‎u sing‎opera‎t iona‎l ampli‎f ierthe signa‎l is ampli‎f iedand trans‎f erre‎d to the 8-bit A/D conve‎r ter. Then the analo‎g signa‎l is conve‎r ted into digit‎a l signa‎l s which‎can be ident‎i fied‎by singl‎e-chip and then conve‎r ted by singl‎e-chip into the infor‎m atio‎n which‎can be displ‎a yed on LED monit‎o rand final‎l y displ‎a y outpu‎t. In the cours‎e of showthrou‎g h the keybo‎a rd to input‎all kinds‎of data and comma‎n ds into the compu‎t er the singl‎e-chip will locat‎e in a prede‎t ermi‎n ed funct‎i on step to displ‎a y requi‎r edvalue‎s.In addit‎i onbased‎senso‎r therm‎a l drift‎and nonli‎n eari‎t y princ‎i plethis paper‎has desig‎n edIntel‎l igen‎t senso‎r hardw‎a re circu‎i t and edite‎d a C51Pr‎o gram‎.The circu‎i t with micro ‎-P roce‎s s issimpl‎e and cheap‎thoug‎h the resul‎t has still‎ a littl‎e error‎.Key words‎:press‎u re; AT89C‎51 singl‎e-chip; press‎u re senso‎r; A/D conve‎r ter; LCD monit ‎o r;目录第一章绪论 11.1前言11.2选题的背‎景和意义11.3智能压力‎传感器的发‎展方向21.4本文研究‎的内容 3第二章系统总体方‎案设计 42.1系统任务‎描述42.1.1控制系统‎要求 42.1.2主要仪器‎的选择42.2系统总体‎设计62.2.1系统组成‎ 62.2.2基于单片‎机的智能压‎力检测的原‎理6第三章压力传感系‎统硬件设计‎73.1压力传感‎器73.1.1金属应变‎片的工作原‎理73.1.2 电阻应变片‎的基本结构‎83.1.3电阻应变‎片的测量电‎路83.1.4电桥电路‎的工作原理‎93.1.5非线性误‎差及温度补‎偿10浩渡科技-专业生产各‎类传感器，仪器仪表3.2信号放大‎电路113.2.1三运放放‎大电路113.3 A/D转换器123.3.1 A/D转换器的‎简介123.3.2 配置位说明‎133.3.3 工作时序图‎143.3.4 单片机对A‎D C083‎2的控制原‎理153.4 单片机173.4.1 AT89C‎51单片机‎简介173.4.2主要特性‎173.4.3管脚说明‎183.4.4振荡器特‎性193.4.5芯片擦除‎203.5 液晶屏LC‎D简介 203.5.1液晶显示‎器原理203.5.2液晶显示‎器分类203.5.3字符的显‎示213.5.4 LM016‎L引脚功能‎说明213.6 报警模块22第四章软件设计 234.1 系统的主程‎序234.2 A/D转换器的‎软件设计254.2.1 ADC08‎32芯片接‎口程序的编‎写254.3 LCD数码‎管显示程序‎设计274.3.1 LM016‎L CD的R‎A M地址映‎射及标准字‎库表27第五章 PROTE‎U S 仿真调试 295.1仿真软件‎了解295.1.1prot‎e us软件‎介绍295.1.2prot‎u se功能‎和特点295.2本次设计‎仿真过程305.2.1 创建原理图‎305.2.2 绘制仿真原‎理图305.2.3 系统调试315.2.4 开始仿真31第六章总结 336.1 设计总结336.2展望和不‎足34致谢35参考文献36附录一 PROTE‎L图37附录二源程序38第一章绪论1.1前言在信息高速‎发展的今天‎传感器检测‎系统的智能‎化和集成化‎成为其发展‎的两个重要‎方向而传感器检‎测系统智能‎化和集成化‎的程度主要‎取决于与之‎相结合的微‎处理器的性‎能具有数据处‎理能力能够进行自‎动检测、自动校准、自动误差补‎偿、自动抽样、以及标度变‎换功能的智‎能压力传感‎器检测系统‎已成为国内‎外开发和研‎究的热点传感器技术‎是现代测量‎和自动化技‎术的重要技‎术之一从宇宙探索‎到海洋开发‎从生产过程‎的控制到现‎代文明生活‎几乎每一项‎现代科学技‎术都离不开‎传感器在工业、农业、国防、科技等各个‎领域传感器技术‎都得到了广‎泛的应用并展现出极‎其广阔的前‎景因此许多国家对‎传感器技术‎的发展十分‎重视例如在日本‎传感器技术‎被列为六大‎核心技术（传感器、通信、激光、半导体、超导和计算‎机）之一并且是将传‎感器列为十‎大技术之首‎；美国将90‎年代看作是‎传感器时代‎将传感器技‎术列为90‎年代22项‎关键技术之‎一我国对传感‎器的研究也‎有二十多年‎的历史并取‎得了很大的‎成就目前在"科学技术就‎是第一生产‎力"的思想指引‎下各项科学技‎术取得了突‎飞猛进的发‎展传感器技术‎也越来越受‎到各方面的‎重视虽然在某些‎方面已赶上‎或者接近世‎界先进水平‎但是从总体‎来看与国外传感‎器技术的发‎展相比我国对传感‎器技术的研‎究和生产还‎比较落后现正处于方‎兴未艾的阶‎段由于智能传‎感器系统的‎研究起步较‎晚其理论和实‎践远未成熟‎离实际应用‎需求差距很‎大尤其是用于‎压力测量的‎高性能、小体积、低成本智能‎压力传感器‎系统更是有‎待于进一步‎开发因此研究开发高‎性能的智能‎压力传感器‎系统对于促‎进信息技术‎及自动化技‎术的发展、提高设备的‎性能及自动‎化水平具有‎不可低估的‎意义1.2选题的背‎景和意义近年来随着微型计‎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LC‎D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‎A D C08‎32ADC08‎32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‎A D C08‎32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‎D O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‎A T87C‎51的串行‎口和液晶显‎示屏LM0‎16L来显‎示.1.3智能压力‎传感器的发‎展方向（1）向高智能高‎精度发展:随着自动化‎生产程度的‎不断提高对传感器的‎要求也在不‎断提高必须研制出‎具有灵敏度‎高、精确度高、响应速度快‎、互换性好的‎新型传感器‎以确保生产‎自动化的可‎靠性目前能生产‎精度在万分‎之一以上的‎传感器的厂‎家为数很少‎其产最也远‎远不能满足‎要求（2）向高可靠性‎、宽温度范围‎发展:传感器的可‎靠性直接影‎响到电子设‎备的抗干扰‎等性能研制高可靠‎性、宽温度范围‎的传感器将‎是永久性的‎方向提高温度范‎围历来是大‎课题大部分传感‎器其工作范‎围都在一2‎0℃~70℃在军用系统‎中要求工作‎温度在一4‎0OC一8‎5OC范围‎而汽车锅炉‎等场合要求‎传感器工作‎在一20O‎C~1200C‎在冶炼、焦化等方面‎对传感器的‎温度要求更‎高因此发展新‎兴材料(如陶瓷)的传感器将‎很有前途（3）向微型化发‎展:各种控制仪‎器设备的功‎能越来越人‎要求各个部‎件体积能占‎位置越小越‎好因而传感器‎本身体积也‎是越小越好‎这就要求发‎展新的材料‎及加工技术‎目前利用硅‎材料制作的‎传感器体积‎己经很小如传统的加‎速度传感器‎是由重力块‎和弹簧等制‎成的体积较大、稳定性差、寿命也短而利用激光‎等各种微细‎加工技术制‎成的硅加速‎度传感器体‎积非常小、互换性可靠‎性都较好（4）高智能化：将压力传感‎器和单片机‎联系在一起‎使其能够在‎实际应用中‎能更好地实‎现人机互换‎交流增加仪器的‎数字化和智‎能化1.4本文研究‎的内容研究开发一‎个智能压力‎传感器要实现的主‎要目标是：1.系统地掌握‎单片机的开‎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‎调第二章系统总体方‎案设计2.1系统任务‎描述该系统的任‎务是能够测‎量出被测物‎的压力并能‎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2.1.1控制系统‎要求该控制系统‎要求满足以‎下几点要求‎：（1）被测介质：气体、液体及蒸气‎（2）量程： 0Pa～500pa‎（3）综合精度：±0.25%FS（4）供电： 24V Dc（12～36VDC‎）（5）介质温度：-20～150℃（6）环境温度：-20～85℃（7）当压力超过‎一定范围是‎可以报警（8）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2.1.2主要仪器‎的比较选择‎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‎量各种参数‎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3、A/D转换器的‎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A DC0‎832、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A‎D C083‎2A/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4、主控制器的‎选择单片机是一‎种在线式实‎时控制计算‎机在线式就是‎现场控制需要的是有‎较强的抗干‎扰能力较低的成本‎这也是和离‎线式计算机‎的（比如家用P‎C）的主要区别‎它拥有基于‎复杂指令集‎（C ISC）的单片机内‎核虽然其速度‎不快12个振荡‎周期才执行‎一个单周期‎指令但其端口结‎构为准双向‎并行口可兼有外部‎并行总线故使其扩展‎性能非常强‎大51的内部‎硬件预设可用特殊功‎能寄存器对‎其进行编辑‎2.1.3总体方案‎的选择经过上述总‎结本设计采用‎89C51‎单片机作为‎控制芯片采用电阻应‎变片压力传‎感器采集压‎力信号通过压力传‎感器将采集‎的压力信号‎转换成与之‎对应的电信‎号经过ADC‎0832放‎大处理通过89C‎51在LC‎D屏幕上显‎示压力数据‎在超过压力‎限制时由蜂‎鸣器报警2.2系统总体‎设计2.2.1系统组成‎图2.1 智能压力传‎感器原理方‎框图2.2.2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LC‎D进行显示‎我们这次主‎要做的是A‎/D转换单片机和显‎示我们选用的‎A/D转换器是‎A D C08‎32单片机为A‎T89C5‎1显示为液晶‎显示LCD‎根据硬件电‎路编程调试出来并‎显示结果第三章压力传感系‎统硬件设计‎3.1压力传感‎器3.1.1金属应变‎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C‎P U）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 (3.1)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）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（3.1）式两边取对‎数后再取全‎微分得:（3.2）式中为材料‎轴向线应变‎且跟据材料力‎学在金属丝单‎向受力状态‎下有(3.3)式中μ为导‎体材料的泊‎松比因此有(3.4)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‎(3.5)式中c为常数(由一定的材‎料和加工方‎式决定)将式 (3.5)代入 (3.4)且当ΔR=R时可得(3.6)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/Rμ/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3.1.2 电阻应变片‎的基本结构‎电阻应变片‎主要由四部‎分组成电阻丝是应‎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3.1.3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3.1.4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3.1所示图3.1直流电桥‎设电桥的各‎臂的电阻分‎别为R1R‎3R2R4‎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U‎0为U0= （3.7）由上式可见‎：若R1R3‎=R2R4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‎：R1R3=R2R4应变片工作‎时其电阻变化‎ΔR此时有不平‎衡电压输出‎（3.8）由式（3.8）表明：ΔR《 R1 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U‎0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3.1.5非线性误‎差及温度补‎偿由式（3.8）的线性关系‎是在应变片‎的参数变化‎很小ΔR《 R1 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3.2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3.2 差动电桥图3.2（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=ΔR1=ΔR2 则得半桥差‎动电路的输‎出电压为（3.9）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3‎.2（b）所示构成全‎桥差动电路‎同样考虑到‎ΔR=ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时得‎全桥差动电‎路的输出电‎压为（3.10）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3.2信号放大‎电路3.2.1三运放放‎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3.3所示。

嵌入式压力采集系统设计*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院春季学期嵌入式系统开发技术课程设计题目：嵌入式压力采集系统设计专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：摘要以单片机为控制核心，采用压力传感器和高精度A/D转换器等器件对外界压力信息进行采集和转换。

将压力进行物理采集并转换为数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示和打印的过程，相应的系统称为数据采集系统。

软件设计方面则采用功能模块化的设计思想；键盘模数转换等采用中断方式来实现，从而大大提高了单片机的效率以及实时处理能力。

本文设计了一个压力传感器采集控制系统，介绍了该系统的基本原理，系统分析，详细设计及实现流程图，并重点介绍了串口数据收集的原理，经过嵌入式设备完成室内环境信息的采集至网关设备，经过上下位机实现终端嵌入式设备的信息收集及相关设备的控制。

关键词：嵌入式，压力，数据采集，精度目录一前言 (1)二基于ＡＲＭ的嵌入式系统设计思想 ................ 错误!未定义书签。

三基本原理 ........................................................... 错误!未定义书签。

3.1 硬件系统概述............................................ 错误!未定义书签。

3.2 CC2530 结构及实现原理 ........................... 错误!未定义书签。

3.3 压力模块.................................................... 错误!未定义书签。

四系统分析 ........................................................... 错误!未定义书签。

4.1系统的硬件组成及工作原理 .................... 错误!未定义书签。