压力测量器设计报告概要.doc

《压力测量器设计报告概要.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力测量器设计报告概要.doc（17页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、单片机原理与应用课程设计报告压力测量器的设计与制作要求：一、功能要求1、实现单片机测量并显示压力信号；2、使用模 / 数转换集成电路将压力信号转换为数字信号；3、单片机对压力信号处理 , 输出；4、用数码管显示输出压力信号值；二、设计过程要求1、查阅资料确定设计方案；2、对设计方案进行仿真验证；3、选择合适的元器件，搭建电路实验验证效果；4、画出 PCB图；5、书写设计报告；6、答辩。三、设计报告要求设计报告主要包括：题目、内容和要求、总体方案和设计思 路、仿真电路图、软件设计、仿真调试效果、实验测试效果图、 PCB图、心得体会。姓名：曹贵学号：1886100101专业：电子科学与技术班级：1

2、0 级 1 班成绩：评阅人：安徽科技学院理学院物电系压力测量器的设计与制作；要求1、实现单片机测量并显示压力信号；2、使用模 / 数转换集成电路将压力信号转换为数字信号；3、单片机对压力信号处理 , 输出；4、用数码管显示输出压力信号值；二: 目的和意义压力测量仪被广泛应用于国防领域、 工业领域、 医疗领域以及我们日常家庭生活中。 其 中的核心元件就是压力传感器， 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。本系统设计的数字压力测量仪采用单片机控制，具有使用方便、精度高、 显示简单和灵活性等优点， 而且可以大幅提高被控气压的技术指标， 从而能够大大提高产品 的质量。

3、: 系统总体设计1：设计整体思想基于 MPX4115的数字气压计包括软硬件的设计与调试。 软件部分通过对 C 语言的学 习和对单片机知识的了解，根据系统的特点编写出单片机程序。硬件部分分为四大块， 包括非电信号数据的采集、 转换、 处理以及显示 :。通过对设计的了解， 选择适合的器件， 画出原理图。搭建实物连接 , 实物的仿真测试，画出板。2: 系统总体框图信息处理模块硬件部分由四部分构成， 它们分别是：信息采集模块，数据转换模块， 和数据显示模块。图一总体框图三: 硬件电路设计及描述1：数字压力测量仪设计意义压力测量仪被广泛应用于国防领域、 工业领域、 医疗领域以及我们日常家庭生活中。 其中

4、的 核心元件就是压力传感器， 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。本系统设计的数字压力测量仪采用单片机控制， 具有使用方便、精度高、 显示 简单和灵活性等优点， 而且可以大幅提高被控气压的技术指标， 从而能够大大提高产品的质 量2：数据采集模块的芯片选择压力传感器对于系统至关重要， 需要综合实际的需求和各类压力传感器的性能参数加以 选择。一般要选用有温度补偿作用的压力传感器， 因为温度补偿特性可以克服半导体压力传 感器件存在的温度漂移问题。本设计要实现的数字气压计显示的是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和 抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的压力传

5、感器。MPX4115可以产生高精度模拟输出电压。数据采集模块由压力传感器 MPX4115构成。其中 1 脚是输出信号端，输出的是与气压 值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的原理如图、MPX4115图二 数据采集模块原理图图三 MPX4115 的实物图气压传感器 MPX4115的原理MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0 - 85的温度下误差不超过 1.5%，温度补偿是 -40- 125。测量范围是由。3：单片机控制模块由 AT89C51单片机、时钟电路、复位电路组成AT89C51是一种带

6、 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器( 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。 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。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。U119 XTAL1182930311234XTAL2RS

7、TPSEN ALE EAP1P1P1P1P1P1P123456P1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/AP2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXP3.1/TXP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/R393837363534333221222324252627281011121314151617AT89C51图四 单片机原理图4:A/D 转换模块ADC0832 是

8、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， 性价比高而深受单片机爱好者欢迎， 其目前已经有很高的普及率。 学习 并使用 ADC0832 可是使我们了解 A/D 转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。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05V 之间。芯片转换时间仅为 32 S，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

9、 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。 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

10、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。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

11、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 DATA0。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。U4VCCCSCLKCH0DICH1DOGNDADC0832图五 ADC0832 原理图5: 显示模块采用 LED动态扫描显示原理如下：（

12、1）P2.0、P2.1 控制数码管的段选和位选 , 通过 P2.0,P2.1 控制 P0口输出信号到位 , 段锁存器中 ;（2）显示个位首先位选置 1,把要显示的数据送到 P0口，位选置 0，段选置 1, 把 要显示的位置数据送到 P0 口, 段选置 0,延时（时间不能太长，否则数码管会闪烁） ，跳出程 序；（3）同理显示百位 , 十位 , 十分位 ;（4）以此顺序循环，把它做成子程序，在主循环中调用。四: 系统总体电路图19RP1RESPACK-81 2 345C120pFC2X1XTAL2CRYSTAL20pFR110kC329303112345678RSTALEEAP1.0P1.1P1.

13、2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7Q0Q1Q2Q32413 11116758Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D1D2D3D4D5D6D711LEOE74HCU2D0D1D2D3D4D5Q0Q1Q2Q3Q4Q519D6Q6D7Q7P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDLE图六

14、 总体电路连接图五 : 软件设计流程图图七 系统总流程图图八 A/D 转换程序流程图图九 显示流程图图十 主函数流程图程序 （c 语言 ）#include <reg51.H>#include <intrins.h> #define uint unsigned int #define uchar unsigned char /ADC0832 的引脚sbit ADCS =P27; /ADC0832 chip seclect sbit ADDI =P37; /ADC0832 k in sbit ADDO =P37; /ADC0832 k out sbit ADCLK =P36

15、; /ADC0832 clock signal sbit dula=P20;/位 . 段sbit wela=P21;uchar code table=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x27,0x7F,0x6F; unsigned char dispbuf4;uchar yiwei=0xfe;uint temp;uchar getdata; / 获取 ADC转换回来的值void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);转换，返回结果unsigned int Adc0832

16、(unsigned char channel) /AD uchar i=0;uchar j;uint dat=0;uchar ndat=0;if(channel=0)channel=2;if(channel=1)channel=3;ADDI=1;_nop_();_nop_();ADCS=0;_nop_();_nop_();ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;_nop_();_nop_();ADCLK=1;ADDI=channel&0x1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;_nop_();_nop_();ADCLK=1;ADDI=(channel

17、>>1)&0x1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;ADDI=1;_nop_();_nop_();dat=0;for(i=0;i<8;i+)dat|=ADDO;ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;_nop_();_nop_();dat<<=1;if(i=7)dat|=ADDO;for(i=0;i<8;i+)j=0;j=j|ADDO;ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;_nop_();_nop_();j=j<<7;ndat=ndat|j;if(i<7)ndat>

18、;>=1;ADCS=1;ADCLK=0;ADDO=1;dat<<=8;dat|=ndat;return(dat);/return ad kvoid main(void)while(1) unsigned int temp; float press;getdata=Adc0832(0);if(14<getdata<243)int vary=getdata;/y=(115-15)/(243-13)*X+15kpa press=(10.0/23.0)*vary)+9.2;temp=(int)(press*10); dispbuf3=temp/1000;dispbuf2=

19、(temp%1000)/100; dispbuf1=(temp%1000)%100)/10; dispbuf0=(temp%1000)%100)%10; yiwei=_cror_(yiwei,1);switch (yiwei)case 0xfe: wela=1; P0=yiwei; wela=0; dula=1; P0=tabledispbuf3; dula=0; delay(20);break;case 0xfd: wela=1; P0=yiwei; wela=0; dula=1; P0=tabledispbuf2; dula=0; delay(20);break;case 0xfb: we

20、la=1; P0=yiwei; wela=0; dula=1; P0=tabledispbuf1; dula=0; delay(20);break;case 0xf7: wela=1; P0=yiwei; wela=0; dula=1; P0=tabledispbuf0; dula=0; delay(20);break;六: 仿真调试图十仿真调试图实物效果图图十二 实物连接图板图十三 PCB 板七: 课程设计总结心得体会课程设计是培养学生综合运用所学知识 ,发现,提出,分析和解决实际问题 , 锻炼实践 能力的重要环节 , 是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程 . 随着科学技术发展的日 新日

21、异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处 不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。回顾起此次单片机课程设计， 从理论到实践， 可以说得是苦多于甜， 但是可以学到很 多很多的的东西， 同时不仅可以巩固了以前所学过的知识， 而且学到了很多在书本上所没 有学到过的知识。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的， 只有理论 知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论， 才能 真正为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到 问题， 可以说得是困难重重，这毕竟第

22、一次做的， 难免会遇到过各种各样的问题， 同时在 设计的过程中发现了自己的不足之处， 对以前所学过的知识理解得不够深刻， 掌握得不够 牢固， 比如说不懂一些元器件的使用方法， 对开发板不太了解， 对单片机汇编语言掌握得 不好，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次实习让我受益匪浅， 无论从知识上还是其他的各个方面。 上课的时候的学习从 来没有见过真正的单片机， 只是从理论的角度去理解枯燥乏味。 但在实习中见过甚至使用 了单片机及其系统， 能够理论联系实际的学习， 开阔了眼界， 提高了单片机知识的理解和 水平。 在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量， 当遇到不会或是

23、设计不出来 的地方， 我们就会讨论或者是同学之间相互帮助。 团结就是力量， 无论在现在的学习中还 是在以后的工作中， 团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、 更多的思维、更多 的情感。八 : 参考文献1 谭浩强 .C 程序设计（第三版） M.北京.清华大学出版社 .2005 （2007 重印）2 张毅刚，彭喜元等 . MCS-51 单片机应用设计（第 3版） M. 哈尔滨 .哈尔滨工业大 学出版社 .2001.3 徐琤颖 .Protel99SE EDA 技术及应用 .M.北京 .机械工业出版社 .2009.1 重印4 古辉，刘均等 .微型计算机接口及控制技术 .M.北京 .机械工业出版社 .2009.1