傳感器課程設計-- 壓力傳感器

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 </p><p>　　壓力傳感器的原

2、理是將壓力信號轉變?yōu)槟撤N電信號，如應變式，通過彈性元件變形而導致電阻變化；壓電式，利用壓電效應等。工業(yè)生產控制過程中，壓力是一個很重要的參數(shù)。例如，利用測量大氣壓力來間接測量海拔高度；在工業(yè)生產中通過壓力參數(shù)來判斷反應的過程；在氣象預測中，測量壓力來判斷陰雨天氣。因此，壓力計的設計擁有廣闊的市場前景。這種壓力傳感器能比較精確和快速測量，尤能測量動態(tài)壓力，實現(xiàn)多點巡回檢測、信號轉換、遠距離傳輸、與計算機相連接、適時處理等，因而得到迅速發(fā)展

3、和廣泛應用。本課題就是在這樣的背景下設計一個簡單的數(shù)字壓力計，使得測量得到的壓力能夠數(shù)碼管顯示。</p><p>　　關鍵字：壓力、電信號</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一 、設計目的1</b></p><p>　　二、設計任務與要求1</p&

4、gt;<p><b>　　2.1設計任務1</b></p><p><b>　　2.2設計要求1</b></p><p>　　三、設計步驟及原理分析1</p><p><b>　　3.1設計方法1</b></p><p><b>　　3.2設計步

5、驟2</b></p><p>　　3.3設計原理分析10</p><p>　　四、課程設計小結與體會11</p><p><b>　　五、參考文獻12</b></p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　1. 培養(yǎng)綜合運用所學職業(yè)

6、基礎知識、職業(yè)專業(yè)知識和職業(yè)技能 提高解決實際問題的能力 從而達到鞏固、深化所學的知識與技能； </p><p>　　2. 培養(yǎng)建立正確的科學思想 培養(yǎng)學生認真負責、實事求是的科學態(tài)度和嚴謹求實作風</p><p><b>　　設計任務及要求</b></p><p><b>　　2.1設計任務</b></p&g

7、t;<p>　　1.系統(tǒng)地掌握控制器的開發(fā)設計過程 相關的電子技術和傳感器技術等 進行設計任務和功能的描述； 2.進行系統(tǒng)設計方案的論證和總體設計； 3.從全局考慮完成硬件和軟件資源分配和規(guī)劃 分別進行系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計； 4.進行硬件調試 軟件調試和軟硬件的聯(lián)調</p><p><b>　　2.2設計要求</b></p><p>　　本設計是

8、通過以單片機為主的壓力測量系統(tǒng)。壓力的測量是通過把壓力信號轉換為電信號，再通過A/D（ADC0808）轉化把電信號轉換為數(shù)字量后，再由單片機（AT89C51）進行處理，最后把數(shù)字量顯示在LED顯示屏上。</p><p><b>　　設計步驟及原理分析</b></p><p><b>　　3.1設計方法</b></p><p&g

9、t;　　1.原理框圖設計2.硬件設計</p><p>　　3.軟件設計4.顯示電路設計</p><p><b>　　3.2設計步驟</b></p><p>　?、?② ③ ④ ⑤ ⑥</p><p>　　圖1-1 壓力計原理方框

10、圖</p><p>　　圖2-1 數(shù)字壓力計系統(tǒng)硬件設計框圖</p><p>　　3.2.1硬件電路的設計</p><p>　　3.2.2傳感器的選擇</p><p>　　力學傳感器的種類繁多，但常用的壓力傳感器有電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度

11、傳感器，光纖壓力傳感器等。應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。 在選擇合適的壓力傳感器過程中，了解介質的特點尤為重要。 介質的腐蝕性如何，導電性如何。根據(jù)介質的這些屬性選用相應類型的傳感器。 介質溫度范圍如何，一是介質的經常性的溫度范圍為多少，根據(jù)此信息選擇補償溫度與其范圍一致的傳感器，二是介質的最高溫度范圍，根據(jù)此信息選擇使用溫度范圍一致的傳感器。 若以上兩點如果選擇不正確，極有可能損害傳

12、感器甚至引起事故。 設計仿真時由于PROTEUS中沒有傳感器，因此用一個范圍為75~150分壓電路代替?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲭娏?，使的仿真得以進行。（滑動變阻器）</p><p>　　3.2.3傳感器接口電路設計</p><p>　　MPX4115內部原理圖如圖2-2所示：</p><p>　　3.3.4單片機最小系統(tǒng)設計</p><p>　　選用的單

13、片機為AT89C51系列芯片，該芯片的最小系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路、片選信號構成。在最小系統(tǒng)構成的基礎上，將P1口作為模擬量的轉換為數(shù)字量的接收端，P0口作LED顯示屏的數(shù)據(jù)發(fā)送端，P2口作LED顯示屏的控制</p><p>　　3.3.5數(shù)模轉換電路設計</p><p>　　ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模/數(shù)轉換的器件。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地

14、址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進行A/D轉換，實際使用時采用ADC0809進行A/D轉換。</p><p>　　ADC0808接線圖</p><p><b>　　內部結構</b></p><p>　　ADC0808是C

15、MOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，它有8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉換器。 </p><p>　　引腳功能（外部特性）</p><p>　　ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如右圖所示。各引腳功能如下： 　　</p><p>　　1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模擬量輸入端。 　　</p>&

16、lt;p>　　8、14、15和17～21：8位數(shù)字量輸出端。 　　</p><p>　　22（ALE）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 　　</p><p>　　6（START）： A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換）。 　　</p><p>　　7（EOC）： A/D轉換

17、結束信號，輸出，當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 　　</p><p>　　9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 　　</p><p>　　10（CLK）：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 　　</p><p>　　12（VREF（+）

18、）和16（VREF（-））：參考電壓輸入端 　　</p><p>　　11（Vcc）：主電源輸入端。 　　</p><p>　　13（GND）：地。 　　</p><p>　　23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 </p><p><b>　　輸出端注意：</b><

19、;/p><p>　　out7為最低位-out0為最高位，out7-out0分別接單片機的P0.0到P0.7端。</p><p>　　3.4.5顯示電路設計</p><p>　　單片機AT89C51</p><p>　　7SEG-MPX4-CC</p><p>　　LED的A B C D E F G DP 引腳

20、接對應的單片機上的P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17, 1 2 3 4則對應單片機的P20 P21 P22 P23。</p><p>　　LED的公共端com接地，則其余引腳接+5V，所以對應的LED 的顯示器的七段碼是0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, </p>

21、;<p>　　3.4.6電源電路設計</p><p>　　電路中的電源部分如下圖所示。其中，3號引腳是電源輸入端接外部電源+15V電源。1號引腳為電源模塊輸出端，輸出+5V。</p><p>　　本次設計電路中的電源均采用直流+5V驅動。</p><p>　　3.4.7設計原理及其分析</p><p>　　系統(tǒng)總流程圖

22、 A/D轉化程序流程圖</p><p>　　顯示流程圖 主函數(shù)程序圖</p><p>　　四、課程設計小結與體會</p><p>　　本次課程設計的壓力計的核心是單片機的使用。通過改變滑動變阻器的阻值（壓力傳感器的變換），從而改變電信號（電壓），通過單片機接收電信號，處理電信號，送入A/

23、D轉化（ADC0808），再送入LED顯示屏顯示。</p><p>　　通過為期五天的課程設計，我基本上完成了壓力計的設計的任務。通過這次課程設計，把自己所學的理論知識運用于實踐，受益非淺，對單片機有了更深的認識。對我以后獨自處理問題有了很大的幫助。在整個課程設計過程中，同學和老師一直給予我們很多的幫助，幫助我們順利的完成了這次課程設計。對單片機、數(shù)模轉換、LED、傳感器進行了綜合性的應用，感謝老師給予我們這次機

24、會，讓我們有機會自己動手做項目，增強了我們的動手能力。有效的將理論與實際相結合。</p><p>　　時間不長，但我希望以后還會有這樣的機會，讓我們自己動手，增強我們的動手能力。</p><p><b>　　五.參考文獻</b></p><p>　　1. 《51單片機原理及應用—基于Keil C與Proteus》陳海宴 北京航空航天大學出版