基于单片机的压力检测系统设计论文.docx

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1、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平安运行必不可少的条件。本设计是基于单片机的压力监测仪的设计，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。本课题是针对单体支柱支撑压力检测仪的研究和设计所展开的。它可对支柱的压力进行检测，以确保单体液压支柱的正常工作。检测仪可对单体支柱进行压力的检测和实时监控，把测量到的数据传递给地面的上位机，以便作出相应的处理。当压力过低或支柱漏夜时能够发出声光报警，及时通知地面人员进行维修。本课题主要涉及三方面的内容：压力检测、信号处理、数据显示与传输。压力检测采用电阻应变片式压力传感器对压力进行采集

2、，然后通过多级放大把信号输入给V/F转换芯片，由其输出频率信号传输给主控芯片并经过主控芯片的处理，最后把信息显示出来并且传给上位机。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1ED显示器可以识别的信息，最后显示输出。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，1ED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；1ED显示AbstractP

3、ressureintheprocessofindustria1productionisoneoftheimportantparameters.Thepressuretestorcontro1istoguaranteetheproductionandthesaferunningoftheequipmentnecessaryconditions.Thisdesignisbasedonthesing1echipmicrocomputermonitoringdesignpressure,main1ythroughthespecia1chipmicrocontro11erandofsensormeasu

4、redsimu1ationsigna1processing,makeitscomp1eteinte11igentfunction.Thistopicisforsing1epi11arsofpressuredetectorresearchanddesignofopen.Itcandetectthepi11arpressure,toensurethenorma1mono-hydrau1icpropwork.Detectorcanofmonomerpressuretestingandsupportrea1-timemonitoring,themeasurementofthedatatransfert

5、othegroundtothePC,soastomakecorrespondingprocessing.Whenthepressureistoo1oworpi11ar1ouYecangiveoutsoundand1ighta1arm,informthegroundstaffforrepair.Thissubjectmain1yinvo1vesthreeaspectsofcontent:thepressuretest,signa1processing,datadisp1ayandtransmission.Pressuretestingtheresistancestrainchippressure

6、sensortopressureacquisition,andthenthroughthemu1ti-1eve1amp1ifiertosigna1inputtotheV/Fconversionchip,byitsoutputfrequencysigna1transmissiontothemaincontro1chipandthroughtheprocessingofthemaincontro1chip,fina11ytheinformationdisp1ayedandtotheuppermachine.ThisdesignisbasedonAT89C51measurementanddisp1a

7、y.Isthroughthepressuresensorwi11pressureintoe1ectrica1signa1,andbythesigna1amp1ifieramp1ification,sendtotheeightA/Dconverter,andthenconvertanana1ogsigna1intoAsing1echipcanbeidentified,digita1signa1,toSCMconvert1EDdisp1aycanidentifytheinformation,fina11yshowsthattheoutput.Theendresu1tofthisdesignis,w

8、i11down1oadsoftwaretohardwaredebuggingoutneedtodisp1aydata,whentheinputana1ogsigna1schangewhen,throughtheA/Dconversion,1EDwi11showdifferentva1ues.Keywords：pressure;AT89C51sing1e-chip;pressuresensor;A/Dconverter;1EDmonitor目录摘要IAbstractII1绪论21.1 研究背景21.2 基于单片机的压力检测原理22基于单片机的压力检测系统的硬件设计42.1 压力传感器42.2 信

9、号放大电路72.3 A/D转换器82.4 单片机的选型与设计92.5 1ED显示电路的设计102.6 时钟芯片的选型与设计122.7 可移动存储器的选型与设计133相关电路设计3.1 复位电路的设计143.2 电源电路的设计143.3 报警电路的设计143.4 软件设计理论15结论17致谢18参考文献19附录201绪论1.1 研究背景近年来，随着微型计算机的开展，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

10、现代控制系统，新的科技时代已经到来了。本设计的目的是设计一个压力检测仪对矿井单体支柱支撑压力进行检测，以确保单体液压支柱的正常工作，保障煤矿工作面工作的正常进行。正常情况下ADCo832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、C1K、DO、DE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D1并联在一根数据线上使用。为了提高单片机系统I/O线的利用效率,利用单片机AT87C51的串行口和串行移位存放器741S164扩展输出多位1ED显示.键盘是单片机系统实现人机对话的常用输入设备。我们通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，亦可通过使用键盘，让

11、单片机系统处于预定的功能状态。要想实现压力的显示需硬件与软件配合，最终调试出来。1.2 基于单片机m测设计才本次设计是以WTW的压力测重，尔筑中必须有前向通弋TF力电信号的输入通道，用来采集输入信白二%的测量，产由“氏口为利用传感产M4号换成电信号后,日的二知而键盘的作用是改变输入量的系数的。室的后神科如图1-1所示。键盘图1-1压力测量仪表原理压力的概念压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行测量和控制，但需说明的是，这里所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。所谓绝对压力是指被测介

12、质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号Pj表示。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号Pq表示。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差。称为表压力，用符号Pb表示。即Pb=Pj-pq。当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用符号PZ表示。压力是工业生产中的重要参数，如高压容器的压力超过额定值时便是不平安的，必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量上下。止匕外，在一定的

13、条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。1.2.2测量压力的意义压力是过程生产中四大重要参数之一，它在检测生产过程能否完全可靠正常运行的重要参数指标，尤其在化工生产过程中压力这一参数更显得尤为重要。在化工生产过程中，压力即影响物料平衡，也影响化学反响速速，是标志生产过程能否正常进行的重要参数。平安生产的需要，从确保平安生产的角度，压力检测也是非常重要的。如：确保压力容器内的压力在平安指标之内，确保易燃易爆介质的压力不超2基于单片机的压力检测系统的硬件设计1.1.1 传感器压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产

14、自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。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局部，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

15、件和电阻应变片构成，当弹性元件感受到物理量时，其外表产生应变，粘贴在弹性元件外表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，可以用来测量位移加速度、力、力矩、压力等各种参数。1.1.2 电阻应变片的根本结构电阻应变片主要由四局部组成。如图2-1所示，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。图2-1电阻应变片的根本结构1.1.3 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。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拟微弱，所以目前大局部电阻应变式传感器的电桥输出端与直流放大器相连，如图2-2所示。图2-2直流电桥设电桥的各臂的电阻分别为R1R3R2R4它们可以全部或局部是应变片。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Uo为由上式可见：假设R1R3=R2R4,那么输出电压必为零，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AR,此时有不平衡电压输出。TTUAR112-8）4K1由式2-8）说明：R