基于单片机的压力传感器系统的设计与实现

由天下分享时间：2024/11/27 18:33:20 加入收藏我要投稿点赞

北华航天工业学院毕业论文

摘要

在现实生活与工业生产中几乎随时随地都要测量各种物理量，例如压力，温度，长度等等。然而这些不同的物理量的测量与处理过程是大同小异的，主要包括传感器，放大电路，AD转换电路，控制器，以及输出部分，这就给我们的模块化设计提供了先天条件。这样我们就可以很方便在不同测量设备中进行模块化移植。

关键词单片机，AD转换电路，液晶显示

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Abstract

Almost whenever and wherever possible to measure various physical quantities, in real life and in industrial production, such as pressure,temperature, length, etc.. However, measurement and process these different physical quantity is very much the same, mainly consists of sensor,amplifier circuit, AD conversion circuit, controller, and output part, this will give our modular design provides congenital conditions. So we can easily bemodular grafting in different measuring equipment

Key words Microcontroller, AD conversion circuit, liquid crystal display

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摘要 ............................................................................................................................................................ 4 第1章绪论 ................................................................................................................................................ - 1 -

1.1 课题设计背景 ................................................................................................................................. - 1 - 1.2 传感器系统简介 ............................................................................................................................. - 1 - 1.3 本文内容提要 ................................................................................................................................. - 2 - 第2章调理电路硬件设计 ........................................................................................................................ - 2 -

2.1 传感器电路分析 ............................................................................................................................. - 2 - 2.2选用放大电路及其电路分析 .......................................................................................................... - 3 - 2.3 AD转换电路的设计 ....................................................................................................................... - 4 -

2.3.1AD0804的外围接口的功能： ............................................................................................. - 4 - 2.3.3控制程序的设计： ............................................................................................................. - 6 - 2.4 LCD显示电路的设计 ..................................................................................................................... - 8 -

2.4.1LCD的介绍 ........................................................................................................................... - 8 -

第3章控制程序的设计 ............................................................................................................................ - 15 -

3.1 程序要完成的任务 ....................................................................................................................... - 15 - 3.2 程序流程设计 ............................................................................................................................... - 16 - 第4章课题总结 ...................................................................................................................................... - 18 -

4.1 仪用放大电路 ............................................................................................................................... - 18 - 4.2单片机的使用 ................................................................................................................................ - 18 - 4.3 AD转换和LCD的控制 ............................................................................................................... - 18 - 在使用类似于AD转换芯片和LCD显示等数字集成芯片时，我们重点关注于其外围引脚的功能和控制时序图就可以了，通过外围引脚的功能来设计电路连接图，等外围电路连接好以后其实它的控制程序的大概框架就有了，再结合着时序图对各个引脚状态变化的先后顺序和各个状态的持续时间做一下处理，我们的控制程序基本上就可以出炉了。当然这时我们编写出的控制程序只是一个理论上的结果，最多有一个仿真结果。在实际调试时若出现了焊接失误或者是程序控制的问题时，我们最好任然秉持先前的网口概念。对整个电路和程序进行模块化处理，一个模块一个模块的检查处理。这样我们调试的效率就会提高很多。 .............................................................................. - 18 - 第5章结论 .............................................................................................................................................. - 19 - 致谢 ...................................................................................................................................................... - 19 - 参考文献 ...................................................................................................................................................... - 20 -

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第1章绪论

1.1 课题设计背景

随着社会科技的进步，人们对生活的品质要求的提高，以及工业生产中日益精确的控制要求，现在几乎随时随地都需要对各种物理量进行测量。

我们从很早就开始了对现实物理世界的观察与描述，而测量则是我们探索物理世界的一个重要手段。随着电子技术的迅速发展，我们开始在测量中大量引入电子技术，其测量的便捷性，智能性都得到了广泛的认可，从而促进了传感器技术的迅速发展。

各种传感器种类繁多，形态各异，其测量机理也不尽相同，但是不论其测量的是何种物理量，基于哪一种测量机理，其最终的转换结果都是电信号。那么我们若除去传感器的部分的非电量部分，而只关注其电器性能部分，则我们只要关注对电子量的处理与识别就可以。

这里我们引入“网口”的概念，即对于网络内部的构造于运行机理并不投入过多的注意力，转而关注整个网络于网络外部的接口部分的电量变换规律，这样就大大降低了设计与使用的难度。

这个课题的目的就是想通过压力传感器系统这一个例的设计与研究，总结出一个行之有效的，可以应用于其他传感器类型的调理控制电路。

1.2 传感器系统简介

依据上文所说到的“网口”概念，我们抛开其内部工作机理对系统进行简单的划分与介绍。

这里的“网口”其实也可以理解为系统，我们生活中会遇到很多系统，而系统与系统之间又相互交汇，存在着信息与能量的交换，即与外部存在着“网口”。例如传感器系统，一端与物理世、世界相连，将物理量采集到其系统内部，经过系统内的一系列运作，最终变成人可识别的信息输出给人。物理世界就是它的输入，人能看到的输出终端就是他的输出。

而对于传感器系统内部而言，又可以划分为一连串的小系统,其中包括放大电路，AD转换电路，单片机控制电路，LCD显示电路。其连接结构如下：

传感器

放大电路 AD转换单片机 LCD显示 - 1 -

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1.3 本文内容提要

本文主要包括以下内容： 1．整体系统的的实现方法。

2．各个模块的设计连接与实现方案。

3．为其他传感器的测量变送系统提供设计思路。

第2章调理电路硬件设计

在课题设计中我们采用的控制芯片为STC89C52单片机，AD转换采用AD0804，显示模块采用LCD1602，由于这几种芯片已经是很成熟的设备，各种技术资料的介绍已经很完备，所以在本文中我们不对各个芯片的技术参数再做赘述，而侧重于实际设计的思路分析。文中仅引用一些我们设计时需要关心的内容，在设计思路上，我们先对各个模块进行独立设计，在最后再将各部分组装到一起。

2.1 传感器电路分析

由于传感器输出信号很小，一般是几十到几百毫伏，而且为保证下一级电路的介入不影响传感器的工作状态我们要选择输入阻抗较高的放大电路，防止放大电路的输入级从传感器吸收过多的电流从而导致传感器输出的电压下降，造成测量误差。其机理如下图：

ɑI1I4R(R )1XcI2I0R2bR4dEI3R惠斯登电桥原理电路如图，我们取c，d两端作为输出级当电桥处于不平衡状态时c,d两点间存在电位差，

取为输出，则经过简单的三角形星形变换后可知输出负载阻抗越高，对桥型电路影响越小。

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