传感器课程设计 压力计的设计论文

ADC0808接线图
内部结构
ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。
引脚功能（外部特性）
ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：
1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。
一、概述
1.1、相关背景和应用简介
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，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
时间不长，但我希望以后还会有这样的机会，让我们自己动手，增强我们的动手能力。
六、参考文献
1.《51单片机原理及应用—基于Keil C与Proteus》陈海宴北京航空航天大学出版社。
2.《单片机的C语言程序设计与应用—基于Proteus仿真》姜志海赵艳雷陈松电子工业出版社。
3.《传感器设计基础》张春主编国防工业出版社
2.4数模转换电路设计
ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
二、硬件电路的设计
2.1传感器的选型
力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有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，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。在选择合适的压力传感器过程中，了解介质的特点尤为重要。介质的腐蚀性如何，导电性如何。根据介质的这些属性选用相应类型的传感器。介质温度范围如何，一是介质的经常性的温度范围为多少，根据此信息选择补偿温度与其范围一致的传感器，二是介质的最高温度范围，根据此信息选择使用温度范围一致的传感器。若以上两点如果选择不正确，极有可能损害传感器甚至引起事故。设计仿真时由于PROTEUS中没有传感器，因此用一个范围为75~150分压电路代替传感器的输出电流，使的仿真得以进行。（滑动变阻器）
压力传感器的原理是将压力信号转变为某种电信号，如应变式，通过弹性元件变形而导致电阻变化；压电式，利用压电效应等。工业生产控制过程中，压力是一个很重要的参数。例如，利用测量大气压力来间接测量海拔高度；在工业生产中通过压力参数来判断反应的过程；在气象预测中，测量压力来判断阴雨天气。因此，压力计的设计拥有广阔的市场前景。这种压力传感器能比较精确和快速测量，尤能测量动态压力，实现多点巡回检测、信号转换、远距离传输、与计算机相连接、适时处理等，因而得到迅速发展和广泛应用。本课题就是在这样的背景下设计一个简单的数字压力计，使得测量得到的压力能够数码管显示。
0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e};//七段共阴数码管编码表
sbit START=P3^0;
sbit EOC=P3^1;
sbit OE=P3^2;
sy(uint m) //LED显示延时子程序
{
while(m--);
START=1;
START=0;
while(i>0) //fun1只执行i次
{
if(i>0)
{
OE=1; //转换结束输出使能
P=P0; //AD转换结果赋给P
P=P*1.0/255*207; //完成75~150mA到0~207kPa的转换
OE=0; //停止输出
P2=0xfe; //个位位选
P1=table[P%10]; //个位段选
4.《传感器原理与检测技术》钱显毅主编机械工业出版社
1.2总体设计方案
本设计是通过以单片机为主的压力测量系统。压力的测量是通过把压力信号转换为电信号，再通过A/D（ADC0808）转化把电信号转换为数字量后，再由单片机（AT89C51）进行处理，最后把数字量显示在LED显示屏上。原理图如图1-1所示
①②③④⑤⑥
图1-1压力计原理方框图
图2-1 数字压力计系统硬件设计框图
START=0; //初始时不进行AD转换
OE=0;
while(1) //死循环
{
fun1(1); //调用一次转换子程序
PP=P; //转换处理结果（压力值）给PP
}
3.2流程图
系统总流程图A/D转化程序流程图
显示流程图主函数程序图
四、仿真及结果
五、小结
本次课程设计的压力计的核心是单片机的使用。通过改变滑动变阻器的阻值（压力传感器的变换），从而改变电信号（电压），通过单片机接收电信号，处理电信号，送入A/D转化（ADC0808），再送入LED显示屏显示。
}
delay1(uint c) //循环间隔延时C毫秒子程序
{
uchar a,b;
for( ;c>0;c--)
for(b=142;b>0;b--)
for(a=2;a>0;a--);
}
void fun1(uint i) //AD转换及数据处理子程序
{
uint P;
extern uint PP; //定义全局变量PP
通过为期五天的课程设计，我基本上完成了压力计的设计的任务。通过这次课程设计，把自己所学的理论知识运用于实践，受益非浅，对单片机有了更深的认识。对我以后独自处理问题有了很大的帮助。在整个课程设计过程中，同学和老师一直给予我们很多的帮助，帮助我们顺利的完成了这次课程设计。对单片机、数模转换、LED、传感器进行了综合性的应用，感谢老师给予我们这次机会，让我们有机会自己动手做项目，增强了我们的动手能力。有效的将理论与实际相结合。
输出端注意：
out7为最低位-out0为最高位，out7-out0分别接单片机的P0.0到P0.7端。
2.5显示电路设计
单片机AT89C51
7SEG-MPX4-CC
LED的A B C D E F G DP引脚接对应的单片机上的P10 P11 P12P13 P14 P15 P16 P17, 1 2 3 4则对应单片机的P20 P21 P22 P23。
delay(1000); //个位显示延时约1ms
P2=0xfd; //十位位选
P1=table[P/10%10]; //十位段选
delay(1000); //十位显示延时约1ms
P2=0xfb; //百位位选
P1=table[P/100%10]; //百位段选
delay(1000); //百位显示延时约1ms
if(P>176)ONOFF=1; //打开放气阀
if(P<64)ONOFF=0; //打开放气阀
i=i-1;
delay1(100); //每次转换后延时100ms（0.1s）
START=1; //启动下一次转换
START=0;
}
}
}
void main() //主程序
{
ONOFF=0; //初始时放气阀关闭
LED的公共端com接地，则其余引脚接+5V，所以对应的LED的显示器的七段码是0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f,
2.6电源电路设计
电路中的电源部分如下图所示。其中，3号引脚是电源输入端接外部电源+15V电源。1号引脚为电源模块输出端，输出+5V。
本次设计电路中的电源均采用直流+5V驱动。
直流+5V
三、软件部分的设计
3.1程序代码
#include<reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uchar code table[]
={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,
9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端
11（Vcc）：主电源输入端。
13（GND）：地。
23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
8、14、15和17～21：8位数字量输出端。
22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
6（START）：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
7（EOC）：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
2.2传感器接口电路设计
MPX4115内部原理图如图2-2所示：
图2-2内部原理图
2.3单片机最小系统设计
选用的单片机为AT89C51系列芯片，该芯片的最小系统由时钟电路、复位电路、片选信号构成。在最小系统构成的基础上，将P1口作为模拟量的转换为数字量的接收端，P0口作LED显示屏的数据发送端，P2口作LED显示屏的控制端口，同时作为过压及欠压的报警电路使用。具体最小系统设计如图3-1所示：