压力测量器设计报告

《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：10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

一；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。

三: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ＰＣＢ板。

2:系统总体框图

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，信息处理模块和数据显示模块。

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、

89.0

3456

21MPX4115

+88.8Volts

R2

51k

C4

22pF

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１５ＫＰａ～１１５ｋＰａ。

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。

图四单片机原理图

4:A/D转换模块

ADC0832 是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0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，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+，