基于单片机的压力检测系统设计

常熟理工学院

电气与自动化工程学院

《传感器原理与检测技术》课程设计

题目：基于A T89C51单片机的

压力检测系统的设计

姓名：李莹

学号：160509240

班级：测控092

指导教师：戴梅

起止日期：2012年7月2日－9日

电气与自动化工程学院

课程设计评分表

传感器原理与检测技术课程名称：

设计题目：压力检测系统的设计

班级：学号：姓名：李莹测控092160509240

指导老师：梅戴

日月年

课程设计答辩记录

自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹

课程设计题目压力检测系统的设计

目录

第一章概述

1.相关背景和应用简介

2.总体设计方案

2.1总体设计框图

2.2各模块的功能介绍

第二章硬件电路的设计

1.传感器的选型

2.单片机最小系统设计

3.模数转换电路设计

4.传感器接口电路设计

5.显示电路设计

6.电源电路设计

7.原理图

第三章软件部分的设计

1.总体流程图

2.子程序流程图及相关程序

第四章仿真及结果

第五章小结

参考文献

第一章概述

1.传感器的相关背景及应用简介

近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越

普遍。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安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、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。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，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LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。

此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为

ADC0808。

2.总体设计方案

本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，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LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。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，LED将显示不同的数值。

设计框图如下图所示

压力测量仪表原理方框图

转换器是转换模块和显示模块，我们选用的A/DA/D电路主要分成两个模块：位数码管显示。根据硬件电路编程，调试ADC08084，显示为，单片机为AT89C51 出来并显示结果。

第二章硬件电路的设计

1.传感器的选型

压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分，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

由弹性元件和电阻应变片构成，当弹性元件感受到物理量时，其表面产生应变，粘

贴在弹性元件表面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。

金属电阻应变片的工作原理：应变式压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变

化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D 转换和CPU）显示或执行机构。

2.单片机最小系统的设计

单片机的最小系统由RAM，ROM,晶振电路，复位电路，电源，地组成。

电路设计如图

随着电子技术的发展，单片机的功能将更加完善，因而单片机的应用将更加普及。它们将在智能化仪器、家电产品、工业过程控制等方面得到更广泛的应用。单片机将是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的有种微型计算机。

51单片机最小系统电路介绍

1.51单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。

2.51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响