基于AT89C51单片机的压力测量仪设计

学年论文

题目基于AT89C51单片机的压力测量仪设计

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专业__ 测控技术与仪器________

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二Ｏ一Ｏ年十二月二十四日

基于AT89C51单片机的压力测量仪设计

摘要: 本文介绍了一种基于单片机的压力测量控制系统,它以AT89C51为核心,通过传感器与接口对压力信号进行采集,由软件对数据进行处理,实现对实时压力的精准测量,显示.给出了详细的原理电路和软件设计。

关键词:传感器,单片机,压力测量仪

A pressure gauge Based on AT89C51

Abstract :This paper introduces a pressure measurement based on single chip control system, it 89C51 as the core, through the pressure sensor and signal acquisition interface, software for data processing, and precise measurement of real-time pressure display. And a detailed the principle circuit and software design were given.

Key words ：Sensor, microcontroller, pressure gauges

一、引言

在现代工业生产中，常常需要测量物体承受到的压力，为此这里设计了一种以AT89C51为核心的压力测量仪，以满足工业上的需要，该压力测量仪的主要功能为：将测得的压力数据显示在LCD显示器上，并可以用按键完成压力数据清零功能。

二、工作原理

压力测量控制系统用于物体表面压力, 每台测量控制系统配有压力传感器。压力测量控制系统接收到传感器传送过来的数据后,经处理后，传送入单片机内，经过单片机处理再传送到LCD显示器，压力测量控制系统设有按键, 当按下时, 可在LCD显示器上显示出压力值，直至清零。

压力测量控制系统的结构如图所示, 它以AT89C51单片机为核心, 包括传感器、信号调理器、A/D转换器、LCD显示器。下面分别介绍一下它们各自的设计特点。

图1 压力测量仪的原理图

1.AT89C51单片机

1.1 AT89C51

单片机是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8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，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。

1.2 AT89C51主要特性：

（1）与MCS-51 兼容（2）4K字节可编程闪烁存储器（3）寿命：1000写/擦循环（4）数据保留时间：10年（5）全静态工作：0Hz-24Hz（6）三级程序存储器锁定

（7）128*8位内部RAM（8）32可编程I/O线（9）两个16位定时器/计数器

（10）5个中断源（11）可编程串行通道（12）低功耗的闲置和掉电模式

（13）片内振荡器和时钟电路

2压力传感器

压力传感器用于读取压力值，这里选用Motorola公司生产的MPX5100DP压力传感器，MPX5100DP作为压力传感器具有以下特点：

（1）由于采用激光微调技术，使电桥零漂输出很小；

（2）传感器由热敏电阻组成温度补偿网络，-40—+125℃范围内有较好的温度补偿效果，从而提高了传感器的精度；

（3）传感器灵敏度较高，为40mV±1.5mV；

（4）具有极好的线性度（0.25%F.S）;

(5) 有较宽的工作温度范围（-40-+125℃）；

（6）允许过载大（400%）。

压力传感器的输出信号范围为0.5（0psi）-4.5V（15psi），经放大后进行8位A/D变换等一系列处理；A/D转换器压缩该信号至0.3-4.85V范围，目的是提高A/D转换器的分辨率。

Vout = VS (P x 0.009 + 0.04) (1.1)

Vs = 5.0 V (1.2)

由(1.1)(1.2)式可得

P= (Vout/Vs-0.04)/0.009=( Vout/5-0.04)/0.009

3信号调理电路

信号经MPX5100DP 变为电信号,再送入放大电路, 进行调理后输出到A/ D 模块

ICL7135 进行高精度模数转换。

4 A/D转换器

A/D传感器将输入电压信号转化成一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。将处理后的数据进行转换，转换成单片机可以识别的信号再输入单片机接口。

本设计中使用的A/D转换器型号是ICL7135。ICL7135主要特点如下：

·在每次A/D转换前，内部电路都自动进行调零操作。

·在±2000字（2V满量程）范围内，保证转换精度±1字。

·具有自动极性转换功能。

·输出电流典型值1PA。

·所有输出端和TTL电路相容。

·有过量程（OR)和欠量程（UR)标志信号输出，可用作自动量程转换的控制信号。

·输出为动态扫描BCD码。

·对外提供六个输入,输出控制信号(R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR),因此除用于数字电压表外,还能与异步接收/发送器,微处理器或其它控制电路连接使用。

·采用28外引线双列直插式封装，外引线功能端排列如图所示。

各外引线功能端文字符号说明如下：