一种智能压力变送器的设计毕业设计论文文档格式.doc

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本人所写的毕业论文《智能压力变送器》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：

年月日

摘要

智能压力变送器（IntelligentPressureTransmitter）是一种高精度压力测量仪器。

它可以将模拟信号或者是电压信号转变为4-20mA的电流信号。

一般工业上需要测量一些非电物理量，比如压力、速度、角度、温度等，这些非电物理量需要转换为电物理量才可以传输到百米以外的控制室和显示屏幕上。

之所以用压力变送器测量压力的原因是因为电信号不易受到干扰，传输距离远也不影响其精度。

由于他的高精度和可以远距离传输的性能，所以它被广泛用在工业控制中。

可以预计随着智能压力变送器的设计原理和控制技术的发展，今后在其他领域应用也会更加广泛。

论文首先综述了压力变送器的发展历程、现状和发展趋势。

然后介绍一下智能压力变送器总体的设计框架包括设计思路和总体设计方案，之后再分析每个模块的具体功能以及模块选择的方案对比，之后再介绍压力变送器的硬件电路的设计原理和软件设计原理。

本文集中介绍了基于STC89C52单片机和ADS1115数字化智能压力变送器的设计。

根据课题要求，选用STC89C52单片机作为主控芯片，TI公司生产的ADS1115芯片作为AD转化芯片。

借助于该单片机很强的数据转化能力、丰富的硬件外部设备设以及消耗很低的电能完成功能的特性，和AD芯片的高精度转化，提高了系统的稳定性，保证了系统的测量精度。

关键词：

压力变送器；

STC89C52单片机；

AD；

精度

ABSTBACT

Theintelligentpressuretransmitter（Intelligent 

Pressure 

Transmitter）isakindofanalogsignalora 

voltagesignalintoa 

highprecisionmeasuringinstruments 

4-20mAcurrentsignal.Measurementof 

non 

electricphysicalquantity 

ingeneralindustry,suchas 

pressure,temperature,speed,angle,thesenon 

needstobeconvertedintoelectric 

physicalquantity 

canbetransmitted 

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onehundredmetersand 

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becausethe 

signalisnotsusceptibletointerference,longtransmissiondistance 

doesnotaffectits 

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precisionand 

longdistancetransmission 

performance,so 

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inindustrialcontrol.Canbeexpectedwiththe 

developmentof 

thedesign 

principleandcontroltechnologyofintelligentpressuretransmitter,in 

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extensive.

Thepaperfirstreviewsthe 

developmenthistory,currentsituationanddevelopmenttrendofpressure 

transmitter.Thenintroduce 

theoverall 

frameworkof 

the 

intelligentpressuretransmitter 

design 

includingthedesignideas 

andtheoveralldesignscheme,andthenanalysisthe 

specificfunctionofeach 

module 

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moduleselection 

schemecomparison,andthen 

introducesthedesign 

principleandsoftwaredesignprincipleof 

hardware 

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Thispaper 

introducesthe 

designofSTC89C52 

singlechipmicrocomputerand 

digitalintelligent 

pressuretransmitterbasedon 

ADS1115.Accordingtotherequirementsoftheproject,usingSTC 

company'

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STC89C52microcontrollerasthemaincontrolchip,ADS1115chipproducedbyTIcompanyasconversion 

chip.Withthehelpof 

powerful 

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lowpowerconsumption,high 

performance,highprecision 

andAD 

conversion 

chip,andimprovesthestabilityofthesystem,ensuretheaccuracyofmeasurement 

system.

Keywords:

Pressuretransmitter;

STC89C52singlechipmicrocomputer;

AD;

Precision

目录

1绪论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.2本课题国内外研究动态以及发展 2

1.3本章小结 2

2系统概述 3

2.1系统概述 3

2.1.1系统简介 3

2.1.2系统原理图 3

2.2硬件环境简绍 4

2.3软件环境简绍 5

2.4主要研究方向 6

2.5本章小结 6

3硬件设计 7

3.1硬件的整体设计 7

3.2压力传感器的选择 7

3.3压力变送器模块设计 8

3.3.1压力变送器模块供电电路设计 8

3.3.2压力变送器模块稳压电路设计 9

3.3.3压力变送器模块运放跟随、放大模块设计 10

3.3.4压力变送器模块V/I转换模块设计 13

3.4主控模块设计 14

3.5电压采集电路设计 15

3.6数模转换电路设计 16

3.7按键模块设计 16

3.8显示模块设计 17

3.9声光报警模块设计 18

3.10通信模块设计 18

3.11电源模块 19

3.12本章小结 21

4软件设计 22

4.1软件总体介绍 22

4.2电压采集程序设计 23

4.3数模转换程序设计 23

4.4串口通信程序 23

4.5上位机程序设计 24

4.6按键程序设计 25

4.7智能功能程序设计 25

4.8声光报警程序设计 26

4.9显示程序 26

4.10本章小结 26

5结束语 27

致谢 28

参考文献 29

附录 30

附录一压力变送器电路设计 30

附录二控制电路设计 31

附录三实物 32

附录四测试数据 33

1绪论

1.1课题的研究背景及意义

微电子技术已经快速的发展起来了,压力变送器的性能也越来越强大了。

压力变送器能适合于很多场合，不管是腐蚀性较强的场合，还是温度很高或者很低的场合，还是冲击特别大的工业生产场合等都应用的非常广泛。

在某些场合中，测量点和控制室相距较远，所以越来越多的智能变送器都开始支持远程传输数据，但是传输的成本较高，我们选择两线制传输，可以降低成本。

压力变送器在工业控制中是很重要的元件，它可以测量出一些物理量的大小，比如水压、气压等。

它的精度很高，所以备受自动化工业亲睐与认可。

很多时候一些不是电信号的物理量需要我们测量出来，例如水压、气温、加速度等物理量，这些物理量是要转变成电流信号才可以传送到相对较远的显示屏上，测量员无需到现场可以直接看出测量值。

电流信号在传输方面比较稳定，不易受到外界的干扰，一般可以传输很远的距离，精度依然不会受到影响，这也是它优于普通传感器的特点。

这也是为什么工业控制大多采用电信号传输的原因。

在科学技术发展很快的今天,压力变送器已经广泛应用在医疗卫生、水利水电、军工、工业自动控制、交通等各个行业。

现代的科学技术都离不开信息的传输，信息技术包括计算机，通信和传感器。

传感器采集信号经过数据通信再传输到电脑上完成信号处理。

现在,计算机通信技术逐渐趋于完善,但是传感器技术还是不够完善[1]。

在当今这个信息时代，各种控制系统对智能化以及系统对环境的适应能力的要求与日俱增。

所以系统中的一些元件就要求较高了，比如传感器，它是直接与被测的物理量接触，就需要传感器具有高精度，高稳定度等特性，而且信号传送的距离也要相对较远。

通常的变送器只是采用了最基本的放大电路将信号放大，然后再传送，但是在传送的过程中信号容易失真，导致在信号处理方面出现很严重的问题，另一方面，这样的变送器传送的距离不够远，外界因数稍微有变化，它就不稳定了。

所以常用在一些要求较低的环境。

现在的变送器基本上都是由传感器和强大的微小CPU两部分构成的，微处理器是智能式变送器的核心。

它利用了微小CPU强大的数据处理能力以及它的存储能力,可以对数据进行有效快速的处理,可以把信号中的杂波滤掉，将信号放大，模数转换，显示信号的变化等。

变送器的测量性能会受到微处理器的影响，在本课题的的设计研究中,创新采用了STC89C52微处理器以及高精度AD转换芯片ADS1115,系统变的更加的可简单,同时使用性能得到了完善和改进,稳定性也提高了很多，也保证了测量的精确度。

现在普通的变送器用的较多，但是由于设计的技术低的原因，变送器本身存在着精度不够，电路较复杂、成本也较高的问题。

本课题研究与设计的智能压力变送器可以解决以上问题。

1.2本课题国内外研究动态以及发展

压力变送器的发展以及现状：

压力变送器的发展基本上是经历了四个阶段：

第一阶段，早期压力变送器采用大位移式工作原理，如曾大量生产的水银浮子式差压计