智能压力测量仪课程设计1Word下载.docx
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量程:
0Pa~500pa
综合精度:
±
0.25%FS
供电:
24VDc(12~36VDC)
介质温度:
-20~150℃
环境温度:
-20~85℃
过载能力:
150%FS
响应时间:
≤10mS
稳定性:
≤±
0.15%FS/年
能实时显示目标压力值和保存参数,并能和上位机进行通信,并具有较强的抗干扰能力。
所需要完成的工作:
1.系统地掌握控制器的开发设计过程,相关的电子技术和传感器技术等,进行设计任务和功能的描述;
2.进行系统设计方案的论证和总体设计;
3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划,分别进行系统的硬件设计和软件设计;
4.进行硬件调试,软件调试和软硬件的联调;
四、进度和要求
第01天----第02天:
查阅相关资料;
进行市场调查,给出系统详细的设计任
务和功能,进行系统设计方案的论证和总体设计;
第02天----第03天:
完成硬件电路设计,并用PROTEL画出硬件电路图;
完成软件模块设计与调试;
第03天----第04天:
进行硬件调试,软件调试和软硬件的联调;
第04天----第05天:
撰写课程设计论文;
五、主要参考书及参考资料
1.单片机原理及应用,张鑫等,电子工业出版社
2.MCS51单片机应用设计,张毅刚等,哈尔滨工业大学
3.MCS51系列单片机实用接口技术,李华等,北京航天航空大学
4.PROTEL2004电路原理图及PCB设计,清源科技,机械工业出版社
5.基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究,曹卫芳,山东科技大学,2005.5
6.单片机应用技术选编,何立民,北京航空航天大学出版社,2000
7.检测技术与系统设计,张靖等,中国电力出版社,2001
摘要
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。
本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。
介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。
本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。
是通过压力传感器将压力转换成电信号,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。
而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据和命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。
本论文根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理,设计出了测量压力传感器的硬件,应用单片机技术测量电路简单,成本低,应用面广,但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差。
关键词:
压力;
AT89C51单片机;
压力传感器;
A/D转换器;
LCD显示;
Abstract
Pressureisoneoftheimportantparametersintheprocessofindustrialproduction.Pressuredetectionorcontrolisanessentialconditiontoensureproductionandtheequipmenttosafelyoperating,whichisofgreatsignificance.Thesingle-chipisinfiltratingintoallfieldsofourlives,soitisverydifficulttofindtheareainwhichthereisnotracesofsingle-chipmicrocomputer.Inthisgraduationdesign,primarilythroughbyusingsingle-chipanddedicatedchip,handlingofanalogsignalmeasuredbythesensortocompleteintelligentfunction.Thisdesignillustratesexternalhardwarecircuitdesignofintelligentpressuresensor,andconductsoftwaredevelopmenttothehardware.
ThedesignisbasedonmeasurementanddisplayofAT89C51single-chip.This
isthepressuresensorswillconvertthepressureintoelectricalsignals.Afterusingoperationalamplifier,thesignalisamplified,andtransferredtothe8-bitA/Dconverter.Thentheanalogsignalisconvertedintodigitalsignalswhichcanbeidentifiedbysingle-chipandthenconvertedbysingle-chipintotheinformationwhichcanbedisplayedonLEDmonitor,andfinallydisplayoutput.Inthecourseofshow,throughthekeyboardtoinputallkindsofdataandcommandsintothecomputer,thesingle-chipwilllocateinapredeterminedfunctionsteptodisplayrequiredvalues.
Inaddition,basedsensorthermaldriftandnonlinearityprinciple,thispaperhasdesigned
IntelligentsensorhardwarecircuitandeditedaC51Program.Thecircuitwithmicro-Processis
simpleandcheap,thoughtheresulthasstillalittleerror.
Keywords:
pressure;
AT89C51single-chip;
pressuresensor;
A/Dconverter;
LCDmonitor;
第一章绪论
1.1前言
在信息高速发展的今天,传感器检测系统的智能化和集成化成为其发展的两个重要方向,而传感器检测系统智能化和集成化的程度主要取决于与之相结合的微处理器的性能。
具有数据处理能力,能够进行自动检测、自动校准、自动误差补偿、自动抽样、以及标度变换功能的智能压力传感器检测系统已成为国内外开发和研究的热点。
传感器技术是现代测量和自动化技术的重要技术之一。
从宇宙探索到海洋开发,从生产过程的控制到现代文明生活,几乎每一项现代科学技术都离不开传感器。
在工业、农业、国防、科技等各个领域,传感器技术都得到了广泛的应用,并展现出极其广阔的前景。
因此,许多国家对传感器技术的发展十分重视。
例如在日本传感器技术被列为六大核心技术(传感器、通信、激光、半导体、超导和计算机)之一,并且是将传感器列为十大技术之首;
美国将90年代看作是传感器时代,将传感器技术列为90年代22项关键技术之一。
我国对传感器的研究也有二十多年的历史并取得了很大的成就。
目前,在"
科学技术就是第一生产力"
的思想指引下,各项科学技术取得了突飞猛进的发展,传感器技术也越来越受到各方面的重视,虽然在某些方面已赶上或者接近世界先进水平。
但是从总体来看,与国外传感器技术的发展相比,我国对传感器技术的研究和生产还比较落后,现正处于方兴未艾的阶段。
由于智能传感器系统的研究起步较晚,其理论和实践远未成熟,离实际应用需求差距很大,尤其是用于压力测量的高性能、小体积、低成本智能压力传感器系统更是有待于进一步开发。
因此,研究开发高性能的智能压力传感器系统对于促进信息技术及自动化技术的发展、提高设备的性能及自动化水平具有不可低估的意义。
1.2选题的背景和意义
近年来,随着微型计算机的发展,他的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。
工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。
其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。
现在可以毫不夸张的说,没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器,没有微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统的时代已经到来。
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。
为了测到不同位置的压力值,本次设计为基于单片机智能压力测量系统。
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LCD显示器可以识别的信息,最后显示输出。
基于单片机的智能压力检测系统,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变为电信号,再通过三运放放将电信号放大为标准信号为0-5V的电压信号,然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量,我们所采样的A/D转换器为ADC0832,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。
为了提高单片机系统I/O口线的利用效率,利用单片机AT87C51的串行口和液晶显示屏LM016L来显示。
1.3智能压力传感器的发展方向
(1)向高智能高精度发展:
随着自动化生
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