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压力测量系统的设计

课程设计报告

题目:压力测量系统的设计

院系:信息与电气工程学院

姓名:

学号:12894040

专业:电气工程及其自动化

指导老师:

目录

1设计内容及要求…………………………………………………………………………2智能电子天平的总体设计分析………………………………………………………………

2.1 智能电子天平的基本结构

2.2智能电子天平系统的工作原理

2.3 智能电子天平设计的基本思路

3硬件设计…………………………………………………………………..

3.1 总体规划

3.2 主控制器电路

3.3 电源变换电路

3.4 信号放大电路

3.5信号变换电路

3.6 显示电路

4软件设计…………………………………………………………………

4.1 系统应用程序组成

4.2 主程序流程图

4.3 AD采样程序块

4.4 液晶显示程序块

5心得体会………………………………………………………………………………

1设计内容及要求

设计一个智能电子天平,可以同时测量两个物体的重量并进行比较。该系统应具有数码管显示、键盘设定、数据存储等功能。

设计要求:①测量范围:0~5kg

②测量精度:正负0.1kg

③测量通道:2通道(被测物体重量1通道,参照物体重量1通道)

④供电电源:220V AC

2 、智能电子天平设计总体分析

2.1智能电子天平的基本结构

所谓智能电子天平,即可以同时测量两个物体的重量并进行比较的装置。它和电子称的原理类似,都是是利用物体的重力作用来确定物体质量(重量)。智能电子天平可以说是电子称的改进装置,把原有的电子称压力传感器测量端换成两个,相继的数据处理等后续装置做一定的改进即可。

2.2 系统的工作原理

电子天平称重系统的工作原理。首先是通过两个压力传感器分别采集到两个被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小,需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号分别经A/D转换电路转换成数字量通过两个通道被送入到主控电路的单片机中,单片机通过程序结合按键控制译码显示器,从而显示出某个被测物体的重量或是比较结果。在实际应用中,为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰,还需要在传感器与A/D芯片之间加上信号调整电路。

2.3 系统设计基本思路

按照设计的基本要求,系统可分为四大模块,电源转换模块、数据采集模块、控制器模块、显示器模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理,由控制器完成对该数字量的处理,驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高,系统的大部分功能都需要软件来控制。

3、硬件电路设计

3.1 总体规划

按照本设计功能的要求,系统由5个部分组成:控制器部分、两个相同的测量部分、

数据显示部分、键盘部分和电路电源部分,系统设计总体方案框图如图1所示。

图一:系统总体框图

其中,本设计采用SP20C-G501电阻应变式传感器,其最大量程为5Kg.称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成,具有过载保护装置。由于惠斯登电桥具诸如抑制温度变化的影响,抑制干扰,补偿方便等优点,所以该传感器测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点,广泛用于各种结构的动、静态测量及各种电子秆的一次仪表。该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成,其工作原理如图3所示。

图3 称重传感器原理图

本设计的测量电路采用最常见的桥式测量电路,用到的是电阻应变传感器半桥式测量电路。它的两只应变片和两只电阻贴在弹性梁上,测量电阻随重力变化导致弹性梁应变而产生的变化。其测量原理:用应变片测量时,将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时,

应变片的敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化,通过转换电路转换为电压或电流的变化。由于内部线路采用惠更斯电桥,当弹性体承受载荷产生变形时,输出信号电压可由下式给出:

上式说明电桥的输出电压V和四个桥臂的应变片感受的应变量的代数和成正比。

3.2主控器电路

本设计中主控制器采用AT89C51单片机,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,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。此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。

其中主控电路图如下:

3.3 电源转换电路设计:

由于本设计中要求用220V电源供电,而设计中用到的芯片大多工作电压为5V,因此需要将220V交流电变换为5V直流电。具体实现电路如下:

220V交流电变换成5V直流电电路图

3.4 信号放大电路

由于称重传感器输出电压振幅范围0~20mV。而A/D转换的输入电压要求为0~2V,因此需要一定的放大环节,且增益为100倍左右。这里采用专用仪表放大器,如:AD620,INA126等。

此类芯片内部采用差动输入,共模抑制比高,差模输入阻抗大,增益高,精度也非常好,且外部接口简单。

以 INA126为例,接口如下图所示:

图2.7 INA126仪表放大结构图

3.5 信号转换电路

要想利用单片机进行数据处理进而达到各种控制功能,必须先把传感器测得的模拟信号通过INA126芯片放大后,再通过A/D芯片进行转换,得到数字信号才能够送达单片机进行处理。本设计中利A/D0805进行数据转换,具体电路如下:

图8 1602液晶模块的读操作时序

4 软件设计

图10 程序结构

4.2 主程序流程图

系统程序固化在STC12C5A60S2内部的flash存储器中,分为主程序和若干子程序。主程

序的功能是系统初始化,管理和调用各个子程序。本设计的程序流程图如图11所示。

图11 程序流程图

4.3 AD采样程序块

本文设计的STC12C5A60S2片内AD程序如下:

#include "config.h"

//---------------------------------------------------------------------

// SPEED1 SPEED0 A/D转换所需时间

#define AD_SPEED 0x60 // 0110,0000 1 1 90 个时钟周期转换一次,

// CPU工作频率21MHz时 A/D转换速度约 300KHz

//#define AD_SPEED 0x40 //0100,0000 1 0 140 个时钟周期转换一次//#define AD_SPEED 0x20 //0010,0000 0 1 280 个时钟周期转换一次//#define AD_SPEED 0x00 //0000,0000 0 0 420 个时钟周期转换一次//---------------------------------------------------------------------

unsigned int get_AD_result(unsigned char channel)

{

unsigned char AD_finished=0; //存储 A/D 转换标志

ADC_RES = 0; //A/D 转换结果高8位

ADC_RESL = 0; //A/D 转换结果低2位

channel &= 0x07; //0000,0111 清0高5位

ADC_CONTR = AD_SPEED;

_nop_();

ADC_CONTR|=0xE0; //1110,0000清ADC_FLAG,ADC_START位和低三位

ADC_CONTR |= channel; //选择 A/D 当前通道

_nop_();

ADC_CONTR |= 0x80; //启动 A/D 电源

delay(1); //使输入电压达到稳定

ADC_CONTR |= 0x08; //0000,1000 令 ADCS = 1, 启动A/D转换

AD_finished = 0;

while (AD_finished == 0 ) //等待A/D转换结束

{

AD_finished = (ADC_CONTR & 0x10); //0001,0000 测试A/D转换结束否

}

ADC_CONTR &= 0xE7; //1111,0111 清 ADC_FLAG 位, 关闭A/D转换

return (ADC_RES<<2|ADC_RESL);//返回转换后的结果

}

4.4 液晶显示程序块

本文设计的1602液晶操作程序如下:

/*****************************************************

函数名:WriteDataLCD()

功能:向1602写数据

说明:

入口参数:WDLCD

返回值:无

*****************************************************/

void WriteDataLCD(unsigned char WDLCD)

{

ReadStatusLCD(); //检测忙

压力检测系统设计

单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:压力检测系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 设计地点 : 31-505 设计时间 : 2015-12-28~2016-01-08

单片机系统 课程设计课程设计名称:压力检测系统设计 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 课程设计地点: 31-505 课程设计时间: 2015-12-28~2016-01-08 单片机系统课程设计任务书

目录 1绪论 (3) 1、1压力检测系统概述 (3) 2总体方案设计原理 (4) 2、1 基于单片机的智能压力检测的原理 (4) 2、2 压力传感器 (4) 2、2、1 压力传感器的选择 (4) 2、2、2金属电阻应变片的工作原理 (5) 2、3 A/D转换器 (5) 2、3、1 A/D转换模块器件选择 (5) 2、3、2 A/D转换器的简介 (5) 2、4单片机 (6) 2、4、1 AT89C51单片机简介 (6) 2、4、2主要特性 (7) 2、4、3 管脚说明 (7) 2、5单片机于键盘的接口技术 (8) 2、5、1 键盘功能及结构概述 (8) 2、5、2 单片机与键盘的连接 (9) 2、6 LED显示接口 (10)

2、6、1 LED显示器 (10) 2、6、2七段数码显示器 (11) 2、6、3LED数码管静态显示接口 (12) 3软件设计 (14) 3、1 A/D转换器的软件设计 (14) 3、1、1 ADC0832芯片接口程序的编写 (14) 3、2 单片机与键盘的接口程序设计 (15) 3、3 LED数码管显示程序设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录A (19) 附录B (20) 1绪论 1、1压力检测系统概述 压力就是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制就是保证生产与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。 本次设计就是基于AT89C51单片机的测量与显示。就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与命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果就是,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。

数字显示压力测量系统设计

数字显示压力测量系统设计 一、数字显示仪表的设计原理 工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字式仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要,它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有:准确度高、分辨率高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量传输信息,可使得传输距离不受限制。 数字仪表按工作原理可分为:带微处理器的和不带微处理器的。不带微处理器的仪表,通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现;带微处理器的仪表,是借助软件的方式来实现有关功能。 1.传感器输出信号的特点: (1)传感器的输出会受温度的影响,有温度系数变化。 (2)传感器的输出顺着输入的变化而变化,但之间的关系不一定是线性比例关系。 (31传感器的动态范围很宽。 (4)传感器的种类多,输出的形式也多种多样。 (5)传感器的输出阻抗较高,到测量电路时会产生较大的信号衰减。 2.传感器信号的二次变换 根据上述的传感器输出信号的特点来看,传感器输出的信号一般是能直接用于仪器、仪表显示作控制信号用,往往需要通过专门的电子电路对传感器输出信号进行“加工处理”。如将微弱的信号给予放大,经过滤波器将有害的杂波信号滤掉,将非线性的特性曲线线性化,如有必要再加温度补偿电路。这种信号变换一般称为二次变换。完成二次变换的电路称为传感器电子电路,一般也称为测量电路,仪表电子电路或调理电路。

3.传感器二次变换的组成 传感器电子电路主要是模拟电路,它与数字电路一样,是由一些单元电路组成。这些单元电路有:各种信号放大电路、有源及无源滤波电路、绝对值检测电路、峰值保持电路、采样.保持电路、A/D及D/A 变换电路、V/F及F/V变换电路、调制解调电路温度补偿电路及非线性特性化补偿电路等。 4.传感器信号的调理电路 信号调理是指测量系统的组成部分,它的输入时传感器的输出信号,输出为适合传输、显示、记录或者能更好的满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配、滤波、解调功能。 传感器输出信号通常可以分为模拟量和数字量两类。对模拟量信号进行调整匹配时,传感器的信号调理环节相对复杂些,通常需要放大电路、调制与解调电路、滤波电路、采样保持电路、A/D及AD/A 转换电路等。而对于数字量信号进行调理匹配时,通常只需使信号通过比较器电路及整形电路,控制計数器技术即可。 5.DVM的概述 模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点,但测量精度较差。数字电压表(DVM),以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。DVM应用单片机控制,组成智能仪表;与计算机接口,组成自动测试系统。目前,DVM多组成多功能式的,因此又称数字多用表。 DVM是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器,这就要求将模拟量变换成数字量。这实质上是个量化过程,即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程,完成这种变换的核心部件是A/D转换器,最后用电子计数器计数显示,因此,DVM的基本组成是A/D 转换器和电子计数器。 二、压力测量数显系统设计 测量系统的整机电路包括:P3000S-102A压力传感器、恒流源、

基于单片机的温度测量系统设计(DOC)

基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要:本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足,提出了一种基于STC单片机,采用Pt1000温度传感器,通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了,铂热电阻测量温度的原理,基于STC实现铂热电阻阻值测量,牛顿迭代法计算温度,给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证,该系统测量精度高,线性好,具有较强的实时性和可靠性,具有一定的工程价值。 关键词:STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer,Pt1000temperature sensor,platinum thermistor’s resistance,Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高,而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内,应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广,结构简单,但是它的电动势小,灵敏度较差,误差较大,实际使用时必须加冷端补偿,使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器,具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点,适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵,在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点,但其阻值与温度变化成非线性关系,在测量精度较高的场合必须进行非线性处理,给计算带来不便,此外元件的稳定性以及互换性较差,从而使它的应用范围较小。 (4)铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些,但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范

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AT89C51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 课程名称:传感器原理与检测技术 设计题目:压力检测系统的设计 班级:测控092学号:160509240 姓名:李莹 指导老师:戴梅 年月日

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。

温度检测显示系统设计

毕业设计 设计题目温度监测显示系统设计 系部信息工程系 专业电子信息工程 班级电子0601 学号063001020001 姓名宋天诗 指导老师王珊珊 温度检测显示系统 一、设计要求 1.以传感器,单片机,数码管等元器件,设计一个温度检测系统,并通过显示器件,显示出温度数据。 2.熟练应用protel99,运用protel99设计温度检测显示系统。

3.理解温度检测系统的原理。 二、总体概要设计 本系统是以温度传感器、数码管和单片机为核心元器件建立起来的温度检测显示系统。通过对单片机和传感器的研究,通过A/D转换器的应用,使本系统实现了温度信号到模拟信号再到数字信号的转换。设计中还使用了译码器74LS47、数码管、稳压管等元器件。 温 度 传感器 单片机数码管采集后 的数据 处理后 的数据 检测 温度 图1 系统总体框图 本设计主要包含温度检测和显示电路两个部分。 1.温度检测部分 主要由温度传感器、运算放大器和A/D转换器三部分组成。 温度传感器LM134产生的输入信号由运算放大器ICL7650后,A/D转换器MC14433将运算放大器输出的模拟信号转换成数字信号输入80C51单片机,由于MC14433 的 A/D转换结果是动态分时输出的BCD码,Q0~Q3和DS1~DS4 都不是总线式的。因此,MCS-51 单片机只能通过并行I/O 接口或扩展I/O 接口与其相连。 温度信号检测通道的总增益是由温度传感器、运放和A/D转换器三个环节的增益 做决定。在本设计中,前两个环节的增益是固定的,只用电位器 r W作为整个输入通道的增益环节。这样有利于整个设计的调试。 2.显示电路 本设计采用动态扫描输入法,由单片机8051输出数码管段选信号,经译码器驱动器芯片74LS47驱动后数码管发光显示。 三、各单元模块设计与分析 1.温度传感器 传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、 显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 LM134是一种新型的硅集成温度传感器,它不同于一般诸如热敏电阻、温差电偶以及半导体PN结等传统的温度传感器。它是根据下述原理设计而成的,即工作在不同电流密度下的两只相同晶体管,其基、射结的结电压之差△V_(be)与绝对温度T严格成正比。因而该器件的突出优点是在整个工作温区范围内(-55℃~+125℃)输出电流几乎与被测温度成线性关系,这样,就可省去非线性校正网络,使用简便。此外,它还具有下列特点: (1)起始电压低(低于1.5V),而器件耐压较高,因而电源电压适用范围宽(在3~40V之间)。 (2)灵敏度高(1μA/K),输出信号幅度大。一般情况下,不必加中间放大就可直接驱动检测系统,例如双积分型A/D转换器5G14433或ICL7106等。从而消除了中间环节所引入

压力测量仪表原理及结构

压力表工作原理及结构 用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力,又称压强。压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装臵。仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力(习惯上称表压)、负压 (习惯上称真空)和差压。 图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。工程技术上所测量的多为表压。压力的国际单位为帕(Pa)。压力的其他单位还有:工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。 压力是工业生产中的重要参数。如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的,必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中,压力还直接影响产品的质量和生产效率,如生产合成氨时,氮和氢不仅须在一定的压力下合成,而且压力的大小直接影响产量高低。此外,在一定的条件下,测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。 弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等;按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单,结实耐用,测量范围宽(-0.1~1500兆帕),是压力测量仪表中应用最多的一种。 一、压力表 1.1、压力表的工作原理 弹簧管压力表又称为波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的,它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时,弹簧管在被测压力作用下产生变形,因而弹簧管自由端产生位移,位移量与被测压力的大小成正比,使指针偏转,在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气,压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装臵时,尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高(如0.25级以上)的弹性式压力测

压力测控系统

本章通过一个压力测控系统的综合设计实例,说明单片机应用系统设计的方法和步骤。 12.1 系统要求 设计一压力测控系统,系统的具体要求如下: (1)压力检测 检测来自压力传感器输出的电压信号(0~5V),通过 A/D 转换器进行转换。 (2)工程变换 将转换结果进行工程变换,即将转换结果再转换为压力大小(仅保留整数部分)。 (3)键盘 用于设置压力的报警值和当前时间。 (4)数码 LED显示 用于显示压力报警值的上限和下限,并显示当前压力值。压力值在 0~100之间。 (5)当前压力值超过报警值时,通过蜂鸣器报警,并控制电机执行相应的动作。压力 值低于下限时,合上控制电机正转的继电器,控制电机正转,压力升高,压力值升高到正常 范围后,打开正转继电器,电机停转;压力值高于上限时,合上控制电机反转的继电器,控 制电机反转,压力值下降到正常范围后,打开反转继电器,电机停转。没有超过报警值时, 继电器都打开,电机不转。 (6)上位机监控软件设计 通过计算机显示当前的压力值以及报警值。 12.2 需求分析 需求分析是进行系统设计的基础,主要包括以下几个方面: 1.单片机选型 进行单片机选型时,应尽量了解较多种类单片机的性能指标和所集成的资源。根据系统 的要求,选用合适的单片机。目前许多单片机具有较高的集成度,因此,如果有模拟量检测 的要求时,应尽量选择带有 A/D 转换模块的单片机。并且,应该注意所设计系统的应用场合, 选择适当的芯片等级(军用级、工业级和商用级)。 STC12C5410AD 单片机片内集成了 8 通道 10 位高速模数转换器,并且,具有较多的通 用 I/O 和片上外设 (定时器、 UART等), 因此, 在本系统的设计中, 可以采用 STC12C5410AD 作为系统的检测与控制中心。 2.人机接口的设计选型 系统要求使用键盘设置压力的报警上限值和下限值,使用 LED 进行显示。在此,使用 4 、当前值 个按键作为系统键盘,选用 8 位 LED 显示,用以显示压力的报警值(上限、下限) 和当前时间。 传统的键盘和 LED 显示电路设计,一般采用扫描的方式。即,键盘采用扫描方式,LED 显示采用动态扫描方式。键盘和 LED 设计时,公用其中的某些口线。在本例中,键盘采用扫 描方式,而 LED采用串行-并行转换芯片 74HC595进行显示。 259

温度检测显示及报警装置设计与制作

目录 第一章绪论 (1) 1.1课题背景与意义 (1) 1.2设计题目介绍 (1) 1.3设计目的 (1) 1.4设计内容和要求 (1) 第2章设计原理 (3) 2.1系统总体框架设计 (3) 2.2系统硬件设计 (3) 2.2.1温度传感器DS18B20电路 (3) 2.2.2蜂鸣器报警电路 (4) 2.2.31602液晶显示显示电路 (5) 2.2.4复位电路 (5) 2.3系统软件设计 (6) 第3章系统调试及结果分析 (8) 3.1硬件调试 (8) 3.2软件调试 (8) 3.3结果分析 (9) 参考文献 (10) 附录 (11) 附录一系统原理图 (11)

第一章绪论 1.1课题背景与意义 温度是一个基本的物理量,在工业生产和实验研究中,如机械、食品、化工、电力、石油、等领域,温度常常是表征对象和过程状态的重要参数,是各门学科研究中经常遇到和必须测量的物理量。本质上讲,温度就是衡量物体冷热程度的物理量,是物体分子热运动平均动能的标准。它是国际单位制规定的七个基本单位之一。温度概念的建立以及温度的测量都是以热平衡为基础的,当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热,换热结束后,两物体处于热平衡状态,此时它们具有相同的温度,这就是温度最基本的性质。因此对温度进行准确测量和有效控制已成为人们在科学研究和生产实践中面临的重要课题之一。 1.2设计题目介绍 设计并开发能自动测温并具有显示和报警系统的温度测量控制系统,要求以18b20做为温度测量传感器,以数码管、点阵、1602、全彩TFT屏做为温度等信息显示装置,以蜂鸣器为报警装置,能实现实时温度显示、温度上下限设定、温度上下限报警等功能。 1.3设计目的 测控系统技术是自动控制理论和微型计算机原理和接口等技术在工业生产过程中实现自主测量自动控制的专门技术,其以自动控制理论为基础,以电子技术、传感器原理、计算机原理及接口等课程内容为辅助,通过对测控系统的设计实践环节培养学生理论应用能力、总结归纳能力以及自我学习能力,从而进一步提高学生工程实践能力和创新意识的培养。 1.4设计内容和要求 (1)单片机开发仪提供的18B20温度传感器做为温度采集传感器。对温度进行实时采集。 (2)本组(第三组)使用1602液晶屏做为信息显示装置。

基于单片机的智能压力检测系统的设计—-毕业论文设计

题目:基于单片机的智能压力检 测系统的设计

基于单片机的智能压力检测系统的设计 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。 关键词:压力;AT89C51单片机;压力传感器;A/D转换器;LED显示;

Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;

压力测量系统的设计

课程设计报告 题目:压力测量系统的设计 院系:信息与电气工程学院 姓名: 学号:12894040 专业:电气工程及其自动化 指导老师:

目录 1设计内容及要求…………………………………………………………………………2智能电子天平的总体设计分析……………………………………………………………… 2.1 智能电子天平的基本结构 2.2智能电子天平系统的工作原理 2.3 智能电子天平设计的基本思路 3硬件设计………………………………………………………………….. 3.1 总体规划 3.2 主控制器电路 3.3 电源变换电路 3.4 信号放大电路 3.5信号变换电路 3.6 显示电路 4软件设计………………………………………………………………… 4.1 系统应用程序组成 4.2 主程序流程图 4.3 AD采样程序块 4.4 液晶显示程序块 5心得体会………………………………………………………………………………

1设计内容及要求 设计一个智能电子天平,可以同时测量两个物体的重量并进行比较。该系统应具有数码管显示、键盘设定、数据存储等功能。 设计要求:①测量范围:0~5kg ②测量精度:正负0.1kg ③测量通道:2通道(被测物体重量1通道,参照物体重量1通道) ④供电电源:220V AC 2 、智能电子天平设计总体分析 2.1智能电子天平的基本结构 所谓智能电子天平,即可以同时测量两个物体的重量并进行比较的装置。它和电子称的原理类似,都是是利用物体的重力作用来确定物体质量(重量)。智能电子天平可以说是电子称的改进装置,把原有的电子称压力传感器测量端换成两个,相继的数据处理等后续装置做一定的改进即可。 2.2 系统的工作原理 电子天平称重系统的工作原理。首先是通过两个压力传感器分别采集到两个被测物体的重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小,需要通过前端信号处理电路进行准确的线性放大。放大后的模拟电压信号分别经A/D转换电路转换成数字量通过两个通道被送入到主控电路的单片机中,单片机通过程序结合按键控制译码显示器,从而显示出某个被测物体的重量或是比较结果。在实际应用中,为提高数据采集的精度并尽量减少外界电气干扰,还需要在传感器与A/D芯片之间加上信号调整电路。 2.3 系统设计基本思路 按照设计的基本要求,系统可分为四大模块,电源转换模块、数据采集模块、控制器模块、显示器模块。其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。转换后的数字信号送给控制器处理,由控制器完成对该数字量的处理,驱动显示模块完成人机间的信息交换。此部分对软件的设计要求比较高,系统的大部分功能都需要软件来控制。 3、硬件电路设计 3.1 总体规划 按照本设计功能的要求,系统由5个部分组成:控制器部分、两个相同的测量部分、

温度测量显示电路设计

第一章概述 1.1 设计内容 以设计为主完成一个温度范围为0 - 50℃的温度测量显示电路的设计与制作。 1、主要设计内容: (1)系统原理框图设计与分析(包括传感器的选择与确定)。 (2)系统方案设计、比较及选定(给出两种以上的方案比较)。 (3)系统原理图设计(包含测量电路、放大电路、A/D转换及显示电路等)。 (4)确定原理图中元器件参数(给出测量电路、放大电路计算公式与数据)。 2、运用protel软件绘出系统原理电路图(鼓励能完成印刷电路板图 的绘制)。 1.2 设计要求 1)确定并分析系统设计要求; 2)进行系统的方案设计; 3)要绘制原理框图,绘制原理电路 4)要有必要的计算及元件选择说明 5)如果采用单片机,必需绘制软件流程图 6)写说明书 7)答辩 所设计的方案能满足题目要求并实现相应的功能,所编写的设计说明书应语句通顺,用词准确,层次清楚,条理分明,重点突出。

第2章硬件电路设计 2.1 传感器的选择与确定 2.1.1 方案一:热敏电阻 该方案采用热敏电阻,热敏电阻价格比较便宜、灵敏度比较好,在实际应用的时候线性度较差,另外调试比较困难。不适合使用。故不使用热敏电阻。 2.2.2 方案二:AD590 该方案采用AD590。 AD590拥有良好的线性关系,灵敏度较高、使用简单方便。但是这种传感器的价格比其他的两种都贵很多。故不选用。 2.2.3方案三:DS18B20数字温度传感器 DS18B20是美国DALLAS半导体公司智能温度传感器,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面拥有很大优势,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 经过上述三种方案的论证比较,综合考虑成本、性能等因素,最终选取方案三。

基于Labview的压力测试系统

基于L a b v i e w的压力测 试系统 集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

现代检测技术综合设计报告 课程设计题目:基于虚拟仪器的压力测量系统 学院名称:电子与信息工程学院 专业:电气工程及其自动化 班级:电气12-1 姓名:杨育新学号 同组者姓名: 指导教师:黄晶 日期:~ 目录 一、任务 书................................ ..................1 二、总体设计方案 2.1 现代测控技术发展概述.....................................1 2.2 自动检测系统的原理框图...................................2 三、压力传感器 3.1 传感器的选择.............................................2 3.2 工作原理.................................................2 3.3 工作特性.................................................3

四、硬件设计 4.1 应变片的测量转换电路.....................................3 4.2 电桥的放大电路...........................................4 4.3 压力测量的总电路图...........................................5 五、Labview软件设计 5.1 程序流程图的设计..........................................6 5.2 前面板的设计.............................................6 5.3 实验框图的设计................................... ........8六、调试情况及结论 6.1 程序的调试..............................................12 6.2 实验结论................................... .............14七、课程设计心得体会.......................................14 参考资料.....................................................14

微机原理课程设计压力测量系统的设有硬件电路图计样本

序号: 课程设计 ( 微机原理及应用A) 二○一一年七月八日

课程设计任务书及成绩评定 课题名称压力测控系统的设计 I、题目的目的和要求: 设计一个对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值的系统, 当压力低于30pa时, 黄灯闪烁, 闪烁周期为1秒。当压力高于150pa 时, 红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。X为测试值。 II、设计进度及完成情况

III、主要参考文献及资料 《微型计算机原理及应用》清华大学出版社郑学坚周斌 《微型计算机技术及应用》清华大学出版社史嘉权 《微机原理与接口技术基础与应用》海洋出版社邓振杰 《微机原理与接口技术实验及课程设计》西南交通大学出版社杨斌《单片机原理及接口技术》清华大学出版社梅丽凤王艳秋 学科部主任( 签字) Ⅵ、成绩评定:

设计成绩: ( 教师填写) 指导老师: ( 签字) 二○一一年七月八 日 一、设计要求 设计一个对压力传感器的信号进行检测并在LED数码显示器上显示压力值的系统, 当压力低于30pa时, 黄灯闪烁, 闪烁周期为1秒。当压力高于150pa时, 红灯闪烁。LED的显示内容为P=XXX。X为测试值。 二.设计思想 压力测试系统的设计, 必然要牵涉到压力的感应与转化, 因此必须要有压力传感与A/D转换器。将自然中的模拟量转化为电压信号, 再转化位数字信号进行处理。一个小型的微机系统, 必须要有8086cpu来进行整体的控制, 将其经过8255与A/D传感器进行连接。这就是这个系统的主要框架。 而具体的应用框架则是在主要的框架上添加。要当压力低于30pa时, 黄灯闪烁。当压力高于150pa时, 红灯闪烁。则应添加8255。模块。经过编程来控制黄灯与红灯的亮灭情况, 考虑到要进行比较, 因此我用了两个比较器进行数据的比较。同时, 由于灯要闪烁, 闪烁周期要一秒, 因此我们考虑到还要加一个8253芯片去控制。但根据个人情况, 这个模块我省略了。而至于LED显示, 且显示内容为三位。我只在程序之中体现, 而在硬件图中没有去

智能测温系统设计

第1章绪论 1.1设计背景 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现.能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,但需后续信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。选用STC89C52单片机作为主控制器件,DSl8B20作为测温传感器通过LCD1602并行传送数据,实现温度显示。通过DSl8B20直接读取被测温度值,进行数据转换,该器件的物理化学性能稳定,线性度较好,在-55℃~125℃最大线性偏差小于0.1℃。该器件可直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度,从而简化数据传输与处理过程。 1.2智能测温系统特征 温度是我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量,但是它是看不到的,仅凭感觉只能感觉到大概的温度值,传统的指针式的温度计虽然能指示温度,但是精度低,使用不够方便,显示不够直观,数字温度计的出现可以让人们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度。 数字温度计采用进口芯片组装精度高、高稳定性,误差≤0.5%,内电源、微功耗、不锈钢外壳,防护坚固,美观精致。数字温度计采用进口高精度、低温漂、超低功耗集成电路和宽温型液晶显示器,内置高能量电池连续工作≥5年无需敷设供电电缆,是一种精度高、稳定性好、适用性极强的新型现场温度显示仪。是传统现场指针双金属温度计的理想替代产品,广泛应用于各类工矿企业,大专院校,科研院所。 数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器(如铂电阻,热电偶,半导体,热敏电阻等),将温度的变化转换成电信号的变化,如电压和电流的变化,温度变化和电信号的变化有一定的关系,如线性关系,一定的曲线关系等,这个电信号可以使用模数转换的电路即AD转换电路将模拟信号转换为数字信号,数字信号再送给处理单元,如单片机或者PC机等,处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来,成为可以显示出来的温度数值,如25.0摄氏度,然后通过显示单元,如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。数字温度计

压力检测系统设计论文

目录 1 压力检测系统总体方案 (2) 1.1设计方案 (2) 2 检测硬件系统 (2) 2.1 压力的测量装置 (2) 2.2 CB-68LP连接模块 (3) 2.3 TDS1012示波器 (3) 2.4 DH1715A-3型双路稳压稳流电源 (3) 2.5 其他 (4) 3 系统中的软件 (3) 3.1 软件支持 (4) 4 压力检测系统的设计 (5) 4.1 压力检测装置前面板设计 (5) 4.2 压力检测装置后面板设计................................. .8 4.3 测量调试 (8) 5 实验数据处理及误差分析 (8) 5.1 数据采集程序 (8) 5.2 数据回放滤波程序及数字滤波器的设计理论 (8) 5.3 对传感器的压力标定 (9) 5.4 误差分析 (10) 6 心得体会 (11) 参考文献 (11)

1 压力检测系统总体方案 1.1设计方案 该系统的总体设计方案,主要由软件和硬件两大部分组成。传感器先将被测信号转换成电压信号,经过信号调理电路,由数据采集与传输模块进行A/D 转换和数据采集,再通过串口与计算机通信。应用LabVIEW 虚拟仪器开发工具编写软件,实现对信号的显示、存储和分析。 1.2 实验原理 在现代包括检测在内的绝大多数信息处理的思路都是将采集的信号转化为电压值(因为电压值便于处理),再将电压值转化为我们要的对象。压力传感器测量压力也不例外。 本实验是通过压力传感器采集压力,再通过采集卡,由电脑进行数据处理,最后转化为压力值。 2检测硬件系统 2.1 压力的测量装置 小量程测力/称重传感器,型号:BK—3;量程:120kg;供电:12V;输出:0~5V 精度:0.2%,弹性体为三片梁、复合悬臂梁结构,结构小巧,用于拉伸力和压缩力测量。精度高,性能稳定可靠,安装使用方便。拉式或压式承载。适用于建材行业的电子秤、皮带秤、小量程测力/称重的工业自动化测量控制系统。

温湿度检测系统的设计与实现

无线传感网络技术 课程实训 温湿度检测系统的设计与实现院(系)名称电子与信息工程学院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 起止时间:2017.6.26—2017.7.14

课程设计(论文)任务及评语 院(系):电子与信息工程学院教研室:软件工程

目录 第1章绪论 0 1.1系统的开发背景 0 1.2开发工具 0 第2章需求分析 (1) 2.1调研情况 (1) 2.2 模块划分 (1) 2.3 系统原理图 (1) 2.4 系统性能需求 (1) 第3章系统概要设计 (2) 3.1系统总体结构设计 (2) 3.2模块的创建 (2) 第4章硬件设计 (3) 4.1 DHT11温度湿度传感器电路设计 (3) 4.2 晶振电路和复位电路设计 (3) 4.3 LED数码显示模块设计 (3) 4.4 报警模块设计 (4) 4.5 主程序设计 (4) 4.6 LED显示子程序设计 (4) 第5章系统的测试 (6) 5.1 系统安装接线图 (6) 5.2 调试与结果 (6) 第6章总结 (6) 参考文献 (7) 附录程序 (8)

第1章绪论 1.1系统的开发背景 随着科学技术的快速发展,人类社会已取得了巨大进步!在居家生活、工农业生产、环保、气象、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境中的湿度和温度进行测量及控制。传统的方法是用温度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工进行检测,对不符合温度和湿度要求的场所进行换气、降温和去湿等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低,且测试的温度及湿度误差大,随机性相对较大。随着生产的发展急需一个含有微型计算机或微处理器的测量仪器,由于它拥有对数据存储,运算逻辑判断及自动化的功能,有着智能作用等优点,一个低成本和具有较高精度的温度湿度检测器将在许多领域代替人工操作,自动不间断检测环境温度和湿度。目前市场上普遍存在的温湿度检测仪器大都是单点测量,而且温湿度信息传递不及时,精度达不到要求,不利于控制者根据温度、湿度变化及时做出决定。为此,本设计开发了一种能够同时测量多点,并实时性高、精度高,通过显示器显示温湿度信息,并能进行温湿度超限报警的测控产品。 本文设计的是基于单片机的室内温湿度检测与报警系统,运用温湿度传感器进行温度和湿度的检测,该仪器具有测量精度较高、硬件电路简单、并能很好的进行显示,可测试一定范围室内环境温湿度的特点。省去了人工检测的繁琐、耗时的过程,随时通过检测器的显示器进行读数,既方便,又快捷。 1.2开发工具 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器,具有8K在系统可编程Flash 存储器,使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 LED数码管是现在电子设计中使用相当普遍的一种显示设备,每个数码管由7个发光二极管按照一定的排列结构组成,根据七个发光二极管的正负极连接不同,又分为共阴极数码管和共阳极数码管两种,选择的数码管不同,程序设计上也有一定的差别。 编程采用Keil C 软件,使用C语音。

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