基于51单片机的压力测量电路课程设计

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1、南京理工大学基于51单片机的压力测量电路（课程设计）专业：机电一体化班级07机电（3）姓名：张鹏学号：104909252021指导老师：张平完成时间：2011年4月29日13摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。近年来随着工业的发展，人们对过程控制的精密度和可靠性提出了更多更高

2、的要求，因而液位控制也向着功能齐全，控制灵活，操作简单，控制精度准确的方向发展。液位调节器是生产中应用很广液位测量和控制的设备，所以测量的精确性和控制的准确性是本设备的关键。本系统把单片机应用于压力测量控制中，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本。本系统还具有结构先进合理、功能完善、满足控制精度的要求、抗干扰能力强、较高的灵活性和可靠性、通用性好、价格低，使用方便等特点。关键词：压力传感器单片机A/D转换器LED显示器13目录一.设计背景……………………………………………………4二.设计任务…………

3、…………………………………………4三.设计实现……………………………………………………43.1基本原理及原理框图……………………………………43.2硬件设计…………………………………………………43.2.1电阻应变式传感器的选择…………………………53.2.2三运放大电路的设计………………………………63.2.3ADC0809A/D转换器………………………………73.2.4LED显示电路的设计………………………………73.2.5总体工作电路原理图……………………………83.3软件设计………………………

4、………………………12五.设计体会……………………………………………………1313一．设计背景本课程设计的压力测量以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。ADC0809A/D转换的

5、作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。二．设计任务设计的主要内容如下：1)运用电阻应变式传感器并采用全桥测量电路2)设计一款压力测量系统，用LED液晶显示器显示被称物体的质量3)电路由全桥测量电桥，三运放大电路，A/D转换电路，LED显示电路4)写出详细的实验报告三．设计实现（一）基本工作原理及原理框图基本工作原理框图如下：传感器三运放大器ADC0809A/D转换器80317447LED显示器图（1）基本工作原理框图（二）硬件的设

6、计2.1.1电阻应变式传感器的组成以及原理13电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。应变式传感器安装示意图全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其

7、桥路输出电压Uout＝KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。2.1.2电阻应变式传感器的测量电路常规的电阻应变片K值很小，约为2，机械应变度约为0.000001—0.001，所以，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压U，另一个对角线为输出电压Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的

8、关系时，电桥输出为零，或则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。13测量电路是压力测量设计电路中是一个重要的环节，我们在制作的过程中应尽量选择好元件，调整好测量的范围的精确度，以避免减小测量数据的误差。Rw12.2三运放大电路本次课程设计中，需要一个放大电路，我们将采用三运放大电路，主要的元件就是三运放大器。在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机系统中，多数情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大