传感器课程设计 压力计的设计论文

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1、一、概述1.1、相关背景和应用简介压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、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，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。压力传感器的原理是将压力信号转变为某种电信号，如应变式，通过弹性元件变形而导致电阻变化；压电式，利用压电效应等。工业生产控制过程中，压力是一个很重要的参数。例如，利用测量大气压力来间接测量海拔高度；在工业生产中通过压力参数来判断反应的过程；在气象预测中，测量压力来判断阴雨天气。因

2、此，压力计的设计拥有广阔的市场前景。这种压力传感器能比较精确和快速测量，尤能测量动态压力，实现多点巡回检测、信号转换、远距离传输、与计算机相连接、适时处理等，因而得到迅速发展和广泛应用。本课题就是在这样的背景下设计一个简单的数字压力计，使得测量得到的压力能够数码管显示。1.2总体设计方案本设计是通过以单片机为主的压力测量系统。压力的测量是通过把压力信号转换为电信号，再通过A/D（ADC0808）转化把电信号转换为数字量后，再由单片机（AT89C51）进行处理，最后把数字量显示在LED显示屏上。原理图如图1-1所示LED显示屏压力传感器电信号测量单片机A/D转换①②③④⑤⑥图

3、1-1压力计原理方框图14最小系统复位电路A/D转换电路测量电压输入显示系统AT89C51P0P1P1P2图2-1数字压力计系统硬件设计框图二、硬件电路的设计2.1传感器的选型力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。在选择合适的压力传感器过程中，了解介质的特点尤为重要。介质的腐蚀性如何，导电性如何。根据介质的这些属性选用相应类型的传感器。

4、介质温度范围如何，一是介质的经常性的温度范围为多少，根据此信息选择补偿温度与其范围一致的传感器，二是介质的最高温度范围，根据此信息选择使用温度范围一致的传感器。若以上两点如果选择不正确，极有可能损害传感器甚至引起事故。设计仿真时由于PROTEUS中没有传感器，因此用一个范围为75~150分压电路代替传感器的输出电流，使的仿真得以进行。（滑动变阻器）2.2传感器接口电路设计14MPX4115内部原理图如图2-2所示：图2-2内部原理图2.3单片机最小系统设计选用的单片机为AT89C51系列芯片，该芯片的最小系统由时钟电路、复位电路、片选信号构成。在最小系统构成的基础上，将P1

5、口作为模拟量的转换为数字量的接收端，P0口作LED显示屏的数据发送端，P2口作LED显示屏的控制端口，同时作为过压及欠压的报警电路使用。具体最小系统设计如图3-1所示：142.4数模转换电路设计ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。14ADC0808接线图内部结构　　ADC0808是CM

6、OS单片型逐次逼近式A/D转换器，它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。引脚功能（外部特性）ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下：　　1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。　　8、14、15和17～21：8位数字量输出端。　　22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。　　6（START）：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。　　7（EOC）：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端

7、输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。　　149（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。　　10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。　　12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端　　11（Vcc）：主电源输入端。　　13（GND）：地。　　23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路输出端注意：out7为最低位-out0为最高位，out7-out0分