基于单片机电子称MPX4115课程设计.doc

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1、MPX4115课程设计报告系别：电子信息工程系专业名称：计算机控制技术指导老师：刘德春学号：姓名：翟华完成时间：2013/5/12目录一、设计思路2二、系统方案论证与选型22.1控制器部分22.2数据采集部分22.2.1.数据采集模块的芯片选择22.2.2.数据采集模块的原理图22.2.3气压传感器MPX4115的原理32.3数据转换模块32.3.1模数转换芯片选择32.3.2数据转换电路部分原理图32.4数据处理模块42.4.1数据处理芯片的选择42.4.2AT89C51引脚及功能42.5显示模块及芯片

2、5三、硬件设计53.1总体规划53.2主控制器电路63.3模数转换器63.4数据处理6四、软件设计64.1系统应用程序组成64.2主程序流程图如图8为：7附录17附录28附录39一、设计思路利用压力传感器采集因压力变化而产生的电压信号，然后经模数转换器转换成数字信号最后把数字信号送入单片机。单片机经过处理后得出当前气压值，然后在LCD上显示。主要技术指标为：15-115kpa,分度值为0.1kpa.二、系统方案论证与选型系统由控制器，测量，数模转换和显示4部分组成。系统设计方框图如图1所示LCD显示单片机

3、AT89C51处理模数转换器压力传感器图12.1控制器部分测量部分是利用传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送单片机中的A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出，控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数宁信号转换为实际的大气压强，并将其送到显示单元中。本实验选用89C51单片机，该单片机的参数是：主要包括具有64KB寻址空间，4KB程序存储单元，RAM（256个字节）；2个定时器，2个中断口，1个UARST串口，

4、外部晶振12M，机器周期1Ｍ，程序指令周期１个机器周期以上，即１Ｓ内程序指令执行调试小于１Ｍ，５V供电，IO口除P0需外接电阻外，其它都可直接驱动电平输出，但是电流驱动能力小于10mA，因此驱动10mA以上器件，需外接三极管或者MOS管驱动。该单片机的特点是：①优异的性价比②集成度高，体积小，有很高的可靠性图2③控制功能强扩展性能好，非常容易构成各种应用系统。电路如图2：2.2数据采集部分2.2.1.数据采集模块的芯片选择气压传感器对于系统至关重要，需要综合实际的需求和各类气压传感器的性能参数加以选择。一

5、般要选用有温度补偿作用的气压传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。绝对气压值对应的既是实际的气压值，显然本设计要实现的数字气压计需要能测量绝对气压值的气压传感器。本设计要实现的数字气压计显示的是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的气压传感器。经过综合考虑，本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器。MPX4115可以产生与所加气压呈线性关系高精度模拟输出电压。2.2.2.数据采集模块的原理图数据采集模块由气压传感器MPX4115构

6、成，采集的是大气压值。其中1脚是输出信号端，输出的是与气压值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的图3原理如图3所示。2.2.3气压传感器MPX4115的原理MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%温度补偿是-40℃-125℃。气压传感器MPX4115的管脚说明如下表1所示：2.3数据转换模块2.3.1模数转换芯片选择图4气压传感器MPX4115输出的是模拟电压，因此，

7、必须进行模拟到数字的转换才能交由单片处理。关于A/D转换，本实验采用一种电压频率转换电路来实现模拟电压数字化的处理。针对电路的实际需求，并考虑到外围电路实现的难易程度和相应的性能指标，选用芯片LTC1297来实现A/D转换。2.3.2数据转换电路部分原理图LTC1297是一款高精度电压频率转换芯片，是一款集成有一个12位，带有开关电容的逐次逼近式的A/D转换器；一个在（+）输入端具有“采样-保持”功能的差分输入端口；以及一个串行I/O端口。LTC1297在每次转换工作之间都会自动掉电处于休眠状态，以将所消

8、耗的电流减少到5uA（标准情况下）。LTC1297能够将所进行数字化转换后的信号以60KHz的速率输出。并且因其优秀的交流特性，它也能作为DSP来使用。内部的串行口可以在不借助任何外围硬件的情况下同大多数MPU串口和所有MPU并口进行通信，这样的通信通过三线形式来实现。因为他们的高精度，便捷的小巧尺寸，该款元件能很好地适应各类数模转换环境，尤其对于要求使用最少的互连数量以及最小的功耗的情况。数据转换模块原理图如图5所示LTC1