【正文】 件開發(fā)環(huán)境 ............................................................................................................ 20 I/O 端口分配 ............................................................................................................... 21 軟件主程序構(gòu)架 ........................................................................................................ 22 主要功能子程序的設(shè)計 ............................................................................................ 23 A/D 子程序設(shè)計 ............................................................................................... 24 中斷子程序設(shè)計 .............................................................................................. 25 查詢歷史數(shù)據(jù)子程序設(shè)計 .............................................................................. 25 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析子程序設(shè)計 .............................................................................. 26 閾值重設(shè)子程序設(shè)計 ...................................................................................... 27 人機交互子程序設(shè)計 ...................................................................................... 28 IV 5 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................................................................. 33 數(shù)據(jù)采集調(diào)試 ............................................................................................................ 33 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析調(diào)試 .................................................................................................... 33 聲光報警調(diào)試 ............................................................................................................ 34 軟件調(diào)試 .................................................................................................................... 34 實物展示 .................................................................................................................... 34 6 結(jié)束語 .................................................................................................................................. 39 參 考 文 獻 ............................................................................................................................ 40 致 謝 ........................................................................................................................................ 41 附 錄 A ................................................................................................................................... 42 附 錄 B ................................................................................................................................... 44 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 1 頁 共 61 頁 1 引言 研究 背景及意義 近年來 ， 微型計算機越來越普遍 地 應(yīng)用 于 人們的日常工 作 、 生活中。計算機的使用在工業(yè)過程控制生產(chǎn)中是一個重要環(huán)節(jié)。人們越來越關(guān)注由單片機構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)?？梢院敛豢鋸埖恼f，高端先進儀器 是其 構(gòu)造 中 含有微型計算機 系統(tǒng) ，微型計算機控制系統(tǒng)的產(chǎn)生促使現(xiàn)代控制系統(tǒng)時代的到來。 在 這 信息高速發(fā)展的 時代 ，傳感器檢測系統(tǒng) 的發(fā)展有兩個及其重要的方向，分別為智能化 與 集成化 。 而傳感器檢測系統(tǒng)智能化和集成化的程度主要取決于 系統(tǒng)內(nèi)部 微處理器的性能 [1]。 當(dāng)前國內(nèi)外開發(fā)和研究的熱點是 具有數(shù)據(jù)處理能力，能夠進行自動檢測、自動校準(zhǔn)、自動誤差補償、自動抽樣、以及標(biāo)度變換功能的智能壓力傳感器檢測 系統(tǒng)。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測量和自動化技術(shù)的重要技術(shù)之一。 壓力測量在工業(yè)安全生產(chǎn)的實時監(jiān)測中具有重要的意義。為了 確保 工業(yè)制造 過程 中的 高效 與 安全，必須精確地控制生產(chǎn)過程中的一些諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)。其中良好 的 控制壓力 ，可以保障 生產(chǎn)過程中的安全，因此準(zhǔn)確 地 測量壓力 顯得尤為重要 。壓力是生產(chǎn)過程中四大重要參數(shù)之一， 實時 檢測 壓力可以判斷 生產(chǎn)過程 中 機器 是否 安全可靠 的 運行 [2]。如：確保 密閉 容器內(nèi)的壓力在安全指標(biāo) 范圍以 內(nèi)，確保易燃易爆介質(zhì)的壓力不超標(biāo)。 壓力的檢測 在其他工業(yè)生產(chǎn) 環(huán)節(jié)中 對于控制生產(chǎn) 的正常運行 也非常重 要。 在 一些工業(yè)裝置上 都時?？梢砸姷?有壓力表 ，實時的監(jiān)測壓力大小，如若失常則報警，很好的保證了生產(chǎn)的安全運作。通過 測取壓力的大 小也可以知曉 液面的高度。 總 而言 之， 為了保證生產(chǎn)的正常運行，必須按照工藝要求保持穩(wěn)定的 壓力 ， 所以準(zhǔn)確測量壓力在實際過程是非常重要的。 壓力檢測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 壓力檢測系統(tǒng)靠的就是壓力傳感器去采集壓力信號。傳感器從探索宇宙到海洋的開發(fā)，從生產(chǎn)過程的控制到現(xiàn)代科技文明中都有使用，使用面幾乎涵蓋了任何一項現(xiàn)代科技產(chǎn)物。世界上很多國家十分重視發(fā)展傳感器技術(shù)，傳感器技術(shù)可以應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng) 業(yè)、國防、科技等各個領(lǐng)域，有著極其廣闊的前景。例如，在日本傳感器技術(shù)被列為六大核心技術(shù)之一，其他五項核心技術(shù)為通信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)和計算機。并且日本還將傳感器列為六大技術(shù)之首；美國將上世紀 90 年代看作是傳感器時代，將傳感器技術(shù)列為 90 年代 22 項關(guān)鍵技術(shù)之一。我國在傳感器的研究上也已經(jīng)有二十多年的歷史并取得了很大的成就。 21 世紀提出了科學(xué)技術(shù)就是第一生產(chǎn)力的口號，各項科學(xué)技術(shù)在這一浪潮下取得了突飛猛進的發(fā)展和進步，傳感器技術(shù)也越來越受到各方面的重視，雖然在某些領(lǐng)域我國已趕上或者接近世界先進水平。但是從總體 來看，我國在傳感器技術(shù)的研究和生產(chǎn)還落后于國外傳感器技術(shù)，如今正處于方興未艾的階段。由于智能傳感器系統(tǒng)的研究起步較晚，各方面理論缺乏和實踐不夠，離實際應(yīng)用需求還有很大差距，尤其是用xx 本科生畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 2 頁 共 61 頁 于壓力測量的壓力傳感器。如何生產(chǎn)高性能、小體積、低成本的智能壓力傳感器系統(tǒng)還需進一步開發(fā)和研究。因此，研究開發(fā)高性能的智能壓力傳感器系統(tǒng)有利于促進信息技術(shù)及自動化技術(shù)的發(fā)展，對提高設(shè)備性能及自動化水平具有重要意義。 壓力的實時檢測和控制 能夠 保證生產(chǎn)設(shè)備 的 安全運行。 壓力傳感器是工業(yè)儀器 、 儀表控制中最為常用的一種傳感器，廣泛 地 應(yīng)用 在 各 種工業(yè) 生產(chǎn) 環(huán)境中，涉及眾多行業(yè)。通過壓力傳感器將 被測 物體的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過放大器進行信號放大，送至 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，然后將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號，再經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換成 LCD 顯示器可以識別的信息，最后顯示輸出。 課題任務(wù) 該設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)壓力檢測系統(tǒng)的智能檢測，如實時壓力測量、手動存儲壓力值、壓力預(yù)警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等。該課題以 STC89C51RC 單片機為控制核心，配合電阻應(yīng)變式壓力傳感器、 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 HX71 12864 液晶顯示等外圍器件，對壓力檢測系統(tǒng)進行控制與數(shù)據(jù)采 集。 LCD 液晶設(shè)備顯示壓力值的測量結(jié)果及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果等，配合蜂鳴器和 LED 二極管進行聲光報警。壓力傳感器采集被測物體的壓力信號，傳輸給單片機進行分析處理。另外系統(tǒng)配有鍵盤，可以實現(xiàn)手動存儲、預(yù)警值設(shè)定、系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的有關(guān)功能。 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 3 頁 共 61 頁 2 系統(tǒng)分析與總體方案設(shè)計 壓力檢測系統(tǒng)的整體設(shè)計 壓力檢測系統(tǒng)裝置主要由五個模塊組成： 數(shù)據(jù)采集模塊。該模塊的作用是將檢測到的模擬信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，經(jīng)電平保護后輸出到數(shù)據(jù)處理部分。 信號處理模塊。用單片機作為信息處理單元，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采樣及數(shù)據(jù)分析運 算，并發(fā)出控制指令。 人機交互模塊。由 4*3 矩陣鍵盤及液晶顯示單元組成。通過 4*3 矩陣鍵盤對單片機下達指令實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制；顯示采用 12864 液晶模塊，可以提供豐富、直觀、友好的信息界面。 聲光報警模塊。當(dāng)報警程序啟動時，蜂鳴器發(fā)出聲音、發(fā)光二極管點亮。 電源供電模塊。 系統(tǒng)通過 USB 電源供電，單片機程序也可通過 USB 線串行下載。借助按鍵開關(guān)操作可控制電源的通斷，實現(xiàn)系統(tǒng)的良性運作。通電后電源指示燈點亮。 壓力檢 測系統(tǒng)框圖如圖 所示： 壓 力 傳 感 器2 4 位 A / D 芯 片H X 7 1 1 電 路S T C 8 9 C 5 1 R C單 片 機電源供電矩 陣 鍵 盤液 晶 顯 示 圖 壓力檢測系統(tǒng)框圖 壓力檢測系統(tǒng)的設(shè)計方案 實時壓力測量和實時壓力監(jiān)控預(yù)警是壓力檢測系統(tǒng)裝置的最重要兩個部分，它是實現(xiàn)其他功能的基本條件，這兩部分性能的好壞將關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能，所以設(shè)計一個成本低、可靠性高、測量精度高、安裝調(diào)試方便的壓力檢測系統(tǒng)是該設(shè)計的關(guān)鍵。 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計（論 文） 第 4 頁 共 61 頁 實時壓力測量顯示方案 本裝置中系統(tǒng)壓力的檢測，采用量程為 10kg 的高精度電阻應(yīng)變式壓力傳感器，將壓力信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，再傳送給 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 HX711。輸出數(shù)字信號給單片機進行處理分析。壓力傳感器在每次單片機復(fù)位后自動校準(zhǔn)歸零。再放上物體進行壓力測量，顯示器可以實時顯示當(dāng)前所測物體的質(zhì)量，并且用戶可以根據(jù)需要將壓力值進行手動存儲，然后通過按鍵查詢所存儲的歷史數(shù)據(jù)。 實時壓力監(jiān)控預(yù)警方案 為了實時監(jiān)控壓力大小，預(yù)先在程序中設(shè)定閾值為 ，系統(tǒng)開啟后默認的閾值即為 。用戶可以根據(jù)需要通過按鍵操作，在 ~ 區(qū)間內(nèi)修改閾值大小。然后按確認鍵即可完成閾值重設(shè)的操作。放置被測物體在壓力托盤 上，當(dāng)壓力超過所設(shè)定的壓力值時，系統(tǒng)報警， LED 燈點亮，蜂鳴器發(fā)出聲音。被測物體的壓力，經(jīng)過傳感器變?yōu)槟M信號，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 HX711 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。輸出給單片機，然后運算處理，判斷檢測到的壓力和閾值，如若該壓力大于閾值，則系統(tǒng)將顯示出此時壓力值，并發(fā)出報警提示；小于則在液晶上正常顯示當(dāng)前壓力值。 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計（論 文）