【正文】 件開(kāi)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(jì) ............................................................................................ 23 A/D 子程序設(shè)計(jì) ............................................................................................... 24 中斷子程序設(shè)計(jì) .............................................................................................. 25 查詢歷史數(shù)據(jù)子程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 25 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析子程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 26 閾值重設(shè)子程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 27 人機(jī)交互子程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 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(jì)分析調(diào)試 .................................................................................................... 33 聲光報(bào)警調(diào)試 ............................................................................................................ 34 軟件調(diào)試 .................................................................................................................... 34 實(shí)物展示 .................................................................................................................... 34 6 結(jié)束語(yǔ) .................................................................................................................................. 39 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 40 致 謝 ........................................................................................................................................ 41 附 錄 A ................................................................................................................................... 42 附 錄 B ................................................................................................................................... 44 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 第 1 頁(yè) 共 61 頁(yè) 1 引言 研究 背景及意義 近年來(lái) ， 微型計(jì)算機(jī)越來(lái)越普遍 地 應(yīng)用 于 人們的日常工 作 、 生活中。計(jì)算機(jī)的使用在工業(yè)過(guò)程控制生產(chǎn)中是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。人們?cè)絹?lái)越關(guān)注由單片機(jī)構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)。可以毫不夸張的說(shuō)，高端先進(jìn)儀器 是其 構(gòu)造 中 含有微型計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) ，微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生促使現(xiàn)代控制系統(tǒng)時(shí)代的到來(lái)。 在 這 信息高速發(fā)展的 時(shí)代 ，傳感器檢測(cè)系統(tǒng) 的發(fā)展有兩個(gè)及其重要的方向，分別為智能化 與 集成化 。 而傳感器檢測(cè)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(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)和研究的熱點(diǎn)是 具有數(shù)據(jù)處理能力，能夠進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)抽樣、以及標(biāo)度變換功能的智能壓力傳感器檢測(cè) 系統(tǒng)。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)的重要技術(shù)之一。 壓力測(cè)量在工業(yè)安全生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中具有重要的意義。為了 確保 工業(yè)制造 過(guò)程 中的 高效 與 安全，必須精確地控制生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中的安全，因此準(zhǔn)確 地 測(cè)量壓力 顯得尤為重要 。壓力是生產(chǎn)過(guò)程中四大重要參數(shù)之一， 實(shí)時(shí) 檢測(cè) 壓力可以判斷 生產(chǎn)過(guò)程 中 機(jī)器 是否 安全可靠 的 運(yùn)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(cè) 在其他工業(yè)生產(chǎn) 環(huán)節(jié)中 對(duì)于控制生產(chǎn) 的正常運(yùn)行 也非常重 要。 在 一些工業(yè)裝置上 都時(shí)?？梢砸?jiàn)到 有壓力表 ，實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)壓力大小，如若失常則報(bào)警，很好的保證了生產(chǎn)的安全運(yùn)作。通過(guò) 測(cè)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(yùn)行，必須按照工藝要求保持穩(wěn)定的 壓力 ， 所以準(zhǔn)確測(cè)量壓力在實(shí)際過(guò)程是非常重要的。 壓力檢測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 壓力檢測(cè)系統(tǒng)靠的就是壓力傳感器去采集壓力信號(hào)。傳感器從探索宇宙到海洋的開(kāi)發(fā)，從生產(chǎn)過(guò)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(xiàng)現(xiàn)代科技產(chǎn)物。世界上很多國(guó)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(guó)防、科技等各個(gè)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(xiàng)核心技術(shù)為通信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)和計(jì)算機(jī)。并且日本還將傳感器列為六大技術(shù)之首；美國(guó)將上世紀(jì) 90 年代看作是傳感器時(shí)代，將傳感器技術(shù)列為 90 年代 22 項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)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(jì)提出了科學(xué)技術(shù)就是第一生產(chǎn)力的口號(hào)，各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)在這一浪潮下取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展和進(jìn)步，傳感器技術(shù)也越來(lái)越受到各方面的重視，雖然在某些領(lǐng)域我國(guó)已趕上或者接近世界先進(jìn)水平。但是從總體 來(lái)看，我國(guó)在傳感器技術(shù)的研究和生產(chǎn)還落后于國(guó)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(shí)踐不夠，離實(shí)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(jì)（論 文） 第 2 頁(yè) 共 61 頁(yè) 于壓力測(cè)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(jìn)一步開(kāi)發(fā)和研究。因此，研究開(kāi)發(fā)高性能的智能壓力傳感器系統(tǒng)有利于促進(jìn)信息技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，對(duì)提高設(shè)備性能及自動(dòng)化水平具有重要意義。 壓力的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制 能夠 保證生產(chǎn)設(shè)備 的 安全運(yùn)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(guò)壓力傳感器將 被測(cè) 物體的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大器進(jìn)行信號(hào)放大，送至 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，然后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)單片機(jī)轉(zhuǎn)換成 LCD 顯示器可以識(shí)別的信息，最后顯示輸出。 課題任務(wù) 該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)壓力檢測(cè)系統(tǒng)的智能檢測(cè)，如實(shí)時(shí)壓力測(cè)量、手動(dòng)存儲(chǔ)壓力值、壓力預(yù)警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等。該課題以 STC89C51RC 單片機(jī)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(duì)壓力檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行控制與數(shù)據(jù)采 集。 LCD 液晶設(shè)備顯示壓力值的測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果等，配合蜂鳴器和 LED 二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。壓力傳感器采集被測(cè)物體的壓力信號(hào)，傳輸給單片機(jī)進(jìn)行分析處理。另外系統(tǒng)配有鍵盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)存儲(chǔ)、預(yù)警值設(shè)定、系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的有關(guān)功能。 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 第 3 頁(yè) 共 61 頁(yè) 2 系統(tǒng)分析與總體方案設(shè)計(jì) 壓力檢測(cè)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 壓力檢測(cè)系統(tǒng)裝置主要由五個(gè)模塊組成： 數(shù)據(jù)采集模塊。該模塊的作用是將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)電平保護(hù)后輸出到數(shù)據(jù)處理部分。 信號(hào)處理模塊。用單片機(jī)作為信息處理單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采樣及數(shù)據(jù)分析運(yùn) 算，并發(fā)出控制指令。 人機(jī)交互模塊。由 4*3 矩陣鍵盤(pán)及液晶顯示單元組成。通過(guò) 4*3 矩陣鍵盤(pán)對(duì)單片機(jī)下達(dá)指令實(shí)現(xiàn)對(duì)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(bào)警模塊。當(dāng)報(bào)警程序啟動(dòng)時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音、發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 電源供電模塊。 系統(tǒng)通過(guò) USB 電源供電，單片機(jī)程序也可通過(guò) USB 線串行下載。借助按鍵開(kāi)關(guān)操作可控制電源的通斷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的良性運(yùn)作。通電后電源指示燈點(diǎn)亮。 壓力檢 測(cè)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(jī)電源供電矩 陣 鍵 盤(pán)液 晶 顯 示 圖 壓力檢測(cè)系統(tǒng)框圖 壓力檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 實(shí)時(shí)壓力測(cè)量和實(shí)時(shí)壓力監(jiān)控預(yù)警是壓力檢測(cè)系統(tǒng)裝置的最重要兩個(gè)部分，它是實(shí)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(gè)系統(tǒng)的性能，所以設(shè)計(jì)一個(gè)成本低、可靠性高、測(cè)量精度高、安裝調(diào)試方便的壓力檢測(cè)系統(tǒng)是該設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 xx 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 第 4 頁(yè) 共 61 頁(yè) 實(shí)時(shí)壓力測(cè)量顯示方案 本裝置中系統(tǒng)壓力的檢測(cè)，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(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再傳送給 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 HX711。輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理分析。壓力傳感器在每次單片機(jī)復(fù)位后自動(dòng)校準(zhǔn)歸零。再放上物體進(jìn)行壓力測(cè)量，顯示器可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前所測(cè)物體的質(zhì)量，并且用戶可以根據(jù)需要將壓力值進(jìn)行手動(dòng)存儲(chǔ)，然后通過(guò)按鍵查詢所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)。 實(shí)時(shí)壓力監(jiān)控預(yù)警方案 為了實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力大小，預(yù)先在程序中設(shè)定閾值為 ，系統(tǒng)開(kāi)啟后默認(rèn)的閾值即為 。用戶可以根據(jù)需要通過(guò)按鍵操作，在 ~ 區(qū)間內(nèi)修改閾值大小。然后按確認(rèn)鍵即可完成閾值重設(shè)的操作。放置被測(cè)物體在壓力托盤(pán) 上，當(dāng)壓力超過(guò)所設(shè)定的壓力值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警， LED 燈點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)出聲音。被測(cè)物體的壓力，經(jīng)過(guò)傳感器變?yōu)槟M信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 HX711 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。輸出給單片機(jī)，然后運(yùn)算處理，判斷檢測(cè)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(shí)壓力值，并發(fā)出報(bào)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(jì)（論 文）