【正文】 福建科學技術出版社， 2020， 1 [17]王建，崔書華，邱鵬 .傳感器實用技術 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020， 5 [18]陳東 群 . 傳感器技術及實訓 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020， 2 [19]曹建平 .智能化儀器原理及應用 （第 2版） [M].西安：西安電子科技大學出版社， 2020， 9 [20]范崢，徐海剛 .檢測與儀表 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020， 7 [21]王云章 .電阻式應變式傳感器應用技術 [M].中國計量出版社出版， 1991， 5 [22]張元良，王建軍 .智 能儀表開發(fā)技術實例解析 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020， 8 [23]李鄧化，彭書華，許曉飛等 .智能檢測技術及儀表 [M]。 同 時還要感謝 同事， 同學的幫助，給我設計的軟件和硬件上幫了很多， 才能使設計得以圓滿的完成。 在論文寫作過程中，得到了 李 杰 老師的耐心的指導。 此次畢業(yè)設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固 。因為此次設計結合了大學里各專業(yè)課的內容，所以在這短短的幾個月中，我把學到的有關單片機原理與應用、微機接口、數(shù)字電子、等 相關 知識都運用在此次設計中，完成了 基于單片機壓力測量義 設計。壓力測量儀設有按鍵，當按下時，可在 LCD 顯示器上顯示出壓力值，直至清零。 本課設主要完成以單片機為核心的壓力測量儀的設計，課題結合了實際生產過程相關技術特點，利用電阻應變式 傳感器獲取被測對象指標，由 按鍵 輸入控制測量儀的清零及標稱，順利完成生產。 按鍵 按鍵是單片機系統(tǒng)實現(xiàn)人機對話的常用輸入設備。 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個數(shù)碼管顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。 如圖 所示： 圖 四位靜態(tài)顯示電路 共陰極 共陽極 基于單片機壓力測量儀設計 27 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。在七段 LED 顯示器中，共陽極顯示器，用低電平驅動；共陰極顯示器，用高電平驅動。共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構成公共陰極。共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構成公共陽極。 7 段數(shù)碼管一般由 8 個發(fā)光二極管組成，其中由 7 個細長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。此外它還支持多片 7219 串聯(lián) 方式，這樣 MCU 就可以通過 3 根線（即串行數(shù)據(jù)線、串行時鐘線和芯片選通線）控制更多的數(shù)碼管顯示。 只有一個外部寄存器用來設置各個 LED 的段電流。 基于單片機壓力測量儀設計 23 圖 ADS8320內部結構 所示 : 圖 ADS8320的管腳排列 各引腳的功能如下： ● 1腳 VREF:為外接參考電壓輸入端； ● 2腳 ,3腳 +IN、 IN:為外接差動模擬信號輸入端； ● 4腳 GND:為供電電源接入端； ● 5腳 CS/SHDN:為片選 /關斷控制端； ● 6腳 DOUT:為 A/D 轉換的數(shù)字結果串行輸出端 ； ● 7腳 DCLOCK:為時鐘輸入端； ● 8腳 +Vcc:為供電電源接入端 。 A/D轉換器 ADS8320 模擬量輸入通道的任務是將模擬量轉換成數(shù)字量。無論何時只要電源電壓降低到復位門限以下 (即電源跌落 )， RESET 引腳就會變低。將常用用的多項功能集成到一片 8腳封裝的小芯片內，與采用分立元件或單一功能芯片組合的電路相比，大減小了系統(tǒng)電路的復雜性和元器件的數(shù)量，顯著提高了系統(tǒng)可靠性和精確度。 注意： MSP430 系列單片機的供電電壓為 ~。XOUT/TCLK I/O 晶體振蕩器 XT1 的輸出引腳或測試時鐘輸入 ； ● 10 腳 VeREF+ 10 I/P ： 外部參考電壓的輸入 ； ● 11 腳 VREF/VeREF ： 內部參考電壓或者外加參考電壓的引腳 ； ● 48 腳 :的第二功能為 MSP430F149 單片機 MCLK（主系統(tǒng)時鐘）的輸出端 ； ● 49 腳 :的第二功能為 MSP430F149 單片機 SCLK（子系統(tǒng)時鐘）的輸出端 ； ● 50 腳 :的第二功能為 MSP430F149 單片機 ACLK（輔系統(tǒng)時鐘）的輸出端； ● 52 腳 XT2OUT： 晶體振蕩器 XT2的輸出引腳 ； ● 53 腳 :為外部高頻時鐘晶振輸入端（程序中說明一般用 XT2CLK 或 HF XTAL表示）。 以單片機為核心的壓力測量儀的基本組成如圖 所示 圖 壓力測量儀的基本組成 ZERO KINDECI MODE 單 片 機 A/D 轉換接口 被測量 面版按鍵 按鍵輸入接口 片外擴展存儲器 D/A 轉換接口 控制量 顯示器接口 LED 基于單片機壓力測量儀設計 19 單片機 MSP430 F149 介紹 MSP430 是德州公司新開發(fā)的一類具有 16 位總線的帶 FLASH 的單片機 ,由于其性價比和集成度高 ,受到廣大技術開發(fā)人員的青睞 .它采用 16 位的總線 ,外 設和內存統(tǒng)一編址 ,尋址范圍可達 64K, 還可以外擴展存儲器 .具有統(tǒng)一的中斷管理 ,具有豐富的片上外圍模塊 ,片內有精密硬件乘法器、兩個 16 位定時器、一個 14 路的 12位的模數(shù)轉換器、一個看門狗、 6 路 P 口、兩路 USART 通信端口、一個比較器、一個 DCO內部振蕩器和兩個外部時鐘 ,支持 8M 的時鐘 .由于為 FLASH型 ,則可以在線對單片機進行調試和下載 ,且 JTAG 口直接和 FET(FLASH EMULATION TOOL) 的相連 ,不須另外的仿真工具 ,方便實用 ,而且 ,可以在超低功耗模式下工作 ,對環(huán)境和人體的輻射小 ,測量結果為 100mw 左右的功耗 ( 電流為 14m A 左右 ), M430F149單片機 采用了業(yè)界最為先進的 MSP 處理器和高精度 A/D 轉換器。Timer_A。 第六章 基于單片機的壓力 測量儀 的硬件設計 壓力測量儀的其本組成 MSP430 系列單片機是 TI 公司研發(fā)的一 種超低功耗、混合信 號控制器 ,能夠在低電壓 (～ )下以 CPUOFF(CPU停止工作 )和 OSCOFF(晶振停止工作 )等 5種超低功耗 (掉電模式下工作電流 A、備用模式下工 作電流 A、 1MIPS 下工作電流 250 μ A)工作模式工作 ,具有數(shù)字控制的振蕩器喚醒時間 少于 6 μ s,從而延長了待機時間并使啟動更加迅速 ,降低了電池的功耗 [3]。此時，在秤臺上放置標秤砝碼，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后按 ZERO 鍵，上排數(shù)據(jù)開始閃動。 進行完實物標定 , 傳感器量程設定菜單中傳感器的量程值已自動刷新，該值為傳感器的實際量程值。 按“ MODE”鍵進入實物標定。 7． TARE 按鍵 : 設置時，用于選擇數(shù)據(jù)。 3. N3 指示燈 : 亮時顯示重量變動檢測。并請將這些電線遠離交流電源，盡量縮短所有電線或同軸電纜的長度。當溫度大約為 20℃或 68℉、相對濕度約為 50％時，可獲得最佳的性能。凈重為零時輸出 4mA， EXC+ SIG EXC SIG+ SHD 基于單片機壓力測量儀設計 14 凈重為最大量程時輸出 20mA。 應變式傳感器是基于測量物體受力變形所產生應變的一種傳感器，最常用的傳感元件為電阻應變片。%F%F10Ω 輸出阻抗 Output impedance 350177。S 推薦工作電壓 Remended Excitation Voltage 5V— 12V(DC) 最大工作電壓 Maximum Excitation Voltage 15V(DC) 零點平衡 Zero Balance 177。S 蠕變 Creep(30Min) 177。S 重復性 Repeatability 177。S 滯后 Hysteresis 177。非線性 Nonlinearity 177。壓力傳感器的精確度可達 級，測量范圍從數(shù)十 Pa 至 700MPa 不等。 機械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉換成位移。 壓力 傳感器 是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產自控、航空航天、軍工、石化、 油井 、電力、船舶、機床、 管道 等眾多行業(yè)， 一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內表現(xiàn)為連續(xù)的信號。 根據(jù)應用的場合的不 同，壓力表傳感器向適應不同的應用條件發(fā)展。本文用的是數(shù)字顯示，數(shù)字顯示是用數(shù)字形式顯示出來。常見的壓力傳感器；根據(jù)其作用原理可分為電阻式，電感式，霍爾式，振弦式，壓電式等多種，本文用的是電阻式。這種壓力測量由于測量范圍寬、精度高、攜帶方便等特點，因些應用日益廣泛。代表性產品有由壓電式、壓阻式、振頻式、電容式和應變式等壓力傳感器所構成的電測式壓力測量儀表。若再增加控制部件和記錄裝置，則可適合于自動控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和 記錄打印。 電子 測量式壓力儀表主要有壓力傳感器、壓力變送器或數(shù)字式壓力表。彈性式壓力測量儀表按采用的彈性元件不同，可分為彈簧管壓力表、膜片壓力表、膜盒壓力表和波紋管壓力表等；按功能不同分為指示式壓力表、電接點壓力表和遠傳壓力表等。因玻璃管 強度不高，并受讀數(shù)限制，因些所測壓力一般不超過 兆帕。 及特點 隨著 科技的發(fā)展， 壓力測量的方法和 種類 也在不斷推陳出新， 從測量原理的角度來分類，主要分液注式、彈性式、負荷式、電子測量式等。 1643 年，意大利人托里拆利首先測定標準的大氣壓力值為 760 毫米汞柱，奠定了液柱式壓力測量儀表的基礎。 那這么 壓力的檢測方法如下： 壓力檢測方法： ：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力 ：利用各種形式的彈性元件，在被測介質的表壓力或負壓力作用下產生的彈性變形來反映被測壓力的大小 ：用壓力敏感元件直接將壓力轉換成電阻、電荷量等電量的變化 。壓力的國際單位為帕 (Pa)。 壓力的概念 壓力是工業(yè)生產中的重要參數(shù)之一，為了保證生產正常運行，必須對壓力進行測 量 和控制，但需說明的是，這里所說的壓力，實際上是物理概念中的壓強，即垂直作用在單位面積上的力。泥漿材料測得儀能夠測量并顯示密封罐內泥漿材料的質量，測量范圍為 1103～ 105kg，可同時對 4 個密封罐進行監(jiān)測。 火電廠中為設備的安全經(jīng)濟運行，需測量壓力。 在某些條件下，壓力還直接決定設備的經(jīng)濟性，例如汽輪機排汽真空度，內燃機的排氣背壓都對設備的效率有重大影響。 隨著大規(guī)模集成電路、計算機技術的迅速發(fā)展，以及人工智能在測試技術方面的廣泛應用，傳統(tǒng)的電子測量儀器在原理、功能、精度及自動化水平等方面都發(fā)生了巨大的變化逐步形成了一種完全突破傳統(tǒng)概念的新一代測試儀器 —— 智能儀器。 數(shù)字電子秤在各種生產領域和人民日常生活中得到廣泛應用，按原理分為電子秤、機械秤和機電結合秤，按功能分為計數(shù)秤、計價秤、計重秤，按用途分為工業(yè)秤、商業(yè)秤、特種秤。隨著電子技術的不斷發(fā)展，數(shù)字芯片的價格 下降，模擬控制已經(jīng)逐步被數(shù)字控制所代替。 如果有一種適應現(xiàn)場應用條件，價格又較為合理的替代指針式壓力表的產品， 采用壓力傳感器、變送器、數(shù)字式的 壓力表的模式，可以從根本上解決由于普通指針式壓力表的機械零件多，耐震性差，可靠性差的問題。 本設計的最終結果是，將軟件下載到硬件上調試出來 顯示的數(shù)據(jù)，當輸入的模擬信號發(fā)生變化的時候 ，通過 A/D 轉換后， LED 將顯示 需要 的 數(shù)值。 主要通過單片機及專用芯片對傳感器所測得的模擬信號進行處理 ,使其完成 壓力測量的 功能 。 題 目 ：基于單片機的壓力測量儀設計 姓 名 ：張 金 花 學 號： 5001120202020 專 業(yè) ：電氣工程及其自動化 學習中心：西安電子科技大學校本部 指導教師 ：李 杰 基于單片機壓力測量儀設計 2 基于單片機的壓力測量儀設計 摘要 壓力測量對實時監(jiān)測和安全生產具有重要的意義。本次設計為基于單片機的壓力測 量儀。 該壓力測量儀 是 以 M430F149 單片機 為核心， 是通過應變式傳感器將壓力轉換成電信號， 轉換成 LED 顯示器顯示 顯示需要的值 ， 要實現(xiàn)壓力的顯示需硬件與軟件的配合，最終調試出來。 在與一些石油化工企業(yè)接觸中，發(fā)現(xiàn)在這些企業(yè)使用大量的彈簧指針式壓力表，但是在一些振協(xié)較大的管路上，這些指針式壓力表經(jīng)常損壞，雖然指針式壓力表價格相對較低，但是振動造成測量的不準確和經(jīng)常損壞，使得壓力表需要頻繁更換，修理量和隨后的校準工作量很大，投入的人力和時間也很可觀，運行維護成本很高。 基于單片機