【正文】 的壓力測量儀的設(shè)計(jì)是為了滿足市場對(duì) 長壽命、低功耗、低成本數(shù)字式、耐震壓力表的需求 也滿足上述的需求設(shè)計(jì)的 。 具有較為廣闊的市場前景。放大后的模擬信號(hào)經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結(jié)果。例如在合成氨生產(chǎn)中，氫氣與氮?dú)庠诤铣伤?nèi)合成，壓力是決定這個(gè)化學(xué)反應(yīng)的主要因素之一，它既影響物料平衡關(guān)系，也影響化學(xué)反應(yīng)速度，所以必須嚴(yán)格遵守工藝操作條件，保持一定的壓力，才能確保生產(chǎn)正常地進(jìn)行。其它一些測量還可以轉(zhuǎn)換為壓力測量，例如儲(chǔ)油罐的液位，油量就可以駝過測量儲(chǔ)油罐底部的壓力，經(jīng)過計(jì)算機(jī)得出。這些泥漿材料放在很大的密封罐內(nèi)，在施工作業(yè)時(shí)，需要隨時(shí)監(jiān)測罐內(nèi)材料的質(zhì)量。在以前常用的壓力測量 儀表大多為液柱式壓力計(jì)和彈性壓力計(jì)，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多企業(yè)的生產(chǎn)要進(jìn)行集中控制和使用電子計(jì)算機(jī)控制，所以普通彈性壓力測量儀就無法實(shí)現(xiàn)，為些必須采用把壓力轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的電測壓力計(jì)，以便于觀察、記錄、遠(yuǎn)傳和控制，這也是今后壓力測量儀生產(chǎn)和使用的一個(gè)方向。工程技術(shù)上所測量的多為表壓。這就是壓力測量儀的工作的整過程。 近年來，根據(jù)不同的測量壓力的對(duì)象，且隨著集成電路技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展，出現(xiàn)了新穎的壓力傳感器，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù) 的發(fā)展。 60 年代以后，為適應(yīng)工業(yè)控制、航空工業(yè)和醫(yī)學(xué)測試等方面的要求，壓力測量儀表日益向體積輕巧、耐高溫、耐沖擊、耐振動(dòng)和數(shù)字顯示等方向發(fā)展。常用的工作液體為蒸餾水、水銀和酒精。 彈性式壓力測量儀表是利用各種不同開關(guān)的彈性元件，在壓力下產(chǎn)生變形的原 理 制成的 壓力測量儀表。由于活塞和砝碼均可精確加工和測量，因 此 這類壓力計(jì)的誤差很小，可以達(dá)到 %，主要作為壓力基準(zhǔn)儀表使用，測量范圍從數(shù)十 Pa至 2500MPa。 壓力傳感器加上信號(hào)處理器和數(shù)字顯示器即成為數(shù)字壓力表。 這類儀表利用金屬或 半導(dǎo)體 的物理 特性直接將壓力轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào)或頻率信號(hào)輸出，或是通過電阻應(yīng)變片等將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號(hào)輸出。 把壓力轉(zhuǎn)換為電量，然后通過測量電量反映被測壓力大小的壓力計(jì)，叫做電基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 9 測壓力測量儀。 圖 壓力測量儀原理圖 ⑴壓力傳感器的作用是感受壓力，并把壓力參數(shù) 變換成電量，送到測量電路進(jìn)行測量。 ⑶顯示器用以顯示所測的數(shù)值，一般分模擬顯示與數(shù)字顯示兩種。很多新材料、新技術(shù)、新方法應(yīng)用在壓力傳感器的開發(fā)研制中，其中光導(dǎo)纖維、陶瓷材料、單晶硅、多晶硅、碳化硅、藍(lán)寶石、金剛石等材料得到廣泛的應(yīng)用，在半導(dǎo)體集成電路制造中應(yīng)用的微機(jī)械加工技術(shù)，例如氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積、各向異性腐蝕及蒸鍍、濺射薄膜等，都已引進(jìn)到傳感器制造過程中，以 MEMS（ Microelectromechanical system 微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)基礎(chǔ)的傳感器已逐步實(shí)用化，這是今后發(fā)展的重點(diǎn)之一。 。 壓力傳感器 的種類 壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)來看可分為：液柱式、機(jī)械式及電氣式測量壓力的儀表，按信號(hào)原理不同 ，大致可分為四類： 液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度。 壓力傳感器種類繁多， 另外還有 電位器式、應(yīng)變式、壓阻式、電感式、霍爾式、電容式、壓電式、振動(dòng)式等等。177。%F%F%F%F20Ω 380177。S 工作溫度范圍 Operating Temperature Range (30+70)℃ 溫度補(bǔ)償范圍 Compensated Temperature Range (10+60)℃ 輸出溫度影響 Temperature Effect On Load 177。S/10℃ 零點(diǎn)溫度影響 Temperature Effect On Zero 177。S/10℃ 材質(zhì) Construction 合金鋼 Alloy Steel 量程（ kg） L L0 H H0 B E F ΦD1 ΦD2 C 50～ 200 138 65 32 27 29 40 78 10 300～ 800 138 65 32 27 29 40 74 12 1000～ 2020 200 95 40 34 34 64 98 22 3000 200 95 40 34 34 64 98 22 4000～ 5000 200 95 50 45 40 56 102 22 基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 12 防護(hù)等級(jí) Protection Class IP67 安裝示意圖 Installation Diagram 接線方式： Mode of connection 應(yīng)變式 壓力 傳感器 電纜輸出 注：四芯屏蔽線 Φ 5，標(biāo)準(zhǔn)長度 4M 量 程（ kg ） L0 E F H H0 H1 H2 ΦD1 ΦD2 ΦD3 50～ 200 65 40 78 32 27 30 12 12 34 300～ 800 65 40 74 32 27 30 12 12 34 1000～ 2020 95 64 98 40 34 30 15 16 36 3000 95 64 98 40 34 30 15 16 16 36 4000～ 5000 95 56 102 50 45 38 15 22 22 44 電阻應(yīng)變式傳感器 的工作原理 電阻應(yīng)變式傳感器由彈性元件和電阻應(yīng)變片構(gòu)成， 彈性敏感元件的作用是使基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 13 被測壓力作用于某個(gè)面積上并轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變，然后由位移敏感元件或應(yīng)變計(jì)轉(zhuǎn)換為與壓力成一定關(guān)系的電信號(hào)。 傳感器與壓力測量儀的連接法 傳感器的模擬輸出對(duì)電子噪聲很敏感，故不要將這些電線結(jié)扎在一起，以避免可能導(dǎo)致的干擾 ,并請(qǐng)將這些電線遠(yuǎn)離交流電源，如圖 所示 壓力測量儀的連接法 引腳端子編號(hào) 訊號(hào)含義 EXC + EXC － SIG + SIG － SHD 激勵(lì)電壓輸出 ＋ 激勵(lì)電壓輸出 － 訊號(hào)輸入 ＋ 訊號(hào)輸入 － 屏蔽 圖 第四章 壓力測量儀技術(shù)規(guī)格 一般規(guī)格 1. 電源 : 直流 24V 2. 消耗功率 : 6 W 3. 工作溫度 : 10℃ ～ 70℃ 4. 濕度 : 10% ～ 90％相對(duì)濕度（無凝結(jié)水） 5. 電源濾波器 : 內(nèi)置 數(shù)字部分 1． 計(jì)量顯示 上排數(shù)碼管顯示稱重凈重。 2%, Imax=200mA 3． 傳感器靈敏度 2mV/V 4． 輸入阻抗 5MΩ 5． 溫度系數(shù) 100ppm/℃ 6． 非線性誤差 % 7．采樣速度： 1000 次／秒 8．輸出模擬信號(hào) 4―― 20mA 精度 ％ 9. 零位可調(diào)范圍 由 毫伏到 15毫伏 10， 000 分度 第五章 壓力測量儀的相關(guān)操作 一般說明 不要將 壓力測量儀 安裝在陽光直曬處，并須避免突然的溫度變化、振動(dòng)或被風(fēng)吹。 模擬輸入或輸出訊號(hào)對(duì)電子噪聲很敏感，故不應(yīng)將這些模擬 輸入或輸出訊號(hào)的電線結(jié)扎在一起，以避免可能造成的干擾。 2. N2 指示燈 : 備用。 6． MODE 按鍵 : 選擇功能設(shè)定方式。 零點(diǎn)標(biāo)定 2 顯示器顯示“ ” 長按 ZERO 鍵 2秒執(zhí)行零點(diǎn)標(biāo)定。再進(jìn)入標(biāo)定菜單中 ,進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定 ,然后退出菜單，便可正常使用 . B 實(shí)物標(biāo)定 : 在要求精度比較高 時(shí) ,須采用實(shí)物標(biāo)定方法 進(jìn)入標(biāo)定菜單 ,進(jìn)行完零點(diǎn)標(biāo)定后 , 按 MODE 鍵進(jìn)入實(shí)物標(biāo)定菜單 ,當(dāng)下排數(shù)碼管顯示“ ”時(shí)，可進(jìn)行 實(shí)物標(biāo)定 ,此時(shí)，在秤臺(tái)上放置標(biāo)秤砝碼，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后 , 將顯示器的讀數(shù)設(shè)定為所加砝碼的重量值 ,退出實(shí)物標(biāo)定菜單 ,完成實(shí)物標(biāo)定。 注意 ：完成實(shí)物標(biāo)定后，不要再手動(dòng)更改傳感器量程設(shè)定菜單中傳感器的量程值 進(jìn)入實(shí)物標(biāo)定 當(dāng)下排數(shù)碼管顯示“ ”時(shí)，可進(jìn)行 實(shí)物標(biāo)定 。 (標(biāo)定量程最小為 100格 ) 建議：標(biāo)秤在最大量程的 1/2 以上重量處進(jìn)行。WDT。因此 ,非常適合于開發(fā)高度智能化、低功耗、便攜式智能終端設(shè)備 。 以下是MSP430F149 設(shè)計(jì)外圍模塊功能圖 . 圖 基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 20 ● 1腳 DVCC:數(shù)字供電電源正端 ； ● 7腳 VREF+:參考電壓的正輸出引腳 ； ● 8腳 XIN:晶體振蕩器 XT1 的輸入端口 ，可連接標(biāo)準(zhǔn)晶振或者鐘表晶振 ； ● 9 腳 :為外部低頻時(shí)鐘晶振輸入端（程序中說明一般用 LFXTICLK 表示）。 復(fù)位輸入，不可屏蔽中斷輸入端口或者 Bootstrap Lload 啟動(dòng)（ FLASH）； ● 59 腳 TA0， 60 腳 TA1， 61腳 TA2， 2腳 A3， 3腳 A4， 4腳 A5， 5腳 A6， 6腳A7 的第二功能為 8路的內(nèi)部 12 位 ADC 模擬電壓輸入端口； ● 62 腳 AVSS:為模擬電源接口， 模擬供 電電源負(fù)端 ,只為 ADC 和 DAC 的模擬部分供電 ； ● 63 腳 DVSS:為數(shù)字電源接口， 數(shù)字供電電源負(fù)端 .為所有數(shù)字部分供電 ； ● 64 腳 AVCC:模擬供電電源正端 .只為 ADC 和 DAC 的模擬部分供電 。 MAX706R 是一組 CMOS 監(jiān)控電路，能夠監(jiān)控電源電壓、電池故障和微處理器（ MPU或 mP）或微控制器（ MCU 或 mC）的工作狀態(tài)。在 Vcc 上升期間 RESET 維持低電平直到電源電壓升至復(fù)位門限( 或 )以上 ,在超過此門限后，內(nèi)部定時(shí)器大約再維持 200ms 后釋放RESET，使其返回高電平。 ● 1腳 MR： 人工復(fù)位； ● 2腳 VCC： 電源輸入； ● 3腳 GND： 地 ； ● 4腳 PFI： 電源掉落電壓監(jiān)測輸入； ● 5腳 PFO： 電源掉落信號(hào)輸出； ● 6腳 WDI： 看門狗輸入； ● 7腳 RESET： 復(fù)位信號(hào)輸出；復(fù)位信號(hào)用于啟動(dòng)或者重新啟動(dòng) MPU/MCU，令其進(jìn) 入或者返回到預(yù)知的循環(huán)程序并順序執(zhí)行 ； ● 8腳 WDO： 看門狗輸出 。 ADS8320 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它由采樣 /保持放大器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、比較器、移位寄存器、控制邏輯電路、串行接口電路等組成。 該芯片具有 10MHz 傳輸 率的三線串行接口可與任何微處理器相連，只需一個(gè)外接電阻即可設(shè)置所有 LED 的段電流。 它的操作很簡單， MCU 只需通過模擬 SPI 三線接口就可以將相關(guān)的指令寫入MAX7219 的內(nèi)部指令和數(shù)據(jù)寄存器，同時(shí)它還允許用戶選擇多種譯碼方式和譯碼基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 24 位。當(dāng)其內(nèi)部有一一電流通過時(shí)，它就會(huì)發(fā)光。 LED 顯示器連接方法 LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 26 7段數(shù)碼管內(nèi)部字段 LED和引腳分布 圖 7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 顯示驅(qū)動(dòng) 七段 LED 顯示器需要由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。這種顯示方法的每一位都需要有一個(gè) 8 位輸出口控制。 基于 LED 的優(yōu)點(diǎn)在本次 設(shè)計(jì)中采用了數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。 基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 29 電源 按鍵 LCD 顯示器 壓力傳感器 單片機(jī) M430F149 A/D 轉(zhuǎn)換器 第七章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)， 測量儀器儀表包括壓力測量儀器的總的發(fā)展趨勢(shì)是高性能、數(shù)字化、集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 壓力測量儀接收到傳感器傳送過來的數(shù)據(jù)后，經(jīng)處理后，傳送入單片機(jī)，單片機(jī)計(jì)算完壓力值后，會(huì)把壓力值傳輸?shù)?LCD 顯示模塊顯示。幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要畫上句號(hào)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感覺受益匪淺。 通過這次實(shí)踐，我了解了 壓力測量儀 的用途及 工作原理，熟悉了 壓力測量儀的設(shè)計(jì)步驟， 應(yīng)用單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換和液晶顯示的編程原理，使用 MSP430 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真，調(diào)試，測量重力應(yīng)用，分析原理圖，查閱資料，熟悉芯片管腳以及芯片引腳功能。 基于單片機(jī)壓力測量儀設(shè)計(jì) 31 致謝 經(jīng)過 一學(xué)期 的忙碌，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督 促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué) 同事 的 幫助 ，想要完成這個(gè) 設(shè)計(jì)是有點(diǎn)困難的 。在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的