【正文】 流等于 VIN/RG，因此輸入信號將通過 A1 和 A2 獲得增益并得到放大。這些特性使其受到眾多應用的歡迎，廣泛用于測量壓力和溫度的應變儀電橋接口、熱電耦溫度檢測和各種低邊、高邊電流檢測。在在這種情況下，用按線性關系刻度的儀表進行測量必然帶來非線性誤差。 圖 設電橋的各臂的電阻分別為 R1R3R2R4 它們可以全部或部分是應變片。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加， 電阻 值則會 減小。因此 ,有 ????? dLdLd ??? )21( () 試驗發(fā)現(xiàn) ,金屬材料電阻率的相對變化與其體的相對變化間的關系為 基于 MCS51 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)設計 8 VdVcd ??? () 式中 , c 為常數 (由一定的材料和加工方式決定 ) ?? )21( ????AdALdLVdV將式 ()代入 () ,且當Δ R=R 時 ,可得 ???? KcRR ?????? )]21()21[( () 式中， k=(1+2181。 電阻 應變片應用最多的是金屬 電阻 應變片和半導體應變片兩種。 壓力 傳感器 放大器 顯示 單片機 A/D 轉換 鍵盤 基于 MCS51 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)設計 6 第二章 基于 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)的硬件設計 壓力傳感器 壓力傳感器的選擇 壓力傳感器是壓力檢測系統(tǒng)中的重要組成部分，由各種壓力敏感元件將被測壓力信號轉換成容易測量的電信號作輸出，給顯示儀表顯示壓力值，或供控制和報警使用 。所謂絕對壓力是指被測介質作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號 pj 表示。 基于 MCS51 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)設計 5 基于單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)的原理 本次設計是以單片機組成的壓力測量 采集信息 ，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號的輸入通道，用來采集輸入信息。芯片轉換時間僅為 32μ S，據有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。工業(yè)過程控制是計算機的一個重要應用領域。 實現(xiàn)壓力采集與顯示 系統(tǒng)對工業(yè)過程的控制具有非常重要的意義。 本次設計是基于 AT89C51 單片機的測量 采集 與顯示。 壓力測量對實時監(jiān)測和安全生產具有重要的意義。 正常情況下 ADC0832與單片機的接口應為 4條數據線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。它的原理圖如圖 所示。用來測量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。由于它具有結構簡單、體積小、使用方便、性能穩(wěn)定、可靠、靈敏度高動態(tài)響應快、適合靜態(tài)及動態(tài)測量、測量精度高等諸多優(yōu)點，因此是目前應用最廣泛的傳感器之一。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D 轉換和 CPU）顯示或執(zhí)行機構。 上式表明 ,金屬材料電阻的相對變化與其線應變成正比。如圖 所示 ,電阻絲是應變片敏感元件 。 110 4 RRUU ?? （ ）由式（ ）表明： ΔR 《 R1 時，電橋的輸出電壓于應變成線性關系。粘貼應變片時，使兩個應變片一個受壓，一個受拉。 三運放 高共摸抑制比放大電路 其中 A1和 A2 為兩個性能一致 (主要指輸入阻抗，共模抑制比和增益 )的同相輸入通用集成運算放大器，構成平衡對稱差動放大輸入級， A3 構成雙端輸入單端輸出的輸出級，用來進一步抑制 A1和 A2的共模信號，并適應接地負載的需要。因此，共模信號將以單位增益通過輸入緩沖器，而差分電壓將按〔 1＋（ 2 RF/RG）〕的增益系數被放大。本次設計的中 A/D 轉換器的任務是將放大器輸出的模擬信號轉換位數字量進行輸出。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達 256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。 ? GND 芯片參考 0 電位（地）。當差輸入時，要分配輸入通道的極性，兩個輸入通道的任何一個通道都可作為正極或負極。轉換開始后，經過一個時鐘周期延接著在第一個時鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。在第 1個時鐘脈沖的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號。從第 4個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉換數據最高位 DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO 端輸出下一位數據。 AT89C51 單片機簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲 的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 片內振蕩器和時鐘電路 基于 MCS51 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)設計 18 管腳說明 VCC：供電電壓。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。當 P3 口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn) 。石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。使用時，只要按下編碼鍵盤的某一個鍵，硬件邏輯會自動提供被按下的鍵的鍵碼，使用十分方便，但價格較貴。為保證 CPU 對鍵的一次操作僅作一次輸入處理，必須去除抖動影響及人為的操作時問長短的影響。 在實際應用中， 4 4鍵盤主要由數字 0～ 9和功能鍵組成。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 LED 的發(fā)光顏色通常有紅、綠、黃、白，其外形和電氣圖形符號如圖 所示。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導通點亮，輸入高電平的則不點亮。 基于 LED的優(yōu)點在本次設計中采用了數碼管的靜態(tài)顯示。每一個時鐘信號的上升沿加到 CLK端時，移位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后， 8位二進制數全部移入 74LS164 中。 ADC0832 芯片接口程序的編寫 單片機串行工作方式時 ,串行口是作為同步移位寄存器使用。由單片機控制時鐘信號的發(fā)送 ,并由 ,以達到控制 ADC0832輸出數據位的目的。 若有鍵被按下，應識別出是 哪一個鍵閉合。它具有兩個串行輸入端和 8位并行輸出端（ QA~QH）。 基于 MCS51 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)設計 29 參考文獻 【 1】 李朝青編著 .單片機原理及接口技術 .北京 [M]：北京航天航空大學出版社 ，2021 【 2】 何立民編著 .單片機應用系統(tǒng)設計 .北京 [M]：北京航天航空大學出版社 ，2021 【 3】 潘新民， 王燕芳編著 .微型計算機與傳感器 .北京 [M]：人民郵電出版社 ，2021 【 4】 徐愛卿，孫涵芳編著 .MCS51單片機原理及應用 .北京 [M]：北京航天航空大學出版社 ， 2021 【 5】 于時亮，張友德編著 .單片微機控制技術 .上海 [M]：復旦大學出版社 ， 2021 【 6】 李華主編 .MCS51 系列單片機及實用接口技術 .北京 [M]：北京航天航空大學出版社 ， 2021 【 8】吳勤勤主編 ,電動控制儀表及裝置 .上海 [M]化學工業(yè)出版社 ， 2021 【 9】 王化祥，張淑英 ,傳感器應用及原理 .天津 [M]：天津大學出版社 ， 2021 【 10】杜維 ,過程檢測技術及儀表 .北京 [M]:中國電力出版社 ， 2021 【 11】 張國雄主編 .測控電路 .天津 [M]:天津大學出版社 ， 2021 【 12】 王幸之，等 AT89 系列單片機原理與接口技術 .北京 [M]:北京航空航天大學出版社 ， 2021 【 13】賴麒文 .8051 單片機 C語言徹底應用 . 北京 [M]:科學技術出版社 ， 2021 【 14】王雪文 , 傳感器原理及應用 .北京 [M]:北京航空航天出版社 ， 2021 【 15】金以慧 .過程控制 [J].北京 :清華大學出版社 ， 2021 【 16】楊振江等編著 . 智能儀器與數據采集系統(tǒng)中的新器件及應用 [M]. 西安電子科技大學出版社 ， 2021 【 17】 8 位串行 A/D 轉換器 0832[J ]. 電子世界 ， 2021 【 18】 何立民 . 單片機應用技術選編 [M]. 北京航空航天大學出版社 ， 2021 【 19】朱定華 .單片機原理及接口技術 [M]. 北京 :電子工業(yè)出版社 ， 2021 【 20】王幸之 ,鐘愛琴 ,王雷等 . AT89 系列單片機原理與接口技術 [M ].北京 :北京航空航天大學出版社 ,2021:345～ 346 基于 MCS51 單片機的壓力采集與顯示系統(tǒng)設計 30 致謝 經過 一學期 的忙碌 ，本次畢業(yè)論文設計已經接近尾聲，作為一個 專 科生的畢業(yè)論文，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的 幫助 ，想要完成這個 設計是有點困難的 。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進 入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝我的母校 西京學院三 年來對我的栽培。 趙 老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上 給與我和同組同學 以無微不至的關懷，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。還有就是焊版，焊不好就無法顯示要的數據，調試是最關鍵的時候，剛開始的時候沒有顯示，在修改程序的時候花了不少時間最后，終于顯示可以想要的結果。 LED 數碼管顯示程序設計 在 設計中，串行口工作于方式 0，數據的輸入輸出都通過 RxD 實現(xiàn)，移位脈沖則由 TxD 發(fā)出 。檢測當前是否有鍵被按下。轉換開始后 ,DI線禁止 ,因此 ,DI端和 DO端可連接在一起。 6 片 7LS164 首尾相串，而時鐘端則接在一起，這樣，當輸入 8 個脈沖時，從單片機 RXD 端輸出的數據就進入到了第一片 74LS164 中了，而當第二個 8個脈沖到來后，這個數據就進入了第二片74LS164，而新的數據則進入了第一片 74LS164,以此類推。 C R Y S T A LC R Y S T A LC 20 . 0 1 u FC 10 . 0 1 u FA1B2Q A3Q B4Q C5Q D6C L K8C L R9Q E1 0Q F1 1Q G1 2Q H1 3U 87 4 L S 1 6 4A1B2Q A3Q B4Q C5Q D6C L K8C L R9Q E1 0Q F1 1Q G1 2Q H1 3U 97 4 L S 1 6 4A1B2Q A3Q B4Q C5Q D6C L K8C L R9Q E1 0Q F1 1Q G1 2Q H1 3U 67 4 L S 1 6 4A1B2Q A3Q B4Q C5Q D6C L K8C L R9Q E1 0Q F1 1Q G1 2Q H1 3U 77 4 L S 1 6 4D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7abfcgdeV C C1234567abcdefg8d pd p0L E D 1D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeV C C1234567a