【正文】 流等于 VIN/RG，因此輸入信號(hào)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(yīng)用的歡迎，廣泛用于測(cè)量壓力和溫度的應(yīng)變儀電橋接口、熱電耦溫度檢測(cè)和各種低邊、高邊電流檢測(cè)。在在這種情況下，用按線性關(guān)系刻度的儀表進(jìn)行測(cè)量必然帶來非線性誤差。 圖 設(shè)電橋的各臂的電阻分別為 R1R3R2R4 它們可以全部或部分是應(yīng)變片。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小而截面增加， 電阻 值則會(huì) 減小。因此 ,有 ????? dLdLd ??? )21( () 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ,金屬材料電阻率的相對(duì)變化與其體的相對(duì)變化間的關(guān)系為 基于 MCS51 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 VdVcd ??? () 式中 , c 為常數(shù) (由一定的材料和加工方式?jīng)Q定 ) ?? )21( ????AdALdLVdV將式 ()代入 () ,且當(dāng)Δ R=R 時(shí) ,可得 ???? KcRR ?????? )]21()21[( () 式中， k=(1+2181。 電阻 應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬 電阻 應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。 壓力 傳感器 放大器 顯示 單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤 基于 MCS51 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 第二章 基于 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 壓力傳感器 壓力傳感器的選擇 壓力傳感器是壓力檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分，由各種壓力敏感元件將被測(cè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的電信號(hào)作輸出，給顯示儀表顯示壓力值，或供控制和報(bào)警使用 。所謂絕對(duì)壓力是指被測(cè)介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號(hào) pj 表示。 基于 MCS51 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 基于單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)的原理 本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)組成的壓力測(cè)量 采集信息 ，系統(tǒng)中必須有前向通道作為電信號(hào)的輸入通道，用來采集輸入信息。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μ S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。工業(yè)過程控制是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。 實(shí)現(xiàn)壓力采集與顯示 系統(tǒng)對(duì)工業(yè)過程的控制具有非常重要的意義。 本次設(shè)計(jì)是基于 AT89C51 單片機(jī)的測(cè)量 采集 與顯示。 壓力測(cè)量對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和安全生產(chǎn)具有重要的意義。 正常情況下 ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。它的原理圖如圖 所示。用來測(cè)量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。由于它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便、性能穩(wěn)定、可靠、靈敏度高動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、適合靜態(tài)及動(dòng)態(tài)測(cè)量、測(cè)量精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此是目前應(yīng)用最廣泛的傳感器之一。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是 A/D 轉(zhuǎn)換和 CPU）顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 上式表明 ,金屬材料電阻的相對(duì)變化與其線應(yīng)變成正比。如圖 所示 ,電阻絲是應(yīng)變片敏感元件 。 110 4 RRUU ?? （ ）由式（ ）表明： ΔR 《 R1 時(shí)，電橋的輸出電壓于應(yīng)變成線性關(guān)系。粘貼應(yīng)變片時(shí)，使兩個(gè)應(yīng)變片一個(gè)受壓，一個(gè)受拉。 三運(yùn)放 高共摸抑制比放大電路 其中 A1和 A2 為兩個(gè)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(yùn)算放大器，構(gòu)成平衡對(duì)稱差動(dòng)放大輸入級(jí)， A3 構(gòu)成雙端輸入單端輸出的輸出級(jí)，用來進(jìn)一步抑制 A1和 A2的共模信號(hào)，并適應(yīng)接地負(fù)載的需要。因此，共模信號(hào)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(shù)被放大。本次設(shè)計(jì)的中 A/D 轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換位數(shù)字量進(jìn)行輸出。 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 ? GND 芯片參考 0 電位（地）。當(dāng)差輸入時(shí)，要分配輸入通道的極性，兩個(gè)輸入通道的任何一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。轉(zhuǎn)換開始后，經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期延接著在第一個(gè)時(shí)鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。在第 1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。從第 4個(gè)脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ) 的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 基于 MCS51 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 管腳說明 VCC：供電電壓。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn) 。石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。使用時(shí)，只要按下編碼鍵盤的某一個(gè)鍵，硬件邏輯會(huì)自動(dòng)提供被按下的鍵的鍵碼，使用十分方便，但價(jià)格較貴。為保證 CPU 對(duì)鍵的一次操作僅作一次輸入處理，必須去除抖動(dòng)影響及人為的操作時(shí)問長(zhǎng)短的影響。 在實(shí)際應(yīng)用中， 4 4鍵盤主要由數(shù)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(huì)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(hào)如圖 所示。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入高電平的則不點(diǎn)亮。 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。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到 CLK端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過后， 8位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。 ADC0832 芯片接口程序的編寫 單片機(jī)串行工作方式時(shí) ,串行口是作為同步移位寄存器使用。由單片機(jī)控制時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)送 ,并由 ,以達(dá)到控制 ADC0832輸出數(shù)據(jù)位的目的。 若有鍵被按下，應(yīng)識(shí)別出是 哪一個(gè)鍵閉合。它具有兩個(gè)串行輸入端和 8位并行輸出端（ QA~QH）。 基于 MCS51 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 參考文獻(xiàn) 【 1】 李朝青編著 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .北京 [M]：北京航天航空大學(xué)出版社 ，2021 【 2】 何立民編著 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京 [M]：北京航天航空大學(xué)出版社 ，2021 【 3】 潘新民， 王燕芳編著 .微型計(jì)算機(jī)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(jī)原理及應(yīng)用 .北京 [M]：北京航天航空大學(xué)出版社 ， 2021 【 5】 于時(shí)亮，張友德編著 .單片微機(jī)控制技術(shù) .上海 [M]：復(fù)旦大學(xué)出版社 ， 2021 【 6】 李華主編 .MCS51 系列單片機(jī)及實(shí)用接口技術(shù) .北京 [M]：北京航天航空大學(xué)出版社 ， 2021 【 8】吳勤勤主編 ,電動(dòng)控制儀表及裝置 .上海 [M]化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2021 【 9】 王化祥，張淑英 ,傳感器應(yīng)用及原理 .天津 [M]：天津大學(xué)出版社 ， 2021 【 10】杜維 ,過程檢測(cè)技術(shù)及儀表 .北京 [M]:中國(guó)電力出版社 ， 2021 【 11】 張國(guó)雄主編 .測(cè)控電路 .天津 [M]:天津大學(xué)出版社 ， 2021 【 12】 王幸之，等 AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) .北京 [M]:北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021 【 13】賴麒文 .8051 單片機(jī) C語(yǔ)言徹底應(yīng)用 . 北京 [M]:科學(xué)技術(shù)出版社 ， 2021 【 14】王雪文 , 傳感器原理及應(yīng)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(xué)出版社 ， 2021 【 16】楊振江等編著 . 智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應(yīng)用 [M]. 西安電子科技大學(xué)出版社 ， 2021 【 17】 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 0832[J ]. 電子世界 ， 2021 【 18】 何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編 [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021 【 19】朱定華 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) [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(jī)原理與接口技術(shù) [M ].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021:345～ 346 基于 MCS51 單片機(jī)的壓力采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 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) 專 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)們的 幫助 ，想要完成這個(gè) 設(shè)計(jì)是有點(diǎn)困難的 。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn) 入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意 !最后我還要感謝我的母校 西京學(xué)院三 年來對(duì)我的栽培。 趙 老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上 給與我和同組同學(xué) 以無微不至的關(guān)懷，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。還有就是焊版，焊不好就無法顯示要的數(shù)據(jù)，調(diào)試是最關(guān)鍵的時(shí)候，剛開始的時(shí)候沒有顯示，在修改程序的時(shí)候花了不少時(shí)間最后，終于顯示可以想要的結(jié)果。 LED 數(shù)碼管顯示程序設(shè)計(jì) 在 設(shè)計(jì)中，串行口工作于方式 0，數(shù)據(jù)的輸入輸出都通過 RxD 實(shí)現(xiàn)，移位脈沖則由 TxD 發(fā)出 。檢測(cè)當(dāng)前是否有鍵被按下。轉(zhuǎn)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(shí)鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入 8 個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī) RXD 端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片 74LS164 中了，而當(dāng)?shù)诙€(gè) 8個(gè)脈沖到來后，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)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