【導(dǎo)讀】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。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效、安全生產(chǎn)，必須有效控制生產(chǎn)過(guò)程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)。設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的壓力測(cè)量?jī)x。主要通過(guò)單片機(jī)及專(zhuān)用芯片對(duì)傳感器所測(cè)得的。模擬信號(hào)進(jìn)行處理,使其完成壓力測(cè)量的功能。塊的工作原理進(jìn)行了分述。軟件的配合，最終調(diào)試出來(lái)。模擬信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)候，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，LED將顯示需要的數(shù)值。雙組發(fā)光數(shù)碼管顯示。

　　

【正文】 就能顯示出各種字 符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡(jiǎn)單，使有也方便。 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： 共陽(yáng)極接法 把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。使用時(shí)公共陽(yáng)極接＋ 5V。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。 共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)會(huì)共陰極接地，陽(yáng)極端 輸入高電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入低電平的則不點(diǎn)亮。 發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱(chēng)為共陽(yáng)極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱(chēng)為共陰極數(shù)碼管，如圖所示。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x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)。在七段 LED 顯示器中，共陽(yáng)極顯示器，用低電平驅(qū)動(dòng)；共陰極顯示器，用高電平驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方法的每一位都需要有一個(gè) 8 位輸出口控制。 如圖 所示： 圖 四位靜態(tài)顯示電路 共陰極 共陽(yáng)極 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 27 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作（點(diǎn)亮），利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)”顯示如圖 所示。 圖 四位動(dòng)態(tài)顯示的電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 以上是 數(shù)碼管顯示器顯示常用兩種辦法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。 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。 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)數(shù)碼管顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機(jī)中 CPU 的開(kāi)銷(xiāo)小。能供給單獨(dú)鎖存的 I/O 接口電路很多， 常用的串并轉(zhuǎn)換電路74LS164，他的電路如圖 所示 : 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 28 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 C1234567abcdefg8d pd p0L E D 2D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeV C C1234567abcdefg8d pd p0L E D 3D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeV C C1234567abcdefg8d pd p0L E D 4D P Y _ 7 S E G _ D PG N DV C CV C CV C CR ?R E S 2C ?C A P+ 5 V G N DE A / V P3 1X 11 9X 21 8R E S E T9R D1 7W R1 6I N T 01 2I N T 11 3T 01 4T 11 5P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 03 9P 0 13 8P 0 23 7P 0 33 6P 0 43 5P 0 53 4P 0 63 3P 0 73 2P 2 02 1P 2 12 2P 2 22 3P 2 32 4P 2 42 5P 2 52 6P 2 62 7P 2 72 8P S E N2 9A L E / P3 0T X D1 1R X D1 0U 5A T 8 9 C 5 1 圖 靜態(tài) LED顯示電路 顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間 的比例有關(guān)。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。 按鍵 按鍵是單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的常用輸入設(shè)備。我們通過(guò)按鍵，向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入各種數(shù)據(jù)和命令，亦可通過(guò)使用按鍵，讓單片機(jī)系統(tǒng)處于預(yù)定的功能狀態(tài)。要想實(shí)現(xiàn)壓力的顯示需硬件與軟件配合，最終調(diào)試出來(lái)。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x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(cè)量?jī)x器儀表包括壓力測(cè)量?jī)x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。 本課設(shè)主要完成以單片機(jī)為核心的壓力測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，課題結(jié)合了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)，利用電阻應(yīng)變式 傳感器獲取被測(cè)對(duì)象指標(biāo)，由 按鍵 輸入控制測(cè)量?jī)x的清零及標(biāo)稱(chēng)，順利完成生產(chǎn)。 通過(guò)壓力傳感器將需要測(cè)量的位置的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行信號(hào)放大，送至 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 LED顯示器可以識(shí)別的信息，最后顯示輸出。 基于單片機(jī)的壓力 測(cè)量 儀，選擇的單片機(jī)是 M430F149單片機(jī)的測(cè)量與顯示，將壓力經(jīng)過(guò)壓力傳感器變?yōu)殡娦盘?hào)，用來(lái)將現(xiàn)場(chǎng)的稱(chēng)重傳感器信號(hào)放大、修正后顯示并以 4―― 20mA形式輸出 ,后進(jìn)入 A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，我們所采樣的 A/D轉(zhuǎn)換器為 ADS8320,轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。 壓力測(cè)量?jī)x接收到傳感器傳送過(guò)來(lái)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。壓力測(cè)量?jī)x設(shè)有按鍵，當(dāng)按下時(shí)，可在 LCD 顯示器上顯示出壓力值，直至清零。 壓力測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)如圖所示，它以 M430F149 單片機(jī)為核心，包括傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、 LCD 顯示器。它的原理圖如圖 所示 : 圖 壓力測(cè)量?jī)x方框圖 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 30 第 八 章 總結(jié) 我通過(guò)對(duì) 壓力測(cè)量?jī)x的 設(shè)計(jì)，使我體會(huì)到了成功的喜悅，也 懂得了任何事情的成功都要付出艱辛的勞動(dòng)和辛勤的汗水。幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于要畫(huà)上句號(hào)，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感覺(jué)受益匪淺。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)結(jié)合了大學(xué)里各專(zhuān)業(yè)課的內(nèi)容，所以在這短短的幾個(gè)月中，我把學(xué)到的有關(guān)單片機(jī)原理與應(yīng)用、微機(jī)接口、數(shù)字電子、等 相關(guān) 知識(shí)都運(yùn)用在此次設(shè)計(jì)中，完成了 基于單片機(jī)壓力測(cè)量義 設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)，不僅讓我重新復(fù)習(xí)了從前的知識(shí)，而且還彌補(bǔ)了以前的許多漏洞，學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用知識(shí)，學(xué)會(huì)了應(yīng)用實(shí)踐。讓我學(xué)會(huì)了綜合考慮問(wèn)題，全面分析問(wèn)題，體會(huì)到了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。 通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了 壓力測(cè)量?jī)x 的用途及 工作原理，熟悉了 壓力測(cè)量?jī)x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(cè)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。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固 。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處 ,比如缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力， 動(dòng)手能力不夠強(qiáng) 等等。 這次 設(shè)計(jì) 使我明白自己知識(shí)還很淺薄，以后更應(yīng)該在 工作學(xué)習(xí)中不斷提高自身的理論 基礎(chǔ)，實(shí)踐能力，將理論很好的接合實(shí)際的應(yīng)用 ,多動(dòng)手，多動(dòng)腦，不清楚的 多查閱資料 ,相信在做任何事情都可以做好。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 31 致謝 經(jīng)過(guò) 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(méi)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 。 在論文寫(xiě)作過(guò)程中，得到了 李 杰 老師的耐心的指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成， 李 杰 老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 同 時(shí)還要感謝 同事， 同學(xué)的幫助，給我設(shè)計(jì)的軟件和硬件上幫了很多， 才能使設(shè)計(jì)得以圓滿的完成。 在論文即將完成之際， 我要感謝 可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、 同事 給了我無(wú)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 西安電子科技大學(xué) 對(duì)我的栽培。 基于單片機(jī)壓力測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 32 參考文獻(xiàn) [1]許大才 . 機(jī)械量測(cè)量?jī)x表 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1980 [2]汪步云 ， 常汝禎 .壓力儀表裝校工藝學(xué) [M].北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 [3]知久明 ， 金田良 .壓力測(cè)量?jī)x器的管理 [M].北京 :計(jì)量出版社， 1983 [4]譚祖根 .壓力測(cè)量?jī)x表 [M].北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 [5]杜水友等 .壓力測(cè)量技術(shù)及儀表 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [6]劉新民 .壓力測(cè)量不確定度評(píng)定實(shí)例 [M].北京 :中國(guó)質(zhì)檢出版社， 2020 [7]史健芳 .智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第 2版） [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2020， 9 [8]盧勝利 .智能儀器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2020， 6 [9]張?jiān)?，呂艷，王建軍 . 智能儀表設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)及實(shí)例 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020， 4 [10]徐愛(ài)鈞 .智能化測(cè)量控制儀 表原理與設(shè)計(jì) [M].北京：北京航天大學(xué)出版社， 1996， 1 [11]畢宏彥，徐光華，梁霖 .智能理論與智能儀器 [M].西安：西安交通大學(xué)出版社， 2020， 10 [12]張培仁 .傳感器原理檢測(cè)及應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020， 4 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