【正文】 在論文即將完成之際， 我要感謝 可敬的師長、同學、 同事 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 西安電子科技大學 對我的栽培。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。同時，畢業(yè)設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處 ,比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力， 動手能力不夠強 等等。 本次設(shè)計，不僅讓我重新復(fù)習了從前的知識，而且還彌補了以前的許多漏洞，學會了綜合運用知識，學會了應(yīng)用實踐。 壓力測量儀的結(jié)構(gòu)如圖所示，它以 M430F149 單片機為核心，包括傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、 LCD 顯示器。 通過壓力傳感器將需要測量的位置的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過運算放大器進行信號放大，送至 A／ D轉(zhuǎn)換器，然后將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號，再經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換成 LED顯示器可以識別的信息，最后顯示輸出。我們通過按鍵，向計算機系統(tǒng)輸入各種數(shù)據(jù)和命令，亦可通過使用按鍵，讓單片機系統(tǒng)處于預(yù)定的功能狀態(tài)。這樣單片機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，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機中 CPU 的開銷小。在同一時刻只有一位顯示器在工作（點亮），利用人眼的視覺暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個字符“同時”顯示如圖 所示。點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。使用時會共陰極接地，陽極端 輸入高電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，輸入低電平的則不點亮。使用時公共陽極接＋ 5V。 當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光。 所示： 圖 MAX7219的 內(nèi) 部引腳分配 : 圖 MAX7219的 外 部引腳分配 基于單片機壓力測量儀設(shè)計 25 各引腳的功能為： ● 1腳 DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端 ； ● 2腳～ 7 腳 (DIG0～ DIG7)： 8 位 LED 位選線，從共陰極 LED 中吸入電流 ； ● 12 腳 LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入 ； ● 13 腳 CLK：串行時鐘輸入 ； ● SEG A～ SEG G DP:7段驅(qū)動和小數(shù)點驅(qū)動 ； ● 18 腳 ISET:通過一個 10k 電阻和 Vcc 相連，設(shè)置段電流 ； ● 24 腳 DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級連擴展 。MAX7219 同樣允許用戶對每一個數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。 顯示驅(qū)動 芯片 MAX7219 MAX7219 是 MAXIM 公司生產(chǎn)的 一種集成化的串行輸入 /輸出共陰極顯示驅(qū)動 芯片 ,它連接微處理器與 8 位數(shù)字的 7段數(shù)字 LED 顯示，也可以連接條線圖顯示器或者 64 個獨立的 LED 發(fā)光二級管 。能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱 A/D 轉(zhuǎn)換 器。如果在已經(jīng)開始的復(fù)位脈沖期間出現(xiàn)電源跌落，復(fù)位脈沖至少再維持 140ms。 一旦 MPU/MCU 處于未知狀態(tài)，比如程序 “ 跑飛 ” 或進入死循環(huán)，就需要將系統(tǒng)復(fù)位。本壓力測量儀供電電壓。 XT2IN 晶體振蕩器 XT2的輸入端口，只能連接標準晶振 ； ● 54 腳 TDO/TDI： 測試數(shù)據(jù)輸出端口， TDO/TDI 數(shù)據(jù)輸出或者編程數(shù)據(jù)輸出引基于單片機壓力測量儀設(shè)計 21 腳 ； ● 55 腳 TDI/TCLK： 測試數(shù)據(jù)輸入， TDI 用作數(shù)據(jù)輸入端口，芯片保護熔絲連接到 TDI； ● 56 腳 TMS:測試模式選擇， TMS 用作芯片編程和測試的輸入端口 ； ● 57 腳 TCK:為 JTAG 接口（同時擁有仿真器和編程器的功能），用于下載程序并實現(xiàn)硬件在線仿真。內(nèi)部采用多級光電隔離和濾波環(huán)節(jié) ,保證 測量儀 的精度和穩(wěn)定性 。Timer_B。這一系統(tǒng)設(shè)計中采用的是 TI公司的 MSP430F149,功耗低 (采用 flash 存儲技術(shù)可以將功耗降低 1/5),系統(tǒng)集成度高 (包括 flash,BRam。 用 ZERO 鍵和 TARE 鍵將顯示器的讀數(shù)設(shè)定為所加砝碼的重量值。 例如：現(xiàn)場傳感器量程為 500KG。 按“ ENTER” 鍵，退出標定菜單。 8. ZERO 按鍵 :正常運轉(zhuǎn)時，長按“ ZERO”鍵，可對顯示的凈重清零。 4. N4 指示燈 : 亮時顯示零。 壓力測量儀 輸入靈敏度 壓力測量儀 輸入靈敏度 (A)可通過以下方程式計算出來： 秤量間距最大量程 時的輸出電壓出電壓－傳感器在自重傳感器在滿載荷時的輸 ?? )(A 對于 壓力測量儀 而言， A必須大于或等于 格/V? 。通過電源線將 壓力測量儀 后端接地，并保證接觸良好。 下排數(shù)碼管顯示稱重最大量程。 當彈性元件感受到物理量時，其表面產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片的電阻值將隨著彈性元件的應(yīng)變而相應(yīng)變化。S/10℃ 177。S/10℃ 177。2Ω 絕緣阻抗 Insulation Resistance ≥3000MΩ ≥5000MΩ 安全過載率 Sate Overload 150%F1%F%F%F%F%F 應(yīng)變式 壓力 傳 感器 參數(shù)規(guī)格 應(yīng)變式 壓力 傳感器 應(yīng)用領(lǐng)域：汽車衡、地上秤、料斗秤等計量設(shè)備中。 電氣式：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量。 或在一段連續(xù)的時間間隔內(nèi)，其代表信息 的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。為了測量快速變化的動態(tài)壓力，可以使用高動態(tài)特性傳感器，壓電式傳感器體積小，結(jié)壓力 壓力傳感器 測量線路 顯示器 基于單片機壓力測量儀設(shè)計 10 構(gòu)簡單，不需外加電源，靈敏度和響應(yīng)頻率高，適用于動態(tài)壓力的測量，廣泛地應(yīng)用于空氣動力學、爆炸力學、發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量等等。顯示器一般和測量電路裝在一起成為一臺儀表。 ⑵測量電路的作用是把傳感器輸出的電信號在顯示器上顯示出來。 壓力測量儀的原理是： 以 M430F149 單片機 為核心 ， 是通過應(yīng)變式傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過運算放大器進行信號放大，送至 ADS8320 轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過單片機轉(zhuǎn)換成 LED 顯示器可以識別的信息，顯示輸出，在顯示的過程中通過按鍵，讓單片機系統(tǒng)處于預(yù)定的功能狀態(tài)，顯示需要的值，并可以完成清零功能。精確度可達 級，測量范圍從數(shù)十帕至 700兆帕不等。 拋開校準用的壓力標準儀表，在工業(yè)現(xiàn)場和科學試驗中應(yīng)用最多的還是彈性式和電子測量式壓力儀表。電子測量式壓力儀表核心元件是壓力傳感器，它能感受被測壓力量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號輸出。 這類儀表的特點是 :結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實耐用，測量范圍寬，是壓力測量儀表中應(yīng)用最多的一種。 它的特點是 ： 液柱式壓力計靈敏度高，因些主要用作實驗室中的低壓基準儀表，以校驗工作用壓力測量儀表。 液柱式壓力測量儀表常稱為液柱式壓力計，它是以一定高度的液注所產(chǎn)生的基于單片機壓力測量儀設(shè)計 8 壓力，與被告測壓力相平衡的原理測量壓力的。 1847 年，法國人波登制成波登管壓力表，由于結(jié)構(gòu)簡單、實用，很快在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用，一直是常用的壓力測量儀表。 第二章 基于單片機的壓力測量儀 歷史 在 20 世紀 80 年代前，一般的工 程技術(shù)中幾乎多采用彈簧式壓力儀表對壓力參數(shù)進 行 測試。 垂直均勻地作用于單基于單片機壓力測量儀設(shè)計 7 位面積上的力稱為壓力。 壓力表可以指示、記錄壓力值并可附加報警或控制裝置。 所以，壓力測量在自動化中具有特殊地位。 另外，一些不易直接測量的參數(shù)，例如，流量、液位等，往往通過壓力或壓差間接獲得。 各種氣體、液體的壓力測 量在生產(chǎn)生活、工業(yè)現(xiàn)場、科學實驗領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 在科學技術(shù)高速發(fā)展的今天，如何用簡單 便宜，性能良好的元器件制造出對人類生活有用的產(chǎn)品，已經(jīng)成為人們研究的主要趨勢。數(shù)字電子秤正在向高精度、高分辨率、智能化方向發(fā)展。與普通器具相比，數(shù)字電子秤具有數(shù)字直接顯示被稱物體的重量、精度高、性能穩(wěn)定、測量準確、使用方便等優(yōu)點。 由此 分析可以看出，有些工業(yè)現(xiàn)場需要一種能夠克服上述缺點的，替代指針式壓力表的較低成本的產(chǎn)品 。 測量儀采用雙組發(fā)光數(shù)碼管顯示。 本文介紹的是 基于單片機 壓力測量儀的設(shè)計。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)過程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)。由于壓力控制在生產(chǎn)過程中起著決定性的安全作用，因此有必要準確測量壓力。首先，文章對壓力測量儀的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做了簡單的綜述，然后，文章對壓力測量儀的總體設(shè)計和各模塊的 工作原理進行了分述。 關(guān)鍵詞 ： 壓力測量儀 M430F149 單片機 應(yīng)變式傳感器 基于單片機壓力測量儀設(shè)計 3 目 錄 第一章 緒論 ...................................................................................................................... 5 研究背景 ............................................................................................................... 5 測量壓力的意義 .................................................................................................... 6 ............................................................................................................ 6 ......................................................................................................... 7 第二章 基于單片機的壓力測量儀 ........................................................................................ 7 ..................................................................................................... 7 ....................................................................................... 7 力測量儀的原理 .................................................................................................. 8 第三章 壓力傳感器 ............................................................................................................. 9 ..................................................................................................... 9 ................................................................................................ 10 .................................................................................. 10 .............................................................................. 12 .............................................................................. 13 第四章 壓力測量儀技術(shù)規(guī)格 ............................................................................................. 13 一般規(guī)格 ............................................................................................................. 13 數(shù)字部分 ............................................................................................................. 13 模擬部分 ...................