1、 基于基于 5151 单片机的压力测量电路单片机的压力测量电路 （课程设计）（课程设计） 专专 业：业： 机机 电电 一一 体体 化化 班班 级级 0707 机机 电电 （3 3） 2 摘摘 要要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动 传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片 机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体 硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 近年来随着工业的发展， 人们对过程控制的精密度和可靠性提出了更多更高 的要求，因而液位控制也向着功能齐全，控制灵活，操作简单，控制精
2、度准确的 方向发展。液位调节器是生产中应用很广液位测量和控制的设备，所以测量的精 确性和控制的准确性是本设备的关键。本系统把单片机应用于压力测量控制中， 既提高了产品的功能和质量，又降低了成本。本系统还具有结构先进合理、功能 完善、 满足控制精度的要求、 抗干扰能力强、 较高的灵活性和可靠性、 通用性好、 价格低，使用方便等特点。 关键词：关键词：压力传感器 单片机 A/D 转换器 LED 显示器 3 目目 录录 一.设计背景4 二.设计任务4 三.设计实现4 3.1 基本原理及原理框图4 3.2 硬件设计4 3.2.1 电阻应变式传感器的选择5 3.2.2 三运放大电路的设计6 3.2.3
3、ADC0809 A/D 转换器7 3.2.4LED 显示电路的设计7 3.2.5 总体工作电路原理图8 3.3 软件设计12 五.设计体会13 一设计背景 4 本课程设计的压力测量以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电 路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型。其中测量电路中最主 要的元器件就是电阻应变式传感器。 电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一 种，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。而 三运放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大， 以满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求。ADC0809 A/D 转换的作用是把
4、模拟 信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最 后由显示电路显示出测量结果。 二二设计任务设计任务 设计的主要内容如下： 1) 运用电阻应变式传感器并采用全桥测量电路 2) 设计一款压力测量系统，用 LED 液晶显示器显示被称物体的质量 3) 电路由全桥测量电桥，三运放大电路，A/D 转换电路，LED 显示电路 4) 写出详细的实验报告 三三设计实现设计实现 （一（一）基本工作原理及原理框图基本工作原理及原理框图 基本工作原理框图如下： 图（1） 基本工作原理框图 （二）硬件的设计硬件的设计 2.1.1 2.1.1 电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器的
5、组成以及原理 电阻应变式传感器是将被测量的力，通过它产生的金属弹性变形转换成电阻 变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常用的电阻应变片有两种： 电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻丝应变片，为获得高电阻 传感器 三运 放大器 ADC0809 A/D 转 换器 8031 7447 LED 显示器 5 值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两端引出导线，线栅上面粘 有覆盖层，起保护作用。 应变式传感器安装示意图 全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片 初始阻值：R1R2R3R4，其变化值R1R2R3R4时，其桥路输 出电压 UoutKE。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误 差均得到改善。 2.1.22.1.2 电阻应变式传感器的测量电路电阻应变式传感器的测量电路 常规的电阻应变片 K 值很小，约为 2，机械应变度约为 0.0000010.001，所 以，电阻应变片的电阻变化范围为 0.00050.1 欧姆。所以测量电路应当能精确 测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。 桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的 一个对角线接入工作电压 U，另一个对角线为输出电压 Uo。其特点是：当四个
