1、 16 数字压力传感器 摘要： 本课题主要介绍数字压力传感器，包括应变计/压电传感器为敏感元件的硬件电路设计、运 算元件（80C51 单片机）数据处理、4 位数码显示系统以及相应的通信接口与协议； 实现在一路测 量范围在 0250PSI，测量精度在 1PSI，分辨率在 1PSI。 关键词：PIC 单片机 数字 通讯 智能 1 引言 数字压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自 控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石 化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感 器原理及其应用。 本课程设计的数字压力传感器以单片
2、机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输 出电压和标准压强的线性关系， 建立具体的数学模型， 将电压量纲 （V） 改为压强纲 （pa） 即成为一台原始电子称。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 的 A/D 转 换作用是把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。并且能实现数字
3、传感器之间的通讯，达到数据 共享的目的。从而更好的满足当今社会发展的需求。 2 方案论证 21 方案一： 本方案采用电阻应变片作为敏感元件采集信息， 经三运放大器放大处理， 再送入 ADC0809 进行数模转换， 运用 80C51 单片机作为运算处理元件处理数据， 并进行通讯和 LED 显示。 基本工作原理框图如下： 图 1.2-1 基本工作原理框图 22 方案二： 电阻应 变片 传感器 三运 放大器 ADC0809 A/D 转 换器 8051 8155 LED 显示器 RS-485 通讯 MAX 7219 17 本方案采用压电传感器作为敏感元件采集信息， 经三运放大器放大处理， 再送入 AD
4、C0809 进行数模转换，运用 DSP 单片机作为运算处理元件处理数据，并进行通讯和 LED 显示。 基本工作原理框图如下： 2.3 方案选择： 本次设计要求精度不高，考虑其成本、自身的学习经历。本次设计采取方案一。 3 各电路设计和论证 31 电源电路设计和论证 直流稳压电源是电子设备中必不可少的组成部分，它通常由电源变压器、整流、滤波和 稳压电路等四部分组成。 311 方案一 图 3-1 所示为 CW7800 系列三端固定输出采集集成稳压器的基本应用电路。图中表明了 从交流电网电压经电源变压器降压，又经桥式整流和电容滤波后加在稳压器的输入端的 连接方法，并提供各种有关元器件的参考参数。正常工作时，稳压器的输入输出电压差 一般为 2-3V。图中 V5 是保护二极管，当输入端短路时，给输出电容器 C4 存储的电荷提 供一个放大电路，防止 C4 两端电压作用于集成稳压器内部调整管的发射结，造成发射 结击穿而损坏三端集成稳压器。 Vin 1 GND 2 Vout 3 U17805 T1 220V/9V D1 IN4001 D2 IN4001 D3 IN4001 D4 IN40
