应变传感器及称重系统传感器课程设计.docVIP

摘 要 本文介绍一种以AT89S52单片机为核心，包括ADC0809类型转换器的扩散硅压阻式压力传感器的差压测量系统。简要介绍了扩散硅压阻式压力传感器电路的工作原理以及A/D变换电路的工作原理，完成了整个实验对于压力的采样和显示。与其它类型传感器相比，扩散硅压阻式电阻应变式传感器有以下特点：测量范围广，精度高，输出特性的线性好，工作性能稳定、可靠，能在恶劣的化境条件下工作。由于扩散硅压阻式压力传感器具有以上优点，所以它在测试技术中获得十分广泛的应用。 关键字：扩散硅压阻式压力传感器，AT89S52单片机，ADC0809，数码管 目录 1.引言 4 1.1 课题开发的背景和现状 4 1.2 课题开发的目的和意义 4 2.设计方案 5 2.1设计要求 5 2.2设计思路 5 3.硬件设计 6 3.1电路总框图 6 3.2传感器电路模块 6 3.3 A/D变换电路模块 8 3.4硬件电路连线 9 4.软件设计 11 4.1程序设计语言的选用 11 4.2软件程序的设计 11 5.实验实物图 13 6．小结 17 参考文献 18 附录 19  1.引言 1.1 课题开发的背景和现状 传感器是一种能够感受规定的被测量的信息，并按照一定规律转换成可用输出信号的的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。传感器技术是现代信息技术的三大支柱之一，其应用的数量和质量已被国际社会作为为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。 利用传感器与检测技术实验室已有的应变式称重台，将四片应变片此采用全桥形式接入测量电路，经过运放OP07组成仪表放大器放大，再由串行模数转换芯片TLC549进行A/D转换，转换结果送入单片机At89C51，通过同向门7407 驱动四位数码管显示。仪表放大器的输出需经采集卡采集，经CSY9.0虚拟仪器软件分析，得到较好的线性度和灵敏度后，再送入AD芯片进行转换。 2.设计方案 2.1设计要求 1．了解应变桥的工作原理； 2．掌握应变桥的调理电路和AD转换； 3．了解非线性特性和其校正方式； 4．使用单片机读取转换值并显示。 2.2设计思路 本设计中采用的处理器是AT89C51单片机，由此可采用面向MCS-51的程序设计语言，包括ASM51汇编语言和C51高级语言，这两种语言各有特点。 汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。 如果对单片机C语言有兴趣，C语言是一种结构化的高级语言。其优点是执行效率没有汇编高。 汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。 而C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。C语言是一种结构化程序设计语言，它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。此外，C语言程序具有完善的模块程序结构，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保障。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的系统。 综上所述，用单片机C语言程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。所以作为一个技术全面并涉足较大规模的软件系统开发的单片机开发人员最好能够掌握基本的C语言编程。  3.硬件设计 3.1电路总框图 该应变传感器及称重系统实验，采用金属丝铂片压力传感器，输出信号通过AD转换器实现模拟到数字的转换，再经过89C51芯片，在LED数码管显示所要的结果。总的电路构建框图如下。 图3.1基于MCS-51单片机为核心压力传感器实验构建框图 表3-1元器件清单 名称 型号 数量 单片机 AT89S52 1 交流、全桥、测量、 差动、放大实验模块 1 金属丝铂片式压力 传感器实验模块 1 模数转换 ADC0809 1 导线 若干 图3.2金属丝铂片压力传感器 3.3 A/D变换电路模块 ADC芯片型号很多，在精度、速度和价格方面千差万别、，较为常见的ADC主要有逐次逼近型、双积分型和电压—频率变换型三种。 这里我们选用逐次逼近型，即ADC0809。它由±5V电源供电，片内带有锁存功能的8路模拟多路开关，片内具有多路开关的地址译码器和锁存电路、高阻抗斩波器、稳定的比较器，256Ω电阻T型网络和树状电子开关以及逐次逼近寄存器。输出具有