毕业论文--基于单片机的气压检测装置的设计.doc

基于单片机的大气压检测系统的设计 摘要：本系统是以MCS-51单片机为检测中心的大气压检测系统。其总体设计是围绕低成本、模块化、微型化的特点展开的。在硬件选择方面, 选择性价比高的AT89系列单片机、MPX4115压力传感器、ADC0832模数转换器、四位一体共阳七段式数码管显示器；在软件方面, 采用了功能模块化;源程序由C语言编写，经过KeilμVision软件编译，将hex文件烧录到芯片中。为了降低整个系统的成本, 在满足性能要求的前提下, 选择低成本元器件, 简化系统设计。同时，抗干扰能力强、微型化、微功耗等特点。 关键词：大气压检测；MPX4115；ADC0832；C语言程序 引言 近年来，随着微型计算机的不断发展，它的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。 随着科学技术的迅猛发展，生产力水平迅速提升，单片机性能不断提高，价格不断降低，技术日趋成熟，单片机广泛的应用于人们生活的多个领域，这些东西都离不开单片机，例如导弹的导航装置，工业自动化过程的实时控制和数据处理，计算机的数据传输以及网络通讯，各种智能IC卡、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及电子琴、电子宠物等等，而基于单片机的大气压检测装置也是这类采用了单片机的电子产品。 若使用数字电路完成该设计，那么所设计的电路就会变得十分复杂，大概需要很多片数字集成块，它的功能的实现主要是依赖于数字电路的各个功能模块的组合，价格相对来说比较高，从而成本会提高，并且焊接的过程也比较复杂。在本次设计中之所以采用单片机制作，是因为单片机功能的实现主要是通过软件编程来完成的，同时也使硬件电路简单化，并且其成本也有所降低。 本次设计的压力检测装置是通过压力传感器将检测到的压力信号装换为电信号，送至8位A/D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再通过数码管显示输出。基于单片机的压力检测装置，选择的单片机是基于AT89S52单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，然后进入A/D转换器将模拟量装换为数字量，这里所采用的A/D转换器为ADC0832，ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨率可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片转换时间仅为32，具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性强。 1 大气压检测技术简介 1.1 大气压的概念及其研究意义 地球周围包着一层厚厚的空气，它主要是由氮气、氧气、二氧化碳相关试验、水蒸气和氦、氖、氩等气体混合组成的，通常把这层空气的整体称之为大气。它上疏下密地分布在地球的周围，总厚度达1000千米，所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强，就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样。 大气压的变化跟压强和压力的变化注意区别。大气压（通常指大气压强和大气压力）是从宏观来论述，压强和压力是从微观来讲。因而在理解上我们要注意区分不要搞混淆。一般来讲：海拔越高，大气压越小；温度越高，大气压越小；空气越干，大气压越大；纬度越高，大气压越大。 1.2 压力传感器的分类及特点 压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分，由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作为输出，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警使用。科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。 （1）电容式压力传感器 电容式压力传感器，是一种可以利用电容敏感的原件把被测量的压力转换成为跟它有一定的关系的电信号输出的精密测量仪器。它一般是使用圆形金属薄膜或镀金属薄膜来做电容器的其中一个电极。在薄膜感受到压力的时候，它就会变形的，此时薄膜跟固定的电极间所产生的电容量就会发生改变。测量电路就可以输出跟电压形成一定的关系的电信号。 电容式压力传感器是极距变化型的电容式传感器,有单电容式和差动电容式之分。 单电容式压力传感器它是由圆形的薄膜和固定的电极组成的。当受到压力作用的时候，薄膜就会发生变形，这样就会改变电容器的容量。它的灵敏度大概是跟薄膜与固定的电极之间的距离和薄膜的张力成反比关系的；而跟压力和薄膜的面积成正比关系的。有另外的一种型式，它是跟固定电极取凹形球面状的，而膜片是周围边缘的固定的张紧的平面，膜片能够使用塑料接着镀上金属层的这个方法制造而成的。这一种型式比较适合于测量低压这个工作条件的，它有比较高的过载能力。当然，要测量高压工作条件的话，可使用带有活塞动极膜片制造而成