基于压力传感器的水压测量设计与调研

电子器件市场调研与系统设计实践报告1基于压力传感器的水压测量设计与调研1引言1.1研究的背景水压传感器是工业实践中较为常用的一种压力传感器，其广泛应用于各种工业动化环境、水利水电工程、交通建筑设备、生产自控系统、航空航天技术、船舶技术、输送管道等区域。1.2研究的目的水压传感器芯体通常选用扩散硅，工作原理是被测水压的压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与水压成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个相对应压力的标准测量信号。1.3研究的意义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。水压传感器是由一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动化检测和控制的首要环节。2设计内容和要求2.1主要任务:1、压力传感器型号对比及选用2、确定将电流信号转化为电压信号的调理电路3、完成总电路设计2.2主要分工：钱金：电路设计，材料收集刘旭恒：仿真，报告整理阿不来提：传感器市场调研3设计原理以51单片机为核心实现水压测试和上传给上位机，利用压力传感器获取被控对象指标，通过压力传感器将需要测量的水压信号转化为电信号，再经过运算放大器进行电子器件市场调研与系统设计实践报告2信号放大，送至A/D转换器，然后将模拟信号转化成单片机可以识别的数字信号，通过串口发送到电脑。4传感器比较序号名称规格价格备注1普斯特压力传感器0-1MPA130精度高、耐高压2恒运仪表水压传感器0-1MPA125高精度、抗干扰性强、耐高压3轩胜科技水压传感器0-1MPA138精度等级0.5级4美控进口压力传感器0-1MPA298进口扩散硅芯体，抗干扰性强5澳升科技水压传感器0-1MPA120抗老化，防腐蚀表1元件清单5系统框图系统框图如图1所示。4-20mA电流信号串联100Ω电阻换算成电压信号0.4-2V的电压信号运算放大器构成比例电路，比例系数为3.125转换为1.25-6.25开始ADC采集循环ADC数据转换为电压值电压值-1.25常数矫正向上位机发送数据图1系统框图电子器件市场调研与系统设计实践报告36硬件系统的设计6.1调理电路调理电路如图1所示。图1调理电路6.2A/D转换电路A/D转换电路如图2所示。图2A/D转换电路6.3单片机和串口电路单片机和串口电路如图3所示。电子器件市场调研与系统设计实践报告4图3单片机和串口电路6.4实验总电路实验总电路如图4所示。FILENAME:BY:DATE:PAGE:新工程.pdsprj2018/10/7@AUTHORC:\AppData\新工程.pdsprjPATH:1of1REV:@REVTIME:20:21:07DESIGNTITLE:新工程.pdsprjCS2RD2WR2V2CS2RD2WR2V2V1X1CRYSTALC10.20pFC20.20pFC310uXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51X2CRYSTALC40.20pFC50.20pFC610u32184U3:ALM35856784U3:BLM358R4100I110mAR5100kR6170kR7100kR8100kR9100kR10170kR11100I24mAVIN+6VIN-7VREF/29CLKIN4AGND8RD2WR3INTR5CS1DGND10DB7(MSB)11DB612DB513DB414DB315DB216DB117DB0(LSB)18CLKR19VCC20U5ADC0804R121kR131kC8100pfR1410kV2ERRORTXD3RXD2CTS8RTS7DSR6DTR4DCD1RI9P1COMPIMXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51图4实验总电路图7仿真电路图仿真电路如图5所示。电子器件市场调研与系统设计实践报告58结论在课程设计的目的是为了让我们对平时所学的理论知识与实际操作相结合，在上一学期的单片机课程及实验中，我了解了单片机知识，并初步会用keil和proteus。在编写软件过程中，使我相当于复习了一便汇编语言的知识，在keil软件上进行运行时，我是看着上学期的实验报告一步步来的，中间还是出现了错误，改进后将程序成功编译生成hex文件。在做proteus仿真时，选单片机和三种led灯好选，但比较麻烦的是连线，由于线段较多。9心得体会通过本次的电子元器件市场调研及电子系统制作实习，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。将书本上学到的知识应用于实践，学会了一些电子电路设计能力,虽然过程中遇到了一些困难，但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高与肯定。此次设计不仅增强了自己在专业设计方面的信心鼓舞了自己，更是一次兴趣的培养。电子器件市场调研与系统设计实践报告6参考文献[1]王思明,张金敏,苟军年等.单片机原理及应用系统设计.北京:科学出版社,2012[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2011[3]李朝青.单片机原理及接口技术,北京:航天航空大学出版社,2011[4]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计.航空航天出版社,2003[5]佘新平.数字电子技术.华中科技大学出版社,2011[6]薛永毅，王淑英，何希才.新型电源电路应用实例.电子工业出版社,2001电子器件市场调研与系统设计实践报告7附录#includereg51.h#include123.h#includeintrins.h#includestdio.h#defineadc1sbitADC_CS=P2^0;sbitADC_WR=P2^2;sbitADC_RD=P2^1;//ADC引脚定义unsignedcharg_cAdc;unsignedcharg_cUdata;//串口数据unsignedcharg_cAddSign;//为1是需要该从机需要向上位机发送数据voidmain(){init_UART();//初始化串口delay100ms();judge();//判断本机是否为最后一个从机while(1){g_cAdc=getADCdata();//获取ADC的值TXDdata();delay100ms();delay100ms();delay100ms();}}unsignedchargetADCdata(){unsignedcharval;ADC_CS=0;电子器件市场调研与系统设计实践报告8ADC_WR=1;_nop_();ADC_WR=0;_nop_();ADC_WR=1;delay(50);P1=0xff;ADC_RD=1;_nop_();ADC_RD=0;_nop_();val=P1;ADC_RD=1;returnval;//返回ADC的值}voidjudge(){EA=0;delay100ms();SBUF=1;while(!TI);TI=0;delay100ms();SBUF=1;while(!TI);TI=0;delay100ms();SBUF=1;while(!TI);TI=0;电子器件市场调研与系统设计实践报告9if(RI){RI=0;//接受到数据代表该机需要向上位机发送信息g_cAddSign=1;}else{g_cAddSign=0;}EA=1;}voidinit_UART(){TMOD=0x20;SCON=0x50;TH1=0xFD;TL1=TH1;PCON=0x00;EA=1;ES=1;TR1=1;}voidUARTInterrupt(void)interrupt4{if(RI){RI=0;g_cUdata=SBUF;//接受数据}elseTI=0;}电子器件市场调研与系统设计实践报告10voiddelay(unsignedcharxms){unsignedinti,j;for(i=xms;i0;i--)for(j=80;j0;j--);}voiddelay100ms(){unsignedchara,b;for(b=221;b0;b--)for(a=207;a0;a--);}voidTXDdata(){if(g_cAddSign){EA=0;TI=1;printf(Number1data:%f\r\n,(g_cUdata*0.02)-0.4);//向上位机发送数据printf(Number2data:%f\r\n\r\n,(g_cAdc*0.02)-0.4);//向上位机发送数据TI=0;EA=1;}else//只需要发送ADC数据即可{EA=0;SBUF=g_cAdc;while(!TI);TI=0;EA=1;}电子器件市场调研与系统设计实践报告11}