基于VB與AT89C51的多點壓力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

1、圖書分類號：密 級：摘要壓力測量對實時監(jiān)測和平安生產(chǎn)具有重要的意義。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了高效、平安生產(chǎn)，必須有效控制生產(chǎn)過程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)。由于壓力控制在平安生產(chǎn)過程中起著決定性的作用，因此有必要準(zhǔn)確測量壓力。 本課題設(shè)計了基于單片機的多點壓力監(jiān)測系統(tǒng)。通過單片機能夠監(jiān)測多點壓力信號，并能夠在液晶面板上顯示各點壓力信號，同時利用Visual Basic作為上位機，完成對監(jiān)測系統(tǒng)的顯示。本系統(tǒng)運行可靠、性能穩(wěn)定、性價比高、應(yīng)用前景十分廣闊。具體實現(xiàn)是運用壓力傳感器來監(jiān)測壓力參數(shù)，通過A/d轉(zhuǎn)換進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后利用AT89C51進行數(shù)據(jù)處理，最后用1602字符型LCD顯示當(dāng)前測

2、量壓力值。關(guān)鍵詞：單片機；壓力傳感器；LCD顯示；A/D轉(zhuǎn)換 AbstractPressure measurement on the real-time monitoring and safety is of great significance.In industrial production in order to efficient, safe production, must be effective control of the production process, such as pressure, flow, temperature and other key paramete

3、rs.As pressure control in a safe production process plays a decisive role, it is necessary to accurately measure the pressure. The project was designed based on single chip multi-pressure monitoring system.Through the microcontroller to monitor the multi-point pressure signal and displayed on the LC

4、D panel to the point pressure signal, while using Visual Basic as the host computer to complete the display of the monitoring system. The system is reliable, stable performance, cost-effective, application of a bright future.Concrete implementation is the use of pressure sensors to monitor pressure

5、parameters, through the A /D conversion analog to digital conversion.Then AT89C51 data processing, and finally with 1602 character LCD displays the current measured pressure value.Keywords: microcontroller pressure sensor LCD display A/D conversion目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc10511 1 緒論 PAGEREF

6、_Toc10511 1 HYPERLINK l _Toc9729 1.1 課題的背景 PAGEREF _Toc9729 1 HYPERLINK l _Toc25691 1.2 壓力監(jiān)測的意義 PAGEREF _Toc25691 1 HYPERLINK l _Toc2156 1.3 壓力監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀及開展趨勢 PAGEREF _Toc2156 2 HYPERLINK l _Toc17097 1.4 論文的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc17097 2 HYPERLINK l _Toc474 2 壓力傳感器 PAGEREF _Toc474 4 HYPERLINK l _Toc10462 2.1

7、 壓力傳感器 PAGEREF _Toc10462 4 HYPERLINK l _Toc25321 2.2 壓力變送器 PAGEREF _Toc25321 7 HYPERLINK l _Toc27314 2.3 壓電效應(yīng) PAGEREF _Toc27314 7 HYPERLINK l _Toc10247 2.4 MPXA壓力傳感器 PAGEREF _Toc10247 8 HYPERLINK l _Toc20217 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc20217 11 HYPERLINK l _Toc26831 3.1單片機 PAGEREF _Toc26831 11 HYPERLINK l

8、_Toc12908 3.1.1 AT89C51 PAGEREF _Toc12908 12 HYPERLINK l _Toc1750 3.1.2 單片機引腳和工作功能 PAGEREF _Toc1750 13 HYPERLINK l _Toc18821 3.2 A/D轉(zhuǎn)換器 PAGEREF _Toc18821 16 HYPERLINK l _Toc1698 3.3 LCD1602顯示器 PAGEREF _Toc1698 17 HYPERLINK l _Toc12540 3.3.1 LCD1602的結(jié)構(gòu)及功能 PAGEREF _Toc12540 18 HYPERLINK l _Toc31052 3.

9、3.2 LCD1602液晶顯示指令集 PAGEREF _Toc31052 19 HYPERLINK l _Toc17649 3.4 串口 PAGEREF _Toc17649 20 HYPERLINK l _Toc17463 3.5 系統(tǒng)硬件具體設(shè)計 PAGEREF _Toc17463 21 HYPERLINK l _Toc16262 3.5.1 數(shù)據(jù)采集模塊 PAGEREF _Toc16262 22 HYPERLINK l _Toc10790 3.5.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊 PAGEREF _Toc10790 22 HYPERLINK l _Toc10548 3.5.3 數(shù)據(jù)處理模塊 PAGEREF

10、 _Toc10548 23 HYPERLINK l _Toc20079 3.5.4 顯示電路模塊 PAGEREF _Toc20079 24 HYPERLINK l _Toc6652 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc6652 26 HYPERLINK l _Toc24137 4.1 設(shè)計的思想和準(zhǔn)那么 PAGEREF _Toc24137 26 HYPERLINK l _Toc21109 4.2 Keil C51語言軟件簡介 PAGEREF _Toc21109 26 HYPERLINK l _Toc20716 4.3 visual basic簡介 PAGEREF _Toc20716 27

11、 HYPERLINK l _Toc10759 4.4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 PAGEREF _Toc10759 27 HYPERLINK l _Toc12516 4.4.1軟件整體設(shè)計流程圖 PAGEREF _Toc12516 27 HYPERLINK l _Toc30382 4.4.2 預(yù)警顯示設(shè)計 PAGEREF _Toc30382 28 HYPERLINK l _Toc9052 5 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc9052 30 HYPERLINK l _Toc15265 5.1 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc15265 30 HYPERLINK l _Toc7762 5.2 軟件調(diào)試 P

12、AGEREF _Toc7762 31 HYPERLINK l _Toc377 5.2.1 KEIL的調(diào)入 PAGEREF _Toc377 31 HYPERLINK l _Toc23660 5.2.2 VB的調(diào)試 PAGEREF _Toc23660 31 HYPERLINK l _Toc19467 結(jié) 論 PAGEREF _Toc19467 34 HYPERLINK l _Toc4788 致 謝 PAGEREF _Toc4788 35 HYPERLINK l _Toc31066 參考文獻 PAGEREF _Toc31066 36 HYPERLINK l _Toc25591 附 錄 PAGEREF

13、 _Toc25591 37 HYPERLINK l _Toc7464 附錄1 硬件電路圖 PAGEREF _Toc7464 37 HYPERLINK l _Toc18541 附錄2 程序 PAGEREF _Toc18541 391 緒論1.1 課題的背景 在工業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對壓力信號進行檢測。壓力監(jiān)測系統(tǒng)主要用于汽車輪胎、煤礦、油田、鍋爐等許多領(lǐng)域。壓力監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用范圍非常廣泛，例如用于在汽車行駛時對輪胎氣壓進行自動檢測，輪胎漏氣和低氣壓是自動報警。在現(xiàn)實生活中，要實現(xiàn)智能化、自動化、機械化就必須做到對壓力信號的及時采集和處理，壓力信號就是一個常見的最根本的信號，所以目前國內(nèi)外有好多關(guān)于壓

14、力方面的研究。尤其是其中的單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域的主流。 由于壓力控制在生產(chǎn)工程中起著決定性的平安作用，因此有必要準(zhǔn)確測量壓力。由于在進行監(jiān)測時往往需要對多處的信息進行測量和監(jiān)控，因此多點壓力監(jiān)測是十分重要的。 壓力測量儀表種類繁多，可以按不同的方法進行分類。 單片機是儀表的主體，對于小型儀表來說，單片機內(nèi)部的存儲器已經(jīng)足夠；大型儀表要進行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，或者要完成復(fù)雜的控制功能，其監(jiān)控程序較大，測量數(shù)據(jù)較多，這是就需要在單片機外部擴展片外存儲器。被測量的模擬信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后，通過輸入

15、通道進入單片機內(nèi)部；單片機根據(jù)由鍵盤置入的各種命令，或者送往打印機打印，或者經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后成為能夠完成某種控制功能的模擬電壓。 通信接口的功能是通過GPIB或者RS-232接口總線與其它儀器儀表甚至計算機作遠(yuǎn)距離通信，以到達資源共享的目的。1.2 壓力監(jiān)測的意義隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的迅速開展，工業(yè)測控領(lǐng)域采用先進的技術(shù)對現(xiàn)場的工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)進行監(jiān)測，監(jiān)測是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要標(biāo)志。據(jù)不完全統(tǒng)計，在工業(yè)生產(chǎn)中被監(jiān)測最多的參數(shù)是壓力、流量、溫度這三大參數(shù)，無論在石油、化工、煤炭、水利等行業(yè)，還是電力、機械、航天、國防等部門，都離不開對這些參數(shù)的監(jiān)測，當(dāng)然除此之外，還有諸如液位、扭矩、

16、密度、濃度、速度、位移、距離、電參量等眾多物理參數(shù)的監(jiān)測。壓力測量的領(lǐng)域十分廣泛，其實，不僅在工業(yè)領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域、軍用領(lǐng)域壓力的測量隨處可見。當(dāng)然，不同的場合，對測壓范圍的要求不一，即使相同的測壓范圍，測量不同的對象，其測量的精度要求也不盡相同。當(dāng)然，我們做任何一件物品，都是在滿足要求的前提下，越簡單越好，本錢越低越好，作為工業(yè)、民用、軍用等領(lǐng)域的測量，這個原那么也不例外，但作為人類對客觀事務(wù)的認(rèn)識，從測量的角度，從誤差的概念，從真值的理解來看，我們應(yīng)該在一定的條件下盡量地將測量的精度提高。隨著工、農(nóng)業(yè)的開展，多路壓力監(jiān)測系統(tǒng)勢必將得到越來越多的應(yīng)用，為適應(yīng)這一趨勢，作這方面的研究就顯得

17、十分重要?？傊还茉谀膫€應(yīng)用領(lǐng)域中多路壓力監(jiān)測系統(tǒng)將直接影響工作效率和所取得的經(jīng)濟效益。因而，多路壓力監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)有著廣闊的前景和市場。總之，壓力的監(jiān)測是一般生產(chǎn)過程所不可缺少的環(huán)節(jié)，只有按工藝要求保持壓力的穩(wěn)定，才能維持生產(chǎn)的正常進行。所以壓力準(zhǔn)確測量是自動化儀表人員的重要任務(wù)。1.3 壓力監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀及開展趨勢壓力是一般工業(yè)領(lǐng)域最容易碰到的監(jiān)測參數(shù)，市場上專用的各類壓力監(jiān)測產(chǎn)品也比擬豐富，國內(nèi)外的壓力檢測儀器的開展水平主要表達在儀器的智能化水平、測量壓力范圍、測量的精度以及儀器的功耗技術(shù)指標(biāo)上。隨之現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的開展,尤其是國防工業(yè),航空航天技術(shù)的飛速開展,對壓力測量的要求越來越高,

18、對壓力測量技術(shù)和儀表的研究和開發(fā)也不斷開展。 近年來，壓力傳感技術(shù)融入了IC技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)，使它成為壓力測量技術(shù)中十分重要的內(nèi)容，也使壓力儀表趨于數(shù)字化和智能化。近年來單片機為核心的壓力檢測的開展很快。國內(nèi)市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種各樣的單片機為核心的壓力檢測，例如，能夠自動進行差壓補償?shù)穆毮芄?jié)流式流量機，能夠?qū)Ω鞣N譜圖進行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀，能夠進行程序控溫的智能多段溫度控制儀，以及能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字PID和各種復(fù)雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器等。近20年來，由于微電子學(xué)的進步以及計算機應(yīng)用的日益廣泛，智能化測量控制儀表已經(jīng)取得了巨大的進展。從技術(shù)背景上來說，硬件集成電路的不斷開展和創(chuàng)新是

19、一個重要因素。各種集成電路芯片都在朝超大規(guī)模，全CMOS化的方向開展。CMOS電路具有功耗低，工作溫度范圍寬的特點。1.4 論文的主要內(nèi)容 本系統(tǒng)是基于VB與AT89C51的多點壓力監(jiān)測。Visual Basic是可視化面向?qū)ο蟮牟捎檬录?qū)動技術(shù)的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，本系統(tǒng)上位機是在Windows環(huán)境下利用Visual Basic開發(fā)微機通信程序。事件驅(qū)動通訊是交互方式處理串口事務(wù)的一種非常有效的方法，特別適合Windows程序的編寫。本課題采用89C51單片機對多個壓力點進行測量和監(jiān)視。該系統(tǒng)中單片機作為下位機，完成測量壓力任務(wù)，測量結(jié)果可在本地顯示，也可通過下位機與上位機PC機通訊，給出結(jié)

20、果和提示信息。設(shè)計本系統(tǒng)需要熟悉多點壓力監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理，單片機的根本結(jié)構(gòu)、原理、應(yīng)用及編譯軟件KeilC51，壓力傳感器測壓原理，VB編程語言。本論文的主要內(nèi)容：第一章緒論，簡單介紹了工業(yè)生產(chǎn)中壓力監(jiān)測的作用和意義，并明確了本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)。第二章壓力傳感器相關(guān)簡介，闡述了壓力傳感器以及壓電效應(yīng)的概念，變送器的輸入與輸出關(guān)系，并著重介紹了MPX壓力傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計，先給出了整個硬件的電路框圖，然后詳細(xì)描述了各個硬件的工作原理，并對每個子電路模塊進行了分解。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計，Keil軟件的編譯，VB界面的設(shè)計，并給出相關(guān)的圖和代碼。第五章系統(tǒng)的調(diào)試及改良，對調(diào)試

21、過程及遇到的問題和解決方法進行詳細(xì)的闡述。 2 壓力傳感器2.1 壓力傳感器壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機械力作用發(fā)生變形時，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)?？茖W(xué)家就是根據(jù)這個效應(yīng)研制出了壓力傳感器。壓力傳感器有好多種,主要是利用晶體壓電效應(yīng)的壓力傳感器。 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳

22、感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。下面就簡單介紹一些常用傳感器原理及相關(guān)產(chǎn)品。1應(yīng)變片壓力傳感器原理圖2-1 金屬電阻應(yīng)變絲的結(jié)構(gòu)金屬電阻應(yīng)變絲的結(jié)構(gòu)見圖2-1。電阻應(yīng)變式傳感器是把電阻應(yīng)變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)方式組成電橋的一種將力重量轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器包括兩個主要局部，一個是彈性敏感元件：利用它將被測的壓力轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值；另一個是電阻應(yīng)變計：它作為傳感元件將彈性體的應(yīng)變，同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。這樣小的電阻變化用一般測量電阻的儀表很難測出，必須采用一定形式的測量電路將微小的電阻變化率轉(zhuǎn)變成電壓或電流的變化，才能用二次儀表

23、顯示出來。在電阻應(yīng)變式傳感器中通過橋式電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。電阻應(yīng)變式傳感器工作原理框圖見圖2-2。 圖2-2 電阻應(yīng)變式傳感器工作原理框圖當(dāng)傳感器不受載荷時，彈性敏感元件不產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在其上的應(yīng)變片不發(fā)生變形，阻值不變，電橋平衡，輸出電壓為零；當(dāng)傳感器受力時，即彈性敏感元件受載荷P時，應(yīng)變片就會發(fā)生變形，阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有輸出電壓。電阻應(yīng)變式傳感器橋式測量電路見圖2-3。圖2-3 橋式測量電路R1、R2、R3、R4為4個應(yīng)變片電阻，組成了橋式測量電路，Rm為溫度補償電阻，e為鼓勵電壓，V為輸出電壓。 假設(shè)不考慮Rm，在應(yīng)變片電阻變化以前，電橋的輸出電壓見式(2.1)：

24、 式 (2.1)由于橋臂的起始電阻全等，即R1 = R2 = R3 = R4 = R，所以V=0。當(dāng)應(yīng)變片的電阻R1、R2、R3、R4變成R+R1、R+R2、R+R3、R+R4時，電橋的輸出電壓變?yōu)椋?式 (2.2)通過化簡，上式那么變?yōu)椋?式 (2.3)也就是說，電橋輸出電壓的變化與各臂電阻變化率的代數(shù)和成正比。上式說明，電橋的輸出電壓和四個轎臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。在電阻應(yīng)變式傳感器中，4個應(yīng)變片分別貼在彈性梁的4個敏感部位，傳感器受力作用后發(fā)生變形。在力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，R1、R3正值，R2、R4被壓縮，阻值減小，R2、R4為負(fù)值。再加之應(yīng)變片阻值變化

25、的絕對值相同，即R1 = R3 = + R或1 = 3 = +R2 = R4= - R或2 = 4 = - 因此，V=4 = e K。假設(shè)考慮 Rm，那么電橋的輸出電壓變成：SU稱為傳感器系數(shù)或傳感器輸出靈敏度。對于一個高精度的應(yīng)變傳感器來說，僅僅靠4個應(yīng)變片組成橋式測量電路還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于彈性梁材料金相組織的不均勻性及熱處理工藝、應(yīng)變片性能及粘貼工藝、溫度變化等因素的影響，傳感器勢必產(chǎn)生一定的誤差。為了減少傳感器隨溫度變化產(chǎn)生的誤差，提高其精度和穩(wěn)定性，需要在橋路兩端和橋臂中串入一些補償元件。如：初始不平衡值的補償、零載輸出溫度補償、輸出靈敏度溫度補償?shù)取?陶瓷壓力傳感器原理壓力直接作用

26、在陶瓷膜片的前外表，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的反面，連接成一個惠斯通電橋閉橋，由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋失去平衡，有輸出電壓。3擴散硅壓力傳感器原理圖2-4 擴散硅壓力傳感器原理圖擴散硅壓力傳感器原理見圖2-4。壓力直接作用于傳感器的膜片上不銹鋼或陶瓷，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。與壓力成正比的高度線性、與鼓勵電壓也成正比的電壓信號。 2.2 壓力變送器壓力變送器是自動檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中將壓力或差壓轉(zhuǎn)換為可傳送的統(tǒng)一輸出信號的儀表，而且其輸出信號與輸入壓力之間有一給定的

27、連續(xù)函數(shù)關(guān)系，以便于指示，記錄和調(diào)節(jié)。壓力變送器的根本原理：變送器一般由輸入轉(zhuǎn)換局部，放大器和反應(yīng)局部組成如圖2-5。 圖2-5變送器根本組成框圖輸入轉(zhuǎn)換包括傳感器，它將壓力或差壓轉(zhuǎn)換成某一中間模擬量Zo：如電壓，電流，電容，電阻，位移等；反應(yīng)局部把變送器的輸出信號y轉(zhuǎn)換成反應(yīng)Zf ：信號放大器將中間模擬量與反應(yīng)信號之差值進行放大，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。變送器的輸入與輸出關(guān)系見式(2.4) 式(2.4) 式中 D表示輸入轉(zhuǎn)換局部的轉(zhuǎn)換系數(shù)； K表示放大器的放大系數(shù)； 反應(yīng)局部的反應(yīng)系數(shù)。2.3 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量，因為經(jīng)過外力作用后的電荷，只有

28、在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應(yīng)力。壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機械力作用發(fā)生變形時，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機械力撤掉之后，又會重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)。科學(xué)家就是根據(jù)這個效應(yīng)研制出了壓力傳感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英二氧化硅是一種天然晶體

29、，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失這個高溫就是所謂的“居里點。由于隨著應(yīng)力的變化電場變化微小也就說壓電系數(shù)比擬低，所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比擬低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比方現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加

30、速度計。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測量發(fā)動機內(nèi)部燃燒壓力的測量與真空度的測量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中，比方說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因為測量動態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來的壓阻傳感

31、器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場合能夠發(fā)揮它們獨特的用途。2.4 MPXA壓力傳感器本系統(tǒng)選擇的是MPXA4115A6U壓力傳感器。 MPXA壓力傳感器可將空氣壓力這一物理量變換成電信號, 并能夠高精度、線性地檢測出壓力的變化。它是摩托羅拉電工公司推出的新產(chǎn)品。圖2-6 MPXA壓力傳感器截面結(jié)構(gòu)圖MPXA壓力傳感器的截面結(jié)構(gòu)圖見圖2-6。如下圖，在壓力傳感器半導(dǎo)體硅片上有一層擴散電阻體，如果對這一電阻體施加壓力，由于壓電電阻效應(yīng)，其電阻值將發(fā)生變化。受到應(yīng)變的局部，即膜片由于容易感壓而變薄。其傳感器局部的結(jié)構(gòu)見圖2-7。 圖2-7

32、MPXA壓力傳感器局部結(jié)構(gòu)圖如圖2-7b所示，當(dāng)向空腔局部加上一定的壓力時，膜片受到一定程度的拉伸或收縮而產(chǎn)生形變。壓電電阻的排列方法見圖2-8，受到拉伸的電阻R2和R4的阻值增加；受到壓縮的電阻R1和R3阻值減小。 圖2-8 壓電電阻的排列方法圖MPXA壓力傳感器與其他壓力傳感器相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點，它既可以用來測量大的壓力，也可以用來測量微小的壓力。MPXA壓力傳感器屬于擴散硅壓力傳感器，結(jié)合了高級的微電機技術(shù)，薄膜鍍金屬。還能在高水準(zhǔn)模擬輸出信號提供一個均衡壓力。工作原理是被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上不銹鋼或陶瓷，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正

33、比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應(yīng)于這一壓力的標(biāo)準(zhǔn)測量信號。在0到85攝氏度的溫度下誤差不超過1.5%，溫度補償是-40到125攝氏度。壓力傳感器MPXA4115的特性參數(shù)如表2.1所示。表2.1 傳感器MPXA4115的管腳說明12345678N/CVSGNDVOUTN/CN/CN/CN/C 傳感器MPXA4115。表2.2 傳感器MPXA4115的特性參數(shù)參 數(shù)符 號最 小典 型最 大單 位壓力范圍Pop15-115KPa供電電壓VsVdc供電電流Lo-10mAdc最大壓力偏置 085VpssVdc滿量程輸出 085VoffVdc滿量程比例

34、085VFSSVdc精度085-%VPSS靈敏度V/P-mV/KPa響應(yīng)時間10%90%tR-ms上升報警時間-20-ms偏置穩(wěn)定性-%VFSS3 系統(tǒng)硬件設(shè)計本課題主要是設(shè)計一套基于單片機的多點壓力監(jiān)測系統(tǒng)，通過單片機能夠監(jiān)測多點壓力信號，并能夠在液晶面板LCD上顯示出相應(yīng)的壓力值，并在上位機visual basic中給出壓力結(jié)果和燈顯示相應(yīng)的提示。具體實現(xiàn)是運用壓力傳感器來檢測壓力參數(shù)，通過A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后利用AT89C51進行數(shù)據(jù)處理，最后用LCD1602顯示當(dāng)前測量壓力值，并通過串口與上位機實現(xiàn)通訊，在上位機中給出結(jié)果和提示信息。系統(tǒng)設(shè)計整體框圖見圖3-1。圖3-1 整體

35、的設(shè)計框圖3.1單片機現(xiàn)代計算機技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命，將世界經(jīng)濟從資本經(jīng)濟帶入到知識經(jīng)濟時代。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無線電時代也進入到21世紀(jì)以計算機技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)的根本核心是嵌入式計算機系統(tǒng)簡稱嵌入式系統(tǒng)，而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)源于計算機的嵌入式應(yīng)用，早期嵌入式系統(tǒng)為通用計算機經(jīng)改裝后嵌入到對象體系中的各種電子系統(tǒng)，如艦船的自動駕駛儀，輪機監(jiān)測系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)首先是一個計算機系統(tǒng)，其次它被嵌入到對象體系中、在對象體系中實現(xiàn)對象要求的數(shù)據(jù)采集、處理、狀態(tài)顯示、輸出控制等功能，由于嵌入在對象體系中，嵌入式系統(tǒng)的計算機沒有計算

36、機的獨立形式及功能。單片機完全是按照嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的，因此單片機是最典型的嵌入式系統(tǒng)。早期的單片機只是按嵌入式應(yīng)用技術(shù)要求設(shè)計的計算機單芯片集成，故名單片機。隨后，單片機為滿足嵌入式應(yīng)用要求不斷增強其控制功能與外圍接口功能，尤其是突出控制功能，因此國際上已將單片機正名為微控制器MCU，Microcontroller Unit。世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動下，沿著充分滿足嵌入式應(yīng)用的現(xiàn)代電子系統(tǒng)要求開展。這就使原來經(jīng)典電子系統(tǒng)的天地愈來愈小。電子系統(tǒng)中的各類從業(yè)人員應(yīng)盡早轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道。3 AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器FPEROMFla

37、sh Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51主要特性：與MCS-51 兼

38、容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保存時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 三級程序存儲器鎖定 1288位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路實物如圖3-2所示。 圖3-2 AT89C51單片機3. 單片機引腳和工作功能AT89C51引腳如圖3-3所示。 圖3-3 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可

39、以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。

40、這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機

41、器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次

42、/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)

43、不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。表3-1 AT89C51主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能AT89C51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方

44、式的時鐘電路如圖3-4(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖3-4b所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生

45、一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。(a) 內(nèi)部方式時鐘電路 b外部方式時鐘電路圖3-4 時鐘電路復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些存放器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表3-2所示。表3-2 一些存放

46、器的復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)位狀態(tài)存放器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H3.2 A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或設(shè)備，它是模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)或計算機之間的接口。A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)方法有多種，常用的有：積分式，逐次比擬式，并行比擬式和二進制斜坡式又稱計數(shù)式，量化反應(yīng)式等。本系統(tǒng)才用的是TLC1543 A/D轉(zhuǎn)換器。TLC1543是美國TI公司生產(chǎn)的多

47、通道、低價格的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。采用串行通信接口，具有輸入通道多、性價比高、易于和單片機接口的特點，可廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。TLC1543是美國TI公司生產(chǎn)的眾多串行A/D 轉(zhuǎn)換器中的一種，它具有輸人通道多、轉(zhuǎn)換精度高、傳輸速度快 、使用靈活和價格低廉等優(yōu)點 ，是一種高性價的A/D轉(zhuǎn)換器。 TLC1543是CMOS、l0位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它有三個輸人端和一個3態(tài)輸出端 ：片選( CS )、輸人出時種 ( I/O CLOCK)、地址輸入( ADDRESS)和數(shù)據(jù)輸 出(DATAOUT)。這樣通過一個直接的四線接口與主處理器或其外圍的串行口通訊。片內(nèi)含有 1 4通道多路選擇器可以選擇

48、l J個輸人中的任何一個或3個內(nèi)部自測試 ( s e l f test)電壓中的一個 。TLC1543引腳如圖3-5所示。圖3-5 TCL1543TLC1543為20腳DIP封裝的CMOS 10位開關(guān)電容逐次A/D逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，引腳排列如圖3-5所示。VCC：供電電壓。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0,正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。其中A0A1019、11、12腳為11個模擬輸入端，REF+14腳，通常為VCC和REF-13腳，通常為地為基準(zhǔn)電壓正負(fù)端，CS15腳為片選端，在CS端的一個下降沿變化將復(fù)位內(nèi)部計數(shù)器并控制和

49、使能ADDRESS、I/O CLOCK18腳和DATA OUT16腳 。ADDRESS17腳為串行數(shù)據(jù)輸入端，是一個4位的串行地址用來選擇下一個即將被轉(zhuǎn)換的模擬輸入或測試電壓。DATA OUT 為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束3態(tài)串行輸出端，它與微處理器或外圍的串行口通信，可對數(shù)據(jù)長度和格式靈活編程。I/O CLOCK為數(shù)據(jù)輸入/輸出提供同步時鐘，系統(tǒng)時鐘由片內(nèi)產(chǎn)生。芯片內(nèi)部有一個14通道多路選擇器，可選擇11個模擬輸入通道或3個內(nèi)部自測電壓中的任意一個進行測試。片內(nèi)設(shè)有采樣-保持電路，在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC19腳輸出端變高說明轉(zhuǎn)換完成。內(nèi)部轉(zhuǎn)換器具有高速10S轉(zhuǎn)換時間，高精度10位分辨率，最大1LSB不可調(diào)整

50、誤差和低噪聲的特點。3.3 LCD1602顯示器液晶顯示模塊在各類測量及控制儀表中由于其功耗低、壽命長、價格低、接口控制方便等優(yōu)點而被廣泛的應(yīng)用。其中字符型液晶顯示模塊是一類專用于顯示字母、數(shù)字、符號的點陣式液晶顯示模塊。以HD44780(HITACHI)為主控制驅(qū)動電路及其擴展驅(qū)動電路HD44100的液晶顯示模塊是以假設(shè)干個58或511點陣塊組成的字符塊集。該字符塊集中的每一個字符塊為一個字符位, 字符間的點距和行距均為一個點的寬度。它的內(nèi)部具有字符發(fā)生器ROM 以及可顯示192 種字符和64個字節(jié)的自定義字符RAM，因而可自定義8個5 8 點陣字符或4 個5 11 點陣字符。而且模塊的接口

51、信號和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機接口。另外，它還具有專用指令，可方便地實現(xiàn)各種不同的操作。3.3.1 LCD1602的結(jié)構(gòu)及功能 圖3-6 LCD1602實物圖本系統(tǒng)采用LCD1602顯示器，LCD1602液晶模塊采用HD44780控制器。HD44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動、閃爍等功能。LM016L與單片機MCUMicrocontroller Unit通訊可采用8位或者4位并行傳輸兩種方式。HD44780 控制器由兩個8位存放器、指令存放器IR和數(shù)據(jù)存放器DR、忙標(biāo)志BF、顯示數(shù)據(jù)RAMDDRAM、字符發(fā)生器ROMCGROM、字符發(fā)生器RAMCGRAM、

52、地址計數(shù)器AC。IR 用于存放指令碼，只能寫入不能讀出；DR用于存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動寫入DDRAM 和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM 讀出的數(shù)據(jù)。BF為1時，液晶模塊處于內(nèi)部處理模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)。DDRAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼。CGROM由8位字符碼生成5*7點陣字符160種和5*10點陣字符32種。CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)?？梢宰远x8個5*7點陣字符或者4個5*10點陣字符。AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR，那么IR自動把地址碼裝入AC，同時選擇DDRAM或者CGRA

53、M單元。LCD1602液晶模塊的引腳見圖3-7。 圖3-7 LCD1602液晶模塊引腳圖LCD1602芯片引腳功能如表3-3所示。表3-3 LCD1602引腳功能管腳號符號電平方向引腳含義說明1VSS一般接地2VDD電源+5V3V0液晶驅(qū)動電源05V4RSH/L輸入存放器選擇：1-數(shù)據(jù)存放器；0-數(shù)據(jù)存放器5R/WH/L輸入讀寫操作選擇:1-讀操作；0-寫操作6ENH/L,H-L輸入使能信號：R/W=0,E下降沿有效； R/W=1,E=1有效710D0D3三態(tài)8位數(shù)據(jù)總線的低4位，假設(shè)與MCU進行4位傳送時，此四位不用1114D4D7三態(tài)8位數(shù)據(jù)總線的高4位，假設(shè)與MCU進行4位傳送時，只用此

54、4位1516VCC GND電源 接地3.3.2 LCD1602液晶顯示指令集它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的說明：1為高電平，0為低電平。 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平那么無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光

55、標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符有些模塊是 DL：高電平時為8位總線，低電平時為4位總線。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點在收

56、到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器CRT那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來到達顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低： 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。3.4 串口本設(shè)計使用的是9孔USB串口，即RS-232C型號的串口。串行接口Serial Interface是指數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，其特點是通信線路簡單，只要

57、一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信，并可以利用 線，從而大大降低了本錢，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。 HYPERLINK :/baike.baidu /image/0ef21124abd0330ac8955996 圖3-8 串行接口 圖3-9 串口截面圖 一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點是：數(shù)據(jù)位傳送，傳按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成；本錢低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米；根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。 3.5 系統(tǒng)硬件具體設(shè)計系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計可以分為四個模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模

58、塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示電路模塊。總的電路系統(tǒng)框圖如圖3-10。圖3-10 系統(tǒng)框圖3.5.1 數(shù)據(jù)采集模塊氣壓傳感器對于系統(tǒng)至關(guān)重要，需要綜合實際的需求和各類氣壓傳感器的性能參數(shù)加以選擇。一般要選用有溫度補償作用的氣壓傳感器，因為溫度補償特性可以克服半導(dǎo)體壓力傳感器件存在的溫度漂移問題。絕對氣壓值對應(yīng)的既是實際的氣壓值，顯然本設(shè)計要實現(xiàn)的數(shù)字氣壓計需要能測量絕對氣壓值的氣壓傳感器。本設(shè)計要實現(xiàn)的數(shù)字氣壓計顯示的是絕對氣壓值，同時為了簡化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補償能力的氣壓傳感器。經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計選用美國摩托羅拉公司的集成壓力傳感器。MPXA4115可以產(chǎn)生與所加氣壓

59、呈線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓。數(shù)據(jù)采集模塊由氣壓傳感器MPXA4115構(gòu)成，采集的是大氣壓值。其中4腳是輸出信號端，輸出的是與氣壓值相對應(yīng)的模擬電壓信號。數(shù)據(jù)采集模塊的原理如圖3-11所示。圖3-11 數(shù)據(jù)采集原理圖3.5.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊壓力傳感器MPXA4115輸出的是模擬電壓，因此，必須進行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換才能交由單片機處理。關(guān)于A/D轉(zhuǎn)換，本課題中采用一種電壓頻率轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)模擬電壓數(shù)字化的處理。數(shù)據(jù)的采集與處理廣泛地應(yīng)用在自動化領(lǐng)域中，由于應(yīng)用的場合不同，有時要對幾個模擬信號進行采集與處理，這些信號的采集與處理對速度要求不太高，一般采用AD574或HYPERLINK :/ ic3

60、7 /ADC0809-p.htm t _blank o ADC0809貨源和PDF資料ADC0809等芯片組成的A/D轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)信號的采集與模數(shù)轉(zhuǎn)換，而AD574和HYPERLINK :/ ic37 /ADC0809-p.htm t _blank o ADC0809貨源和PDF資料ADC0809等A/D轉(zhuǎn)換器價格較貴，線路復(fù)雜,從而提高了產(chǎn)品價格和工程的費用。在本文中，從實際應(yīng)用出發(fā)，給出了一種應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543，轉(zhuǎn)換器TLC1543能夠把電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，而且線性度好，通過計算機處理，再把頻率信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，就完成了A/D轉(zhuǎn)換。它與AD574等電路相比，具有接線簡單