《智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2700字

智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u2257智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19235摘要 127897關(guān)鍵詞:傳感器；AD轉(zhuǎn)換電路；液晶顯示 1218781調(diào)理電路硬件設(shè)計(jì) 1227541.1傳感器電路分析 1175721.2選用放大電路及其電路分析 2228452傳感器AD轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 397342.1AD08０4的外圍接口的功能 3105932.2外圍電路的設(shè)計(jì) 415042.3LCD顯示電路的設(shè)計(jì) 545132.4LCD的介紹 519411結(jié)論 6335參考文獻(xiàn) 7摘要不論是在日常生活中，還是在工業(yè)生產(chǎn)中，都要對各種物理量進(jìn)行測量，例如：壓力、溫度、長度等。然而，這些物理量的檢測與處理方式大同小異，包含了傳感器、AD轉(zhuǎn)換器這些都為實(shí)現(xiàn)模塊化提供了基礎(chǔ)。為實(shí)現(xiàn)多種測試設(shè)備的模塊化移植奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:傳感器；AD轉(zhuǎn)換電路；液晶顯示1調(diào)理電路硬件設(shè)計(jì)本文的核心部分包括STC89C52、AD0804AD、LCD1602等，這些芯片都屬于較為成熟的器件，并對其技術(shù)進(jìn)行了較為詳盡的描述，所以本文著重于其具體的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)思路上，我們先對各個(gè)模塊進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，再把它們組裝起來。1.1傳感器電路分析為了保證下一步的干擾不會影響到傳感器的工作狀態(tài)，應(yīng)選擇高輸入阻抗的放大器，以防止輸入端吸收過多的電流，導(dǎo)致傳感器輸出電壓下降，造成測量誤差。其基本原則如下：如圖所示，將c、d兩端用作輸出級，在電橋不平衡時(shí)，c和d之間有一個(gè)電勢差，用來表示輸出，通過簡單的三角形星形轉(zhuǎn)換，可以看出，隨著輸出電壓的增大，輸出電壓的變化對橋型電路的影響也會減小。1.2選用放大電路及其電路分析圖1中所使用的放大電路如下：LM324的1管腳是VO1,7管腳是VO2,8管腳是VO,如圖所示，是一種具有高輸入阻抗、高電壓增益的儀器用放大器的原理圖。VO′=[1+(R2+R3)/RV2]VI;由于反饋效應(yīng)，在一階上的兩個(gè)運(yùn)放的vp和vn近似相等，所以在輸入端沒有任何電流流過，即不能從傳感橋電路中吸取更高的電流，而且輸入阻抗也很高。其中，R1=R4==R,R5=R6=Rf，以便對共模干擾進(jìn)行有效的抑制；這樣，整個(gè)放大輸出為VO=(Rf/R)VO’=[1+(R2+R3)/RV2](Rf/R)VI。RV2是一種能夠調(diào)節(jié)放大率的滑塊變阻器。2傳感器AD轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)因?yàn)閭鞲衅鞯妮敵鍪悄M信號，所以我們的芯片只能將模擬值轉(zhuǎn)化為數(shù)字值，用戶并不需要太在意它的結(jié)構(gòu)和工作原理，而應(yīng)該關(guān)注的是它的控制界面和界面。2.1AD08０4的外圍接口的功能/CS：晶圓選擇信號，即/CS=0，晶圓就能工作，許多AD芯片都能用來控制芯片的工作；與多路采集電路一樣，通過AD轉(zhuǎn)換來控制選擇信號。ADC0804是ADC采樣的一種低電平，當(dāng)程序初始化時(shí)，ADC0804被用來進(jìn)行ADC采樣，當(dāng)ADC0804完成了整個(gè)電路的初始轉(zhuǎn)換，并將其輸入到該接口，AD芯片就會發(fā)生變化。DB0~DB7:AD0804是一種8比特的數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，可以將最大AD的最大模數(shù)分成28個(gè)級別，然后用二進(jìn)制存儲在DB0~DB7中，由控制芯片進(jìn)行讀取。/RD：低電平是有效的，轉(zhuǎn)換完成后，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入DB0~DB7，由微處理器的控制輸出低電平的信號，再由數(shù)據(jù)接口進(jìn)行讀出。UIN（+）、UIN(-)：一個(gè)模擬電壓輸入端，一個(gè)UIN(+)，一個(gè)與UIN(-）相連。在雙向輸入時(shí)，其正、負(fù)端子分別被連接到UIN（+）上。如果輸入的模擬電壓信號是“零漂移”，那么在“-”時(shí)，可以在“-”上加上一個(gè)等值的零補(bǔ)償電壓，在變換時(shí)，這個(gè)電壓就會從“+”中被扣除。本電路采用兩個(gè)輸入端與兩個(gè)模擬輸入端相連。2.2外圍電路的設(shè)計(jì)/CS/CS要求用單片機(jī)來控制管腳；DB0~DB7,/RD，這些接口是用來與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊、控制和讀出結(jié)果的。供電線路的連接方式：供電部分由VCC、VREF/2、AGND、DGND組成.VCC采用5V的電壓，而VREF/2的懸掛使得基準(zhǔn)電壓是供電電壓，AGND和DGND可以根據(jù)實(shí)際情況選擇公共接地，也可以將其隔離。CLKR和CLKIN接口可以根據(jù)實(shí)際工作線路的工作狀況來選擇RC振蕩器的頻率。在不影響實(shí)際應(yīng)用的情況下，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置頻率，讓微處理器有足夠的工作響應(yīng)時(shí)間，避免出現(xiàn)頻繁的中斷請求，從而影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。模擬電路是這樣的：在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，C4的選取值較大，可根據(jù)CLK=1/1.1RC的變化，選取合適的時(shí)鐘頻率。由于是以模塊形式進(jìn)行的，所以，以上的UIN（+）和UIN（-）不會與較高的放大器輸出端相連，而是由一個(gè)受控制的電源輸入所代替。在實(shí)際應(yīng)用中，將UIN（+）與放大器的輸出端相連，而UIN（-）則與地面相連。2.3LCD顯示電路的設(shè)計(jì)LCD的設(shè)計(jì)和AD的設(shè)計(jì)思路差不多，唯一的區(qū)別就是AD0804是通過外部接口來實(shí)現(xiàn)的，唯一的區(qū)別就是LCD中的LCD是用來儲存數(shù)據(jù)的。接下來，我們將會從LCD1602的資料說明書中逐漸學(xué)習(xí)它的用法。等我們把資料表弄清楚了，就可以大致設(shè)計(jì)出硬件的線路和程序。2.4LCD的介紹在此，我們繼續(xù)沿用“網(wǎng)絡(luò)”的概念，省略掉了它的一些不必要的結(jié)構(gòu)和工作原理，只是簡單地描述了一下我們在使用中要注意的幾個(gè)方面，比如主要的技術(shù)參數(shù)，外部電路的接口；指令、時(shí)序圖、電力供應(yīng)在設(shè)計(jì)外圍電路的時(shí)候，我們考慮到了這些參數(shù)，就把它叫做工作狀態(tài)，具體的內(nèi)容是：工作電壓：4.5-5.5V工作電流：5.0伏2.0毫安模組工作電壓：5.0V在電路設(shè)計(jì)中應(yīng)參考這些參數(shù)，以確保其工作正常，防止對晶片造成損傷。硬體界面第1腳：地面供電。第2腳：一個(gè)VDD，一個(gè)5V的正向供電。第3腳：VL是LCD的反差調(diào)節(jié)，在接正時(shí)反差最小，在接地時(shí)反差最大，在對比度較高時(shí)會出現(xiàn)“鬼影”，用10K電位計(jì)調(diào)節(jié)反差。第4腳：RS作為寄存器的選擇，LCD1602模塊中有一個(gè)用于儲存指令和數(shù)據(jù)的寄存器，我們把它放在一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器里，或者把它放在一個(gè)程序寄存器里，根據(jù)管腳的狀態(tài)來確定。RS高電平時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)，選擇命令寄存器.第5個(gè)腳：R/W是讀出和寫入的信號，在高電位下執(zhí)行讀取，在低電位下執(zhí)行寫入。該系統(tǒng)僅執(zhí)行寫入，因此該管腳始終處于低級。第6個(gè)腳：E端是激活端，在E端從高電平讀出信息；從高電平跳到低電平，LCD模塊執(zhí)行指令。第7~第14腳：D0~D7數(shù)據(jù)線路，用來實(shí)現(xiàn)MCU與LCD之間的數(shù)據(jù)傳送。第15腳：正電極的背面。第16腳：負(fù)電極的背面。在采用諸如AD、LCD等數(shù)字集成芯片時(shí)，只要留意外部插頭的作用和控制時(shí)序圖，再按照外部插頭的功能來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，再將外部插頭與外部插頭相連，便可實(shí)現(xiàn)整體的控制。當(dāng)然，目前我們只是在進(jìn)行一個(gè)仿真，并沒有完成。如果在實(shí)際的調(diào)試過程中出現(xiàn)了焊接故障或者程序控制問題，我們最好按老辦法來做。對所有的電路和程序進(jìn)行模塊化的處理，并逐一檢查。這樣，我們的調(diào)試工作就會大大加快。結(jié)論本文的研究目的是為了使學(xué)生能夠熟練地了解如何設(shè)計(jì)和運(yùn)用針型壓力測試電路，并對設(shè)計(jì)中對測量準(zhǔn)確度產(chǎn)生重要影響的環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。但是，在設(shè)計(jì)過程中，這個(gè)目標(biāo)被逐步淡化，主要集中于各個(gè)模塊的選擇和設(shè)計(jì)。我們在設(shè)計(jì)的過程中，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，我們所設(shè)計(jì)的這些參數(shù)，并非是真實(shí)的，而是真實(shí)的，只要將傳感器與真實(shí)的世界分離開來，那么我們所要做的，就是控制電能。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我們要做的就是把一個(gè)模擬器轉(zhuǎn)換