基于單片機壓力測量系統的設計

摘 要：本次設計是基于AT89C52單片機的測量與顯示。是通過壓力傳感器將壓力轉換成電信號，送至8位A/D轉換器，然后將模擬信號轉換成單片機可以識別的數字信號，再經單片機轉換成LED顯示器可以識別的信息，最后顯示輸出。

關鍵詞：壓力；AT89C52單片機；壓力傳感器；A/D轉換器；LED顯示

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

壓力測量對實時監測和安全生產具有重要的意義。在工業生產中，為了高效、安全生產，必須有效控制生產過程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數。為了測到不同位置的壓力值，本次設計為基于單片機智能壓力測量系統。通過壓力傳感器將需要測量的位置的壓力信號轉化為電信號，送至8位A/D轉換器，然后將模擬信號轉換成單片機可以識別的數字信號，再經單片機轉換成LED顯示器可以識別的信息，最后顯示輸出。本設計選擇的單片機是AT89C52單片機，將壓力經過壓力傳感器變為電信號，然后進入A/D轉換器將模擬量轉換為數字量，我們所采樣的A/D轉換器為ADC0808，ADC0808為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。

一、總體方案

（一）壓力檢測的基本原理。力學傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器等傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。

（二）壓力數據采集。常用的AD轉換方式可分為并行AD和串行AD。并行方式一般在轉換后可直接接收，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少，封裝小，但需要軟件處理才能得到所需要的數據。可是單片機I/O引腳本來就不多，使用串行芯片ADC0808，這樣可以節省I/O資源。

（三）顯示方案顯示器可以選用LED或LCD。LED顯示器的優點是顯示亮度大，可以更遠距離看到顯示結果，缺點是只能顯示數字和簡單字符，顯示不直觀；LCD顯示器的優點是可以顯示數字和所有字符，缺點是只能近距離觀察結果，亮度也有限。本設計壓力測量選用LED顯示器。

二、硬件設計

單片機和ADC0808及74HC573及74HC138的連接電路如附錄所示，本系統比較簡單，數據處理量也不大，單考慮到系統的可擴展性，因此選用AT89S52作為系統控制的核心。AT89S52是Atmel公司推出的一種低功耗，高性能的CMOS單片機，內帶8KB可編程Flash存儲器，256B內部RAM，3個16位定時/計數器，WDT，并具備ISP端口，便于程序在系統修改和調試，可大大縮短系統的開發周期。AT89S52單片機采用靜態時鐘方式，始終頻率為0-33MHz。本系統采用12MHz的工作頻率。壓力測量系統沒有大量的運算和暫存數據，現有的256B片內RAM已能滿足要求，也不必外擴RAM。利用單片機的P1口實現和ADC0808的數據傳輸。利用單片機的PO口與74HC573實現數據鎖存。利用單片機的P2口和74HC138實現譯碼。采用6位LED顯示器顯示壓力測量結果。壓力的顯示形式是P=xxx.xMP。P2.6接蜂鳴器實現壓力超限報警。

圖1 硬件連接圖

三、軟件設計

主程序首先完成初始化，然后調用A/D轉換器實現對壓力信號的采集，經過數據濾波和顯示轉換后，將結果送往顯示器顯示，如果當前壓力值超限，就啟動蜂鳴器實時報警。

ADC0808通過內部多路器來控制選擇通道，處理器的控制命令通過DI引腳輸入。如下流程圖所示，當模擬信號輸入開始后，首先是CS使能信號也就是片選信號有效，這時是低電平有效，如果片選是高電平時停止轉換。當時鐘信號有效時輸入通道的控制字來確定所選擇的通道，讀取數據后就開始將模擬量轉換位數字量，A/D轉換結束后，單片機讀取數值，如果沒轉換完，又回到使能開始。

利用單片機內部的串行接口，可以實現靜態的顯示處理。這樣不僅可以節省單片機的并行接口資源，而且在大多數不使用串行接口的情況下，可以減少或是免去擴展接口。

圖2 ADC0808芯片接口程序流程圖 圖3 LED數碼管顯示流程圖

四、結束語

本次設計是基于AT89C51單片機的壓力檢測系統的設計，用到的主要芯片是AT89C51和ADC0808，實現的功能是將傳感器采集到的模擬信號轉換成單片機可以識別的數字信號，再經單片機轉換成LED顯示器可以識別的信息，最后顯示輸出。

參考文獻：

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[作者簡介]孫克楠（1993.04-），男，安徽亳州人，中南大學，本科生，研究方向：測控技術與儀器。