數字式壓力測量儀的設計

吉林工業職業技術學院自動化系 王景芝

數字式壓力測量儀的設計

吉林工業職業技術學院自動化系 王景芝

本文所設計的壓力測量系統硬件電路主要由壓力檢測、A/D轉換、AT89C52單片機、數字通訊、電源系統、顯示電路六個部分，具有數據采集、數據轉換、V/I轉換、數字通信等功能，經過反復測試，實現了壓力的精確測量。

壓力測量；數據采集；AT89C52

0　引言

生產中壓力、流量、物位、溫度四大參數的測量準確與否，影響生產的安全及產品的質量，而壓力測量的準確性對生產安全又起關鍵作用，因此研究設計準確度高的壓力測量儀器是非常有必要的。本次設計的壓力測量儀，主要將壓力傳感器所測得的模擬信號通過單片機及專用芯片處理，實現測量壓力的功能。

1　測量原理

本系統選用應變式壓力傳感器檢測壓力，通過壓力傳感器內彈性敏感元件受力后產生的應變，使粘貼在表面的電阻應變片相應產生電阻變化，橋式電路輸出的電壓與電阻阻值變化近似線性關系，從而壓力變化與輸出電壓變化成對應關系，通過測量橋式電路輸出電壓得出壓力值。

數字式壓力測量系統結構圖如圖1所示。

圖1　數字式壓力測量系統結構圖

2　硬件電路設計

本測量系統由應變式壓力傳感器輸出信號經AD620放大通過ADC0832進行數模轉換再通過單片機進行顯示。外圍電路還包括了電源電路、顯示電路、A/D轉換電路、串口通訊電路、4-20mA電路。

2.1時鐘電路設計

系統時鐘信號是由單片機晶振提供的，所選用的AT89C52單片機晶振頻率高，振蕩器頻率達11.0592MHz，運行速度快。

圖2　主振蕩電路

2.2復位電路設計

復位電路通過單片機復位引腳實現上電復位。復位電路設計如圖3所示。

2.3供電電路設計

為了符合便攜的要求，本設計采用5V電壓供電。

220V交流電源通過變壓器轉換成9V交流電，橋式整流并電容濾波，通過穩壓器7805和7905輸出穩定的+5V和-5V的直流電源，輸出電流為1A。

2.4應變式壓力傳感器測量系統

應變式壓力傳感器測量系統通過惠斯通電橋，輸出一個很小的電壓值，通過AD620進行放大，再經過ADC0832進行數模轉換，轉換后的數據傳輸給單片機進行計算得出實際的壓力值。

圖3　復位電路

2.54～20mA電路

單片機輸出模擬量通過TLC5615輸出壓力的數字量，再經過LM358運算放大器轉換成電流輸出。

圖4　4～20mA電流電路

2.6MAX232通信

單片機和PC機是通過串口通信的，選用MAX232芯片進行電平轉換，解決單片機信號電平與RS232的標準差異的矛盾。

3　結論

本文分析討論了基于單片機的數字式壓力測量系統硬件電路設計，經過實踐驗證，設計合理，反復測試應用，功能實現較好，測量精度高，達到了設計要求。

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[2]張培仁.傳感器原理檢測及應用[M].北京:清華大學出版社,2012,4.

[3]邵發森.單片機原理與應用及其實驗指導書[M].北京:北京大學出版社,2012,8.

王景芝（1969—），女，副教授，研究方向：工業過程自動化技術、電氣自動化技術。