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传感器课程设计---压力传感器.doc
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1、摘 要 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。 压力传感器的原理是将压力信号转变为某种电信号,如应变式,通过弹性元件变形而导致电阻变化;压电式,利用压电效应等。工业生产控制过程中,压力是一个很重要的参数。例如,利用测量大气压力来间接测量海拔高度;在工业生产中通过压力参数来判断反应的过程;在气象预测中,测量压力来判断阴雨天气。因此,压力计的设计拥有广阔的市场前景。这种压力
2、传感器能比较精确和快速测量,尤能测量动态压力,实现多点巡回检测、信号转换、远距离传输、与计算机相连接、适时处理等,因而得到迅速发展和广泛应用。本课题就是在这样的背景下设计一个简单的数字压力计,使得测量得到的压力能够数码管显示。 关键字:压力、电信号目 录一 、设计目的1二、设计任务与要求12.1设计任务12.2设计要求1三、设计步骤及原理分析13.1设计方法13.2设计步骤23.3设计原理分析10四、课程设计小结与体会11五、参考文献12一、设计目的1. 培养综合运用所学职业基础知识、职业专业知识和职业技能 提高解决实际问题的能力 从而达到巩固、深化所学的知识与技能; 2. 培养建立正确的科学
3、思想 培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风二、 设计任务及要求2.1设计任务1.系统地掌握控制器的开发设计过程 相关的电子技术和传感器技术等 进行设计任务和功能的描述; 2.进行系统设计方案的论证和总体设计; 3.从全局考虑完成硬件和软件资源分配和规划 分别进行系统的硬件设计和软件设计; 4.进行硬件调试 软件调试和软硬件的联调2.2设计要求本设计是通过以单片机为主的压力测量系统。压力的测量是通过把压力信号转换为电信号,再通过A/D(ADC0808)转化把电信号转换为数字量后,再由单片机(AT89C51)进行处理,最后把数字量显示在LED显示屏上。三、 设计步骤及原理分析 3.1
4、设计方法 1.原理框图设计2.硬件设计 3.软件设计4.显示电路设计 3.2设计步骤LED显示屏压力传感器电信号测量单片机A/D转换 图1-1 压力计原理方框图最小系统 复位电路A/D转换电路测量电压输入显示系统AT89C51 P0 P1 P1 P2 图2-1 数字压力计系统硬件设计框图 3.2.1硬件电路的设计 3.2.2传感器的选择力学传感器的种类繁多,但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器,光纤压力传感器等。应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以
5、及较好的线性特性。 在选择合适的压力传感器过程中,了解介质的特点尤为重要。 介质的腐蚀性如何,导电性如何。根据介质的这些属性选用相应类型的传感器。 介质温度范围如何,一是介质的经常性的温度范围为多少,根据此信息选择补偿温度与其范围一致的传感器,二是介质的最高温度范围,根据此信息选择使用温度范围一致的传感器。 若以上两点如果选择不正确,极有可能损害传感器甚至引起事故。 设计仿真时由于PROTEUS中没有传感器,因此用一个范围为75150分压电路代替传感器的输出电流,使的仿真得以进行。(滑动变阻器) 3.2.3传感器接口电路设计MPX4115内部原理图如图2-2所示: 3.3.4单片机最小系统设计
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