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设计一个压力传感器 压力传感器设计

发布日期:2021-04-21 04:54

  导读:就爱阅读网友为您分享以下“压力传感器设计”的资讯,希望对您有所帮助,感谢您对支持! 指导教师数字压力传感器设计中国传媒大学南广学院 数字压力传感器以单片机为主要部件,利用全桥测量原理,通过对电路输出电压和标准压强的线性关系,建立具体的数 学模型,将电压量纲(V)改为压力纲(N),即可以测出一 定范围内的压力值。其中测量电路中最主要的元器件就是电 阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的 一种,本设计采用惠斯通电桥,使系统产生的误差更小,输 出的数据更精确。而运算大电路的作用就是把传感器输出的 微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D 转换器对 输入信号电平的要求。ADC0809 转换作用是把模拟信号转变成数字信号,进行模数转换,然后把数字信号输送 到显示电路中去,最后由显示电路,由八段数码管显示出测 量结果。 关键词:单片机;全桥测量原理;电阻应变式传感器;八段数码管 8051芯片介绍 本次设计要研究压力传感器电路的工作原理和弱信号传感电路,熟悉A/D 变换电路的工作原理,利用实验板上提供的 压力传感电路,完成压力的采样和显示。同时根据所选试件 的要求,贵州快3,所测压力的范围为0-80N,精度为0.1N。 主要由四个部分组成,传感器桥路模块,A/D转换器模块, 数码管显示模块,8051 芯片模块。 压力传感器的工作原理,本质上是惠斯通电桥,这里采用的是最常见的电阻应变片式的压力传感器。它得到广泛应用的 原因是温度特性好,减小温度变化带来的误差。膜片上的压 力使得电桥不平衡,从而产生一个差动的输出信号,这种结 构的基本特性 之一是它的差动输出电压U与偏置电压成正比关系,这种 关系隐含压力测量精度直接决定偏置电源的容限值,当四个 桥臂电阻达到相应的关系时,电桥输出为零,或则就有电压 输出同时,它也能提供一种温度补偿最通用的方法。首先, VCC 给出一定值,15V,由于这里电容主要起滤除交流信号 的作用,对分压作用影响不大,可以忽略,从而5 点的电压 近似为 U1=3V,根据虚短,7 点电压也为 3V。然后经过电 桥,由于是单 160?,其中以120?最为常见,这里取 R?120?。再经过放大 电路的放大作用,放大 10,Uout在0—5V 变化,把5V 最大值代入得R 实验仪上有一个0~5V 的可调电位器,将可变电压输出端接 转换电路的输入端,通过CPU 软件处理,读进 转换值,再将转换值送数码管显示。我们可以调节电位器,使之输出不同电压值,通过数码管的显示,检验A/D 转换正 确与否。A/D 转换器大致有三类:一是双积分A/D 转换器, 优点是精度高,抗干扰性好;价格便宜,但速度慢;二是逐 次逼近A/D 转换器,精度,速度,价格适中;三是并行A/D 转换器,速度快,价格也昂贵。 实验用的 ADC0809 二类,是八位A/D转换器。每采集一次一般需100us。本程 序是用延时查询方式读入 转换结果,也可以用中断方式读入结果,在中断方式下,A/D 转换结束后会自动产生EOC 信号,将其与CPU 的外部中断相接,也可以得到实验结果。 转换器的结构如图所示,外部只有四个引脚可以连线,EOC,A/D_CS。 AD0-AD7 为八位数字量输出端, IN0-IN7 为八位模拟信号输入端,A0、A1、A2 与ALE 控制 八路模拟通道的交换,分别与三根地址线与数据线相连,三 个编码对应 个通道口地址,AD0809虽然有八路模拟通道 可以输入八路模拟信号,但是每个瞬间只能转换一路,各路 之间的切换由软件变换通道地址实现,这里采用IN0 为输入 通道,由压力传感器的输出端直接与其相连作为输入信号。 AD0809的工作过程如下:首先用指令选择0809 的一个模拟 输入通道,当执行 MOVX @DPTR,A 时,产生一个启动信 START引脚送入脉冲,开始对选中通道转换。当转换 结束后发出结束信号,置 EOC 引脚信号为高电平,该信号 可以作为中断申请信号,当读允许信号到,OE 端有高电平, 则可以读出转换的数字量,利用 MOVX A,@DPTR 转换电压为0—5V,调节桥路中的电位器,使其输出电压为0—5V,可以在较小范围内波动,当满量程输出时对应八个 的输出,由于前边计算的电压变化和电阻变化成正比关系,而且电阻变化和应变成正比,进而得出的压力和电压是成正 10 比的。传感器桥路输出的电压经过比例变换后转换成二进制 码的形式送入P0 LED显示电路如图和连线表如下 LED及键盘原理图 LED显示接线表

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