电气与自动化工程学院 传感器课程设计
1、概述
1.1摘要：
本文介绍了一种基于单片机的简易数字压力计的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换主要由芯片ADC0808来完成，它负责把压力计（该设计中以滑阻代替）的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块（7SEG-MPX4-CA-BLUE）进行显示；此外,它还控制着ADC0808芯片工作。该系统的压力计电路设计简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此压力计可以通过电压和压力的关系通过测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，按一定关系转化成对应的压力值，并通过一个四位一体的7段数码管（7SEG-MPX4-CA-BLUE）显示出来。 1.2背景和简介：
近年来，随着微型计算机的发展，他的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。现在可以毫不夸张的说，没有微型计算机的仪器不能称为先进的仪器，没有微型计算机的控制系统不能称其为现代控制系统的时代已经到来。
压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。为了测到不同位置的压力值，本次设计为基于单片机的压力测量系统。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器（该设计以滑阻替代）变
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为电信号，然后进入A/D转换器（ADC0808）将模拟量转换为数字量。 1.3整体设计方案：
本次设计是以单片机为主组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经A/D转换（ADC0808）为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。它的原理图如图1.1所示。
压力 传感器 电压测量 显示器 单片机 A/D转换
图1.1 压力计原理方框图
我们这次主要做的是压力计的设计（A/D转换ADC0808，传感器，，单片机AT89C51，显示器）根据硬件电路编程，调试出来并显示结果。
2、硬件电路的设计： 2.1硬件设计框图
AT89C51 P0 P3 P1 P2 最小系统 A/D转换电测量电 压输入 显示系统 复位电路
图2.1 硬件设计框图
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2.2复位电路：
在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。MCS-5l 系列单片机的复位引脚RST（ 第9 管脚） 出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。复位完成后，如果RST端继续保持高电平，MCS-51就一直处于复位状态，只要RST恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种。
2.3数据处理：（单片机系统）
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机存储器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51功能性能:与MCS-51成品指令系统完全兼容；4KB可编程闪速存储器；寿命：1000次写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0-24MHz；三级程序存储器锁定；128*8B内部RAM；32个可编程I/O口线；2个16位定时/计数器；5个中断源；可编程串行UART通道；片内震荡器和掉电模式。
图2.2 AT89C51的引脚图
AT89C51芯片的各引脚功能为：
P0口：这组引脚共有8条，P0.0为最低位。这8个引脚有两种不同的功能，
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分别适用于不同的情况，第一种情况是AT89C51不带外存储器，P0口可以为通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据，这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性；第二种情况是AT89C51带片外存储器，P0.0-P0.7在CPU访问片外存储器时先传送片外存储器的低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读/写数据。P0口为开漏输出，在作为通用I/O使用时，需要在外部用电阻上拉。
P1口：这8个引脚和P0口的8个引脚类似，P1.7为最高位，P1.0为最低位，当P1口作为通用I/O口使用时，P1.0-P1.7的功能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。
P2口：这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用I/O口使用，它的第一功能和P0口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高8位地址，共同选中片外存储器单元，但并不是像P0口那样传送存储器的读/写数据。
P3口：这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同，第二功能为控制功能，每个引脚并不完全相同，如下表1所示：
P3口各位 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXT（串行口输入） TXD（串行口输出） /INT0（外部中断0输入） /INT1(外部中断1输入) T0（定时器/计数器0的外部输入） T1（定时器/计数器1的外部输入） /WR（片外数据存储器写允许） /RD（片外数据存储器读允许） 表2.1 P3口各位的第二功能
Vcc为+5V电源线，Vss接地。
ALE：地址锁存允许线，配合P0口的第二功能使用，在访问外部存储器时，AT89C51的CPU在P0.0-P0.7引脚线去传送随后而来的片外存储器读/写数据。在不访问片外存储器时，AT89C51自动在ALE线上输出频率为1/6震荡器频率的
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脉冲序列。该脉冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用。
/EA:片外存储器访问选择线，可以控制AT89C51使用片内ROM或使用片外ROM,
若/EA=1，则允许使用片，在访问片外ROM时，AT89C51自动在/PSEN线上产生一个负脉冲，作为片外R内ROM, 若/EA=0，则只使用片外ROM。
/PSEN：片外ROM的选通线OM芯片的读选通信号。
RST：复位线，可以使AT89C51处于复位(即初始化)工作状态。通常AT89C51复位有自动上电复位和人工按键复位两种。
XTAL1和XTAL2：片内震荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容，即用来连接AT89C51片内OSC(震荡器)的定时反馈回路。 2.4显示系统：
在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器(7SEG-MPX4-CC-BLUE)。
7SEG-MPX4-CC-BLUE显示器引脚如图9所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g为4位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位数选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED组成，每个LED的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。
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