基于单片机的气压检测装置的设计(2)

2019-04-08 21:42

图2 硬件电路原理图

(2)MPX4115管脚连接电路

图3 MPX4115管脚连接图

MPX4115气压传感器的1脚接ADC0832的CH0端,2脚接地,3脚接电源。另接一个电压表,作为参考。

(3)LED数码管显示电路

图4 LED数码管显示电路

(4)报警电路

系统中的报警电路是由三极管、蜂鸣器、和限流电阻组成,并与单片机P1.4相连,其电路图如下:

图5 报警电路

(5)复位电路

RST

图6 复位电路

2.3 压力传感器

(1)压力传感器的选择

压力传感器对于系统至关重要,需要综合实际的需求和各类压力传感器的性能参数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的压力传感器,因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。

本设计要实现的数字压力显示的是绝对压力值,同时为了简化电路,提高稳定性和抗干扰能力,要求使用具有温度补偿能力的压力传感器。经过综合考虑,本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器,MPX4115压力传感器可以产生高精度模拟输出电压,并且内部含有放大电路,不需要另外加放大电路。 (2)压力传感器MPX4115的原理

MPX4115系列是压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电子技术,薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%,温度补偿是-40℃-125℃。小的外形和片上集成的高可靠性,使得它很受欢迎。它的实物如下图所示:

[3]

[3]

图7 MPX4115的实物图

①压力压传感器MPX4115的管脚说明如表1所示:

表1 压力传感器MPX4115的管脚说明

1 VOUT 2 GND 3 VS 4 N/S 5 N/S 6 N/S

②压力传感器MPX4114的特性参数如表2所示:

表2 压力传感器MPX4115的特性参数

参数 压力范围 供电电压 供电电流 最大压力偏置 (0℃~85℃) @Vs=5.0V 满量程输出 (0℃~85℃) @Vs=5.0V 满量程比例 (0℃~85℃) @Vs=5.0V 精 度 (0℃~85℃) 灵敏度 响应时间(10%~90%) 上升报警时间 偏置稳定性

符号 Pop Vs Io Vpss 最小 15 4.85 - 0.135 典型 - 5.1 7.0 0.204 最大 115 5.35 10 0.273 单位 KPa Vdc mAdc Vdc Voff 4.725 4.794 4.863 Vdc VFSS 4.521 4.590 4.695 Vdc - V/P tR - - - - - - - - 45.9 1.0 20 ±0.5 ±1.5 - - - - %Vfss mV/KPa ms ms %VFSS 2.4 A/D转换器

模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量。能够完成这一任务的器件称为模数转换器,简称A/D转换器。

(1)A/D转换器的选择

目前单片机在电子产品中已经得到广泛应用,许多类型的单片机内部已带有A/D转换电路,但此类单片机会比无A/D转换功能的单片机在价格上高出很多,我们采用一个普通的单片机加上一个A/D转换器,实现A/D转换功能,可以选择ADC0832、ADC0809等;串行和并行接口模式是A/D转换器诸多分类中得一种,但是却是应用中器件选择的一个重要指标。对A/D转换器的选择我们通过比较ADC0809和ADC0832来决定。这两个转换器都是常见的A/D转换器,其中ADC0809是并行接口A/D转换器,ADC0832是串行接口A/D转换器。本设计选择的是ADC0832,A/D转换在单片机接口中应用广泛,串行A/D转换器具有功耗低、性价比较高、芯片引脚少等特点。 (2)ADC0832的简介 ①ADC0832引脚功能

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。因为它有体积小,兼容性好,性价比高等特点而得到单片机爱好者的亲赖,其目前的普及率非常高。ADC0832 为8位分辨率

A/D转换芯片,其最高分辨可达256级,可以满足一般的模拟量的转换要求。其参考电压的复用与内部电源输入,使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间很短,仅为32μS,可以通过双数据输出作为数据校验以减少数据误差,其转换速度快且稳定性能比较强。通过DI 数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择。其引脚图如图8所示:

[4]

图8 ADC0832引脚图

cs 片选端口,低电平时芯片工作;

CH0 是模拟输入通道0,或者可作为IN+/-使用; CH1 是模拟输入通道1,或者可作为IN+/-使用; GND 芯片参考0 电位(地); DI 是数据信号输入,选择通道控制; DO 是数据信号输出,转换数据输出; CLK 是芯片时钟信号输入;

Vcc/REF 是电源输入及参考电压输入(复用); ②ADC0832的特点: 8位分辨率; 双通道A/D转换;

输入输出电平与CMOS/TTL相兼容; 5V电源供电的时候输入电压的范围为0~5V; 转换时间为32μS,工作频率为250KHZ; 一般的功耗仅仅为15mW;

8P、14P—DIP(双列直插)、PICC 多种封装;

商用级芯片温宽为0°C ~+70°C,工业级芯片温宽为?40°C ~+85°C;

③配置位说明:

ADC0832工作时,输入时序的配置位决定了模拟通道的选择及单端输入和差分输入的选择,如果是差分输入的时候,就需要分配输入通道的正负极性,两个输入通道的任何一个通道都可作为正极或着负极。ADC0832的配置位的逻辑表见表3所示:

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