基于单片机的数字重量计设计

论文总字数：23172字

目 录

摘要 4

第1章 绪论 6

1.1引言 6

1.2课题研究的目的和意义 6

1.3 国内外的发展现状 6

1.4压力测量技术的两个发展方向 7

1.5研究内容和结构安排 7

第 2 章 硬件设计 7

2.1 硬件总体设计 7

2.2传感器模块 8

2.2.1传感器的静态特性 8

2.2.2 压力传感器的选择 9

2.2.3 应变式压力传感器的工作原理 10

2.3 A/D转换器的选择 12

2.3.1 HX711A/D转换器简介 12

2.3.2 HX711A/D转换器参数 13

2.3.3 HX711模块对产生的5mV电压进行处理 15

2.4 单片机的选择 15

2.4.1 52单片机简介 15

2.4.2 52单片机参数 15

2.4.3 STC89C52具体介绍： 17

2.4.5 STC89C52单片机的优点 18

2.5 按键模块 19

2.6 液晶显示模块 19

2.7 报警模块 20

2.8电源模块 20

第三章 系统软件设计 20

3.1 软件开发工具介绍 20

3.2 软件模块设计 21

3.2.1 主程序设计 21

3.2.2 按键处理模块 23

3.2.3报警处理模块 25

3.2.4A/D转换器转换模块 25

3.2.5 按键处理数码管显示函数 28

3.2.6中断服务程序 30

3.2.7多点校准补偿 31

第 4 章 实验与误差分析 32

4.1实验 32

4.1.1对误差补偿前数字压力表进行压力逐渐递增的测量实验6次，得到下表数据，求出精度平均值。 32

4.1.2对误差补偿后数字压力表进行压力逐渐递增的测量实验6次，得到下表数据，求出精度的平均值。 33

4.2误差分析 34

第 5 章 总结与展望 34

5.1 总结 34

5.2 展望 35

致谢 35

参考文献 36

基于单片机的数字压力表设计

周昕

, china

Abstract

Pressure is one of the important parameters in the industrial production process. In order to ensure the safe operation of production and equipment, pressure detection or control is essential. In the industrial production process, to achieve intelligent pressure measurement and control is essential. The design of the AD converter and microcontroller chip through the sensor measurement of the signal processing and analysis, to achieve intelligent function. The hardware design of the peripheral circuit and the sensor connection circuit of the intelligent single chip microcomputer is introduced, and the software programming, as well as the error analysis and the precision analysis, are carried out according to the hardware.

This design is based on STC89C52 single-chip measurement and display. First, the pressure sensor will be measured pressure into electrical signals, and then by the 24-bit A / D converter analog signal can be converted into a single chip can identify the digital signal, processed by the microcontroller into the LED display can be identified information, the final display Output.

The final result of this design is to download the software program to the hardware to debug out the need to display the data, when the pressure changes, the input analog signal changes, after A / D conversion and single-chip processing, LED will show different values.

Key words: pressure; STC89C52 single-chip; pressure sensor; A/D converter.

第1章 绪论

1.1引言

本文提到的压力指的是垂直作用于固体表面的力，是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而产生，常用单位牛顿。压力测量在工业生产中具有非常重要的地位。随着智能化的不断发展与应用，传统的机械结构器件也正逐渐被更加灵敏精确的智能化器件取代。在压力测量领域，传统的弹簧管式压力表会因为高低温致应变片变形、测量时周围环境振动、超量程测量仪器不能回复等原因，导致测量有较大误差。而智能化数字压力表不仅可以对压力进行测量显示，同时可以进行数据的分析、处理、传输和控制，这些都是传统的压力测量工具无法实现的。正是因为数字式压力表具有精度高、体积小、携带方便、数据显示稳定等诸多优点，使其已经被广泛应用于生活和工业生产过程中。例如：石油、化工、冶金等领域。

1.2课题研究的目的和意义

 在工业生产中，测量具有极其重要的地位。特别是在科学实验、生产生活、工业现场等领域，各种液体、固体的压力测量有着非常广泛的应用。因此，研究开发性能稳定的数字压力表对促进信息及自动化产业的发展、提高生产设备的性能及自动化水平具有非常重要的意义。

传统的压力测量仪表通常存在很多不足，大部分结构尺寸大、响应特性不稳定、输入输出非线性误差明显、参数易受环境条件变化影响、抗干扰能力差、信噪比低、灵敏度和分辨率低。

本设计研究的数字压力测量装置与传统的压力表不同，它通过内部嵌入微处理器，将信号采集、信号处理与数字通信等多种功能结合在一起，并通过软件编程来实现其复杂功能。具有低功耗、精度高、微型化以及稳定性好的特点。

1.3 国内外的发展现状

随着科学与发社会经济的发展，在科研和工业生产等领域都需要对压力进行标准化测量，因此压力测量检测技术的发展显得尤为重要。国际国内在压力测量检测方面都投入大量的科研力量，成绩显著。在最近几年，不仅静态压力测量检测技术发展迅速，动态压力测量检测技术和现场压力校准技术也取得了巨大的进步。新型传感器技术推动了压力传感器和数字压力表向高精度、高稳定度、数字化、智能化发展。压力检测测量仪器现已广泛的在使用环境恶劣的宇宙飞船、人造卫星、导弹以及制导武器上面，可以适应高温度、强振动环境，在民用、军用领域都发挥着重要的作用。

1.4压力测量技术的两个发展方向

一个是现场压力校准技术的发展，此技术指的是在一个统一压力参考标准下，给压力表进行赋值，再对量值按照规定进行校准，最终得到相关量值。在以往的校准技术中，采用人工机械的方式更多，准确度和实际效果很不理想。而随着数字电子技术的发展，压力检测仪表也愈趋于智能化。尤其在环境恶劣的检测条件下，能保持高精度测量水平的压力检测仪表具有明显的优势。采用数字芯片电路不仅数据测量显示上更可靠，还可以通过电路进行信息传送、远程控制，为工业生产提供更多的便利。

另一个是动态压力检测技术的发展，由于科学技术水平的发展有限，过去的压力测量通常是静态的。而随着各行各业的发展与进步，对动态数据的测量和校准需求日益扩大。测量的数据随时间变化而变化，为工业生产提供实时监控、实时处理，这种技术的发展尤其在军工领域具有非常重要的意义。

1.5研究内容和结构安排

本文研究了一种智能数字压力表的设计与实现。本文共分为五章，组织结构如下：

第一章：绪论。介绍论文的选题背景和意义，压力测量检测技术发展现状，存在的问题和未来发展方向，以及压力测量在工业发展中的重要地位，最后说明论文的内容和结构安排。

第二章：从硬件方面介绍了设计的整体思路。包括各种硬件的选择、传感器的传感，各个硬件模块电路的设计和计算方法。

第三章：智能数字压力表软件设计。先介绍基本设置功能的设计，再详细介绍模拟量采集模块，按键处理，中断处理等各个功能模块的软件设计。

第四章：实验数据与结果。在室温下对智能数字压力表进行标定，记录测量数据结果并对数据误差来源进行了分析。

第五章：最后对全文进行总结和展望。

第 2 章 硬件设计

2.1 硬件总体设计

硬件部分主要包括其中硬件电路设计包括压力检测电路，单片机控制电路、显示电路和报警与控制电路。首先通过压力传感器将压力转换成电信号，然后经 A/D转换器转换为数字量后，由单片机进行有效处理，然后送至LED进行显示。

压力

传感器

放大器

显示器

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