基于80c51单片机压力控制

基于80c51单片机压力控制内容摘要：

电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。 实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器， 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。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。 某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。 科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。 其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温 度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。 由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。 而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。 磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。 在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、 PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。 压电传感器主要应用在加 速度、压力和力等的测量中。 压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。 它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。 压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。 压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。 也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。 它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。 压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如 说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。 除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。 14 前置放大器 前置放大器 A 的作用是将输入信号放大到 ADC 可接受的 范围之内。 前置放大器一般采用集成运算放大器（简称运放）集成运放有通用型（如 F007， DG741）和专用型两类。 专用型有低漂移型（如 DG725， ADOP07， ICL7605），高阻型（如LF365， CA3140， DG3140）等 [9]。 ADOP07 是低漂移运放，温漂系数为。 共摸输入电压范围为 177。 14V，电源电压范围为 177。 3~177。 18V。 下面是 ADOP07 的一种接法。 A D O P 0 7+231 0 k Ω1 0 k Ω18764R *+ 1 5 V 1 5 V 图 ADOP07接法 在模拟放大电路中，长采用由 3 个运放构成的对称式差动放大器来提高输入阻抗和共摸应制比。 15 4 A/D 转换器的基本原理与 接 口技术 A/D 转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件 或设备，它是模拟系统与数字系统或计算机之间的接口。 A/D 转换的实现方法有多种，常用的有：积分式，逐次比较式，并行比较式和二进制斜坡式（又称计数式），量化反馈式等。 A/D 转换器的基本原理 双积分式 A/D 转换器 (1)原理图 图 是这种转换器的原理电路，它由积分器 (由集成运放 A 组成 )、过零比较器 (C)、时钟脉冲控制门（ G）和计数器（ FF0～ FFn）等几部分组成 [7]。 图 双积分 A/D转换器 ① 积分器 积分器是转换器的核心部分，它的输入端所接开关 S1由定时信号 Qn 控制。 当 Qn 为不同电平时，极性相反的输入电压 vI 和参考电压 VREF 将分别加到积分器的输入端，进行两次方向相反的积分，积分时间常数 τ=RC。 ② 过零比较器 过零比较器用来确定积分器的输出电压 v0 过零的时刻。 当 v0≥0 时，比较器输出 vC 为低电平；当 v00 时， vC 为高电平。 比较器的输出信号接至时钟控制门 (G)作为关门 和开门信号。 ③ 计数器和定时器 它由 n+1 个接成计数器的触发器 FF0～ FFn1串联组成。 触发器 FF0～ FFn1组成 n级计数器，对输入时钟脉冲 CP 计数，以便把与输入电压平均值成正比的时间间隔转变成数字信号输出。 当计数到 2n个时钟脉冲时， FF0～ FFn1均回到 16 0态，而 FFn 翻转到 1 态， Qn=1 后开关 S1 从位置 A转接到 B。 ④ 时钟脉冲控制门 时钟脉冲源标准周期 Tc，作为测量时间间隔的标准时间。 当 vC=1 时，门打开，时钟脉冲通过门加到触发器 FF0 的输入端。 (2)工作原理 双积分 ADC 的基本原理是对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。 由于该转换电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到广泛应 用。 比较式 ADC 接口 图 所示为阶梯波比较式 ADC 的工作原理。 转换开始时，计数器复 0， ADC的输出为 Vd=0。 若输入电压 Vi为正，则比较器输出 Vc为正，“与”门打开，计数器对时钟脉冲进行计数。 DAC 输出即随计数脉冲的增加而增加，当 VdVi时，比较器输出变负，“与”门关闭，停止计数。 计数器的计数值正比于输入电压，完成了从输入模拟量 —— 电压到计数器的计数值 —— 数字量的转换。 D A C计 数 器+V d V c V i VOtVVtOid计 数 脉 冲开 始 结 束 （ a） 原理电路 （ b） 工作波形 阶梯波比较式 ADC工作原理 8 位 8 输入逐次逼近式 A/D 转换器 ADC0808/0809 ADC0809 是一种较为 常 用的 8路模拟量输入， 8 位数字量输出的逐次比较式ADC 芯片，图 为 ADC0809 的原理结构框图。 芯片的主要部分是一个 8位的逐次比较式 A/D 转换器。 为了能实现 8 路模拟信号的分时采集，在芯片内部设置了多路模拟开关及通道地址锁存和译码电路，因此能对多路模拟信号进行分时采集和转换。 转换后的数据送入三太输出数据锁存器。 ADC0809 的作大不可调误差为177。 1LSB，典型时钟频率为 640KHZ ，时钟信号应由外部提供。 每一个通道的转换时间约为 100181。 S。 17 三 太输 出锁 存缓 冲器D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 08 位A / D 转换 器O EC L O C KE O CS T A R T8 位模 拟开 关地 址 锁存 与 译码 器I N 7I N 6I N 5I N 4I N 3I N 2I N 1I N 0A L EA D D AA D D BA D D C 图 ADC0809的原理结构框图 ADC0809芯片为 28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图。 对 ADC0809主要信号引脚的功能说明如下 ： IN7～ IN0—— 模拟量输入通道 ALE—— 地址锁存允许信号。 对应 ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址状态送入地址锁存器中。 START—— 转换启动信号。 START 上升沿时，复位 ADC0809； START 下降沿时启动芯片，开始进行 A/D 转换 ；在 A/D 转换期间， START 应保持 低电平。 本信号有时简写为 ST。 A、 B、 C—— 地址线。 通道端口选择线， A为低地址， C为高地址，引脚图中为 ADDA， ADDB 和 ADDC。 CLK—— 时钟信号。 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。 通常使用频率为 500KHz 的时钟信号 EOC—— 转换结束信号。 EOC=0,正在进行转换； EOC=1,转换结束。 使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。 D7～ D0—— 数据输出线。 为三态缓冲输出形式，可以和单片机的 数据线直接相连。 D0为最低位， D7为最高 OE—— 输出允许信号。 用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE=0，输出数据线呈高阻； OE=1，输出转换得到的数据。 Vcc—— +5V 电源。 Vref—— 参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。 18 图 ADC0808/0809引脚说明图 启动 A/D 转换只需要一条 MOVX 指令。 在此之前，要将 位与所选择的通道好像对应的口地址送入数据指针 DPTR 中。 例如要选 择 IN0通道时，可采用如下两条指令，即可启动 A/D 转换： MOV DPTR , FE00H ；送入 0809 的口地址 MOVX @DPTR , A ；启动 A/D 转换（ IN0） 注意：此处的 A与 A/D 转换无关，可为任意值。 19 5 智能化测量仪表的键盘，显示器接口 智能化 测量控制仪表与传统常规测控制仪表的一个 最大区别是：前者对于仪表的操作管理是通过计算机的外部输入 /输出设备来进行的而键盘显示器是常用的外部输入 /输出设备。 本章介绍智能化测量控制仪表的键盘显示器。 键盘接口技术 键盘是 由一组按压式或触摸式开关构成的陈列。 智能仪表键盘的设置应由该仪表具体的功能来决定。 例如，仪表的键盘除包括 0～ 9 十个数字键之外，还可设置一些功能键，例如自检，量程自动转换，远控远传等。 常用的键盘有两种基本类型：编码式键盘和非编码式键盘。 非编码式键盘是一种由程序识别是否有键闭合并形成闭合键的代码。 键盘设计中必须解决以下两个基本问题：接触抖动和串键。 当一个键被揿下或放开时，在达到稳定的闭合或断开之前，键的接触会在闭合和断开位置之间出现多次跳动，跳动的持续期通常在 20ms 以下。 为消除该 抖动，可用硬件或软件方法实现。 软件方法是在识别出有键闭合时，延长适当长的时间之后才分析是哪个键闭合。 串键同样可由多种方法消除，一种简单的软件方法是不断扫描键盘，当发现只有一个键闭合时，才形成键的代码，这是把最后保持闭合的那个键认为是本次闭合的键。 在非编码式键盘中，当有多个键时，常常采用 M（行） N （列）的矩阵排列。 此时，识别有无键闭合的方法是：使全部行线 “ 接地 ” ，即低电平，然后检查有无列线 “ 接地 ” ，若无列线 “ 接地 ” ，即表示无键闭合，否则表示有键闭合。 当有键闭合时，由软件延迟 20ms 之后再逐行扫描键盘，直 到判断出闭合键所在的具体位置时为止。 椐此，读者可根据键所在位置的行、列信息形成键特征值，由键特征值形成键代号并进行键处理。 任何键盘 接口均要解决下述 3个主要问题： （ 1)按键识别 决定是否有键被按下，若有，则应识别案件矩阵中被按键对应的编码。 （ 2)反弹跳 当按键开关的触点闭合或断开到其稳定，会产生一个短暂的抖动和弹跳。 这是机械式开关的一个共同性问题。 消除由于键抖动和弹跳产生的干扰可采用硬件方法，也可采用软件延迟的方法。 通常，在键数较少时采用硬件方法，当键数叫多时（ 16个以上），则经常用软件延时的方法来反弹 跳。 输 出+ 5 V+ 5 V 图 反弹跳电路 20 （ 3)串键保护 由于操作不稹，可能会造成 同时有几个键被按下，这种情况成为串键。 有 3种处理串键的技术：两键同时按下， n键同时按下和 n键锁定。 “两键同时按下”技术是在两个键同时按下时产生保护作用。 最简单的方法是当只有一个键按下时才读取键盘的输出，最后仍被按下的键是有效的正确按键。 当用软件扫描键盘时长采用这种方法。 另一种方法是当第一个键未松开时，按第二个键不产生选通信号。 “ n 键同时按下”技术或者不理会所有被按下 的键，直 到只剩下 1 键按下时为止；或者将所有按键的信息都存入内部缓冲器中，然后逐个处理。 “ n。