《電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 開(kāi)題報(bào)告】20噸壓力機(jī)峰值測(cè)試器的設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 開(kāi)題報(bào)告】20噸壓力機(jī)峰值測(cè)試器的設(shè)計(jì)（51頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)【畢業(yè)設(shè)計(jì)+文獻(xiàn)綜述+開(kāi)題報(bào)告】20噸壓力機(jī)峰值測(cè)試器的設(shè)計(jì) （20_ _屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)20噸壓力機(jī)峰值測(cè)試器的設(shè)計(jì)摘 要近年來(lái)，由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)壓力機(jī)的需求越來(lái)越多，國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。世界許多壓力機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家都把精力集中在開(kāi)發(fā)高速度、高精度的壓力機(jī)上，研究的方向不但在機(jī)身上，而且已轉(zhuǎn)移到整個(gè)壓力機(jī)裝配上。在研究的手段上不但是計(jì)算機(jī)仿真，而且應(yīng)用了許多有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。我國(guó)壓力機(jī)的分析水平還不高，長(zhǎng)期以來(lái)還停留在材料力學(xué)的方法上。對(duì)壓力機(jī)的峰值測(cè)量還沒(méi)多大進(jìn)展。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)床技術(shù)的結(jié)合，強(qiáng)烈要求能夠準(zhǔn)確的測(cè)量壓力機(jī)的峰值。壓

2、力計(jì)量在工業(yè)生產(chǎn)和科研活動(dòng)中的地位更是舉足輕重。尤其是生產(chǎn)企業(yè)，壓力計(jì)量成為保證產(chǎn)品的量和生產(chǎn)安全的決定性因素。因此，壓力儀表、壓力變送器在企業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)得到了廣泛的應(yīng)用，而這些壓力計(jì)量器具是否準(zhǔn)確就成為使用者十分關(guān)注的問(wèn)題。由于壓力機(jī)的峰值的測(cè)量非常重要，尤其對(duì)于工業(yè)應(yīng)用而言，因此設(shè)計(jì)壓力機(jī)峰值測(cè)試器成為了新的課題?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)的壓力機(jī)峰值測(cè)試器以其使用方便，測(cè)量精確而得以推廣。壓力機(jī)測(cè)試器是由硬件電路和軟件電路組成，壓力機(jī)峰值測(cè)試器應(yīng)用壓力機(jī)模型、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)技術(shù)處理并輸出顯示結(jié)果。本論文利用555定時(shí)器和運(yùn)放器構(gòu)成壓力機(jī)模型，AD0808獲得信息數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理并顯

3、示。根據(jù)壓力機(jī)峰值測(cè)試器電路構(gòu)成，設(shè)計(jì)出了壓力機(jī)峰值測(cè)試器的硬件電路及roteus軟件編程，應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)處理電路簡(jiǎn)單，成本低，應(yīng)用面廣，但是由于模擬信號(hào)其測(cè)量結(jié)果和實(shí)際的存在一定的誤差。關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，峰值測(cè)量，555定時(shí)器， AD轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)Design of 20-ton press peak testerAbstractIn recent years, due to the rapid development of Chinas national economy, the needs of various industries on the press become more an

4、d more, domestic and international market is very competitive. Many press manufacturers of world focus on developing high-speed, high-precision presses, not only in the direction of the body, and have been transferred to the press assembly. In the study not only the means of computer simulation, and

5、 the experimental application of a number of effective simulator. Analysis of level of press was not high, also had a long stay in the methods of mechanics of materials. The measure of the presss peak has not been made much progress. As the combination of electronic technology, computer technology a

6、nd machine tool technology, strongly demanding to accurately measure the peak of press. Pressure measurement in industrial production and the status of research activities is very important, especially the manufacturers, the pressure measurement becomes the decisive factors of ensuring the amount of

7、 products and the safety of production. Therefore, the pressure gauge, pressure transmitter in all aspects of production have been widely used, and accuracy of these pressure measuring instruments has became great concern to the user. Since the measurement of the peak press is very important, especi

8、ally for industrial applications, so the design of press peak tester become a new topic. The tester of press peak based on technology of single chip uses easily, and accurate measurement has been spread. Tester of press is composed of hardware and software circuits, the tester of press peak apply th

9、e model of press , AD converter, SCM technology to process and output. This thesis utilizes 555 timer device and op amp constitutes the presss model, AD0808 obtain information and data, then through the SCM to process and display. According to the circuit structure of press peak tester, designing a

10、hardware circuit and Proteus software programming of press peak tester. The application of SCM technology makes the processing circuit simple, low cost and wide range of applications, but the metrical results of analog signal have a difference from the actual ones.Keywords: Press, peak measurement,

11、555 timer, AD conversion circuit, SCM目錄摘 要III1 緒論11.1課題的來(lái)源11.2 課題的意義11.3壓力機(jī)和壓力傳感器國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r21.3.1 多連桿壓力機(jī)的廣泛應(yīng)用21.3.2 多工位壓力機(jī)及其應(yīng)用31.3.3 數(shù)控壓力機(jī)的發(fā)展31.3.4壓力傳感器的分類(lèi)41.3.5傳統(tǒng)壓力傳感器的局限性41.3.6國(guó)外壓力傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀41.3.7我國(guó)壓力傳感器技術(shù)現(xiàn)狀51.3.8壓力傳感器的發(fā)展趨勢(shì)51.4課題研究的主要內(nèi)容61.4.1 硬件電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容61.4.2 軟件程序的設(shè)計(jì)內(nèi)容62 硬件電路設(shè)計(jì)72.1 壓力機(jī)模型的電路設(shè)計(jì)72.1.1 555定

12、時(shí)器的簡(jiǎn)介72.2 采集電路92.2.1 ADC0808/0809轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)介92.3 處理、顯示電路132.3.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介132.3.2 外部振蕩電路162.3.3 復(fù)位電路172.3.4 顯示電路173 Proteus軟件介紹與程序設(shè)計(jì)193.1 Proteus軟件仿真193.2 程序設(shè)計(jì)223.2.1 數(shù)據(jù)采集程序223.2.2 處理程序22 顯示模塊程序24結(jié)論與展望28參考文獻(xiàn)29致謝301 緒論壓力機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的鍛壓設(shè)備。鍛壓機(jī)械是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機(jī)械設(shè)備。鍛壓機(jī)械包括成形用的鍛錘、機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)和平鍛機(jī)，以及開(kāi)卷機(jī)、矯正機(jī)、剪切

13、機(jī)、鍛造操作機(jī)等輔助機(jī)械。鍛壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空、電子、家電等工業(yè)領(lǐng)域，其中，作為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的標(biāo)志之一的汽車(chē)工業(yè)，被當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和新興工業(yè)國(guó)家列為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展主導(dǎo)了鍛壓技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展，鍛壓技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步基本圍繞汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而進(jìn)行。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使汽車(chē)更新?lián)Q代的速度明顯加快，產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命周期進(jìn)一步縮短；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力機(jī)正向大噸位、高精度和高速度發(fā)展。例如，德國(guó)穆勒萬(wàn)加頓公司開(kāi)發(fā)的螺旋壓力機(jī)最大噸位達(dá)到25000噸；一些冷精鍛加工精度可0.020.05毫米；滑塊行程較快的可達(dá)到30004000次/分。要保證這些大噸位、高精度和高速壓力機(jī)的

14、正常工作，首先應(yīng)該在設(shè)計(jì)壓力機(jī)床身時(shí)必須保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)考慮工作時(shí)的壓力機(jī)的振動(dòng)情況。目前我國(guó)壓力機(jī)機(jī)身的設(shè)計(jì)至今大多沿用經(jīng)驗(yàn)、類(lèi)比的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出的床身不僅性能差，結(jié)構(gòu)笨重，速度、精度提不高，而且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，制造成本高，更新?lián)Q代慢，這些問(wèn)題使得國(guó)產(chǎn)壓力機(jī)在高檔次壓力機(jī)領(lǐng)域內(nèi)無(wú)法與國(guó)外壓力機(jī)相抗衡。隨著中國(guó)加入WTO，中國(guó)的機(jī)床制造企業(yè)的形勢(shì)將變得更加嚴(yán)峻，并面臨更為強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，對(duì)壓力機(jī)的峰值要求越來(lái)越高，為此，需要研發(fā)一臺(tái)壓力測(cè)量器來(lái)準(zhǔn)確的測(cè)量壓力機(jī)的最大壓力值，并準(zhǔn)確的把握壓力曲線(xiàn)?，F(xiàn)代生產(chǎn)機(jī)械不僅要能夠高精度、高效率、大負(fù)載地運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還應(yīng)具有較好的柔性，以滿(mǎn)足市場(chǎng)

15、對(duì)產(chǎn)品多樣化的需求。傳統(tǒng)的具有大批量生產(chǎn)能力的壓力機(jī)顯得越來(lái)越不適應(yīng)高壓力峰值的需求。于是，迫使和鼓勵(lì)我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)一種新型的測(cè)量壓力機(jī)峰值的設(shè)備。壓力機(jī)是機(jī)械加工中的常用設(shè)備，在自動(dòng)加工中，其進(jìn)料往往靠很長(zhǎng)的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，由于磨損、間隙、慣性、裝配精度、傳動(dòng)精度等因素造成的積累誤差較大，是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性機(jī)械，其壓力峰值是重要參數(shù)之一，因此，對(duì)壓力機(jī)壓力峰值的測(cè)量就顯得尤為重要。 1.2 課題的意義近年來(lái)，由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)壓力機(jī)的需求越來(lái)越多，國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。世界許多壓力機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家都把精力集中在開(kāi)發(fā)高速度、高精度的壓力機(jī)上，研究的方向不但在機(jī)身上，而且已轉(zhuǎn)移到

16、整個(gè)壓力機(jī)裝配上，在研究的手段上不但是計(jì)算機(jī)仿真，而且應(yīng)用了許多有效的實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。我國(guó)壓力機(jī)的分析水平還不高，長(zhǎng)期以來(lái)還停留在材料力學(xué)的方法上，將機(jī)身簡(jiǎn)化成桿梁結(jié)構(gòu)，而且許用應(yīng)力大多來(lái)自經(jīng)驗(yàn)。對(duì)壓力機(jī)的峰值測(cè)量還沒(méi)多大進(jìn)展。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)床技術(shù)的結(jié)合，強(qiáng)烈要求分析設(shè)計(jì)內(nèi)容完善化、目標(biāo)最優(yōu)化、過(guò)程動(dòng)態(tài)化、使機(jī)床加工高速化、加工過(guò)程自動(dòng)化和柔性化。并且能夠準(zhǔn)確的測(cè)量壓力機(jī)的峰值。只有這樣，才能提高我國(guó)機(jī)床的產(chǎn)品質(zhì)量和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)的民族工業(yè)生產(chǎn)。目前，我國(guó)國(guó)家壓力機(jī)設(shè)計(jì)指導(dǎo)性的教材是何德譽(yù)教授的曲柄壓力機(jī)和濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所等單位參編的開(kāi)式壓力機(jī)設(shè)計(jì)。但是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，

17、壓力機(jī)滑塊行程次數(shù)提高很快，對(duì)加工工件的質(zhì)量要求很高，傳統(tǒng)“材料力學(xué)加經(jīng)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)方法很難滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)要求，需要在壓力機(jī)的設(shè)計(jì)上提倡精確化，因此在對(duì)壓力機(jī)的峰值測(cè)量方面有更高的要求。使我國(guó)的壓力機(jī)設(shè)計(jì)水平提高到一個(gè)新臺(tái)階。1.3.1 多連桿壓力機(jī)的廣泛應(yīng)用 現(xiàn)代機(jī)械壓力機(jī)，用多連桿機(jī)構(gòu)替用一般曲柄滑塊機(jī)構(gòu)已成為當(dāng)前壓力機(jī)結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向之一。在多桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械壓力機(jī)投人生產(chǎn)使用之前，世界上所有板料成塑、薄板拉伸行業(yè)中，用于生產(chǎn)的機(jī)械壓力機(jī)均為四桿機(jī)構(gòu)一我們稱(chēng)之為曲柄連桿壓力機(jī)，人們?cè)陂L(zhǎng)期的使用過(guò)程中，特別是在薄板深拉伸的工藝過(guò)程浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文中，發(fā)現(xiàn)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械壓力機(jī)滑塊在拉仲過(guò)程

18、中運(yùn)行的速度、加速度較大。使拉伸成型中的零件易撕裂或起皺，拉伸件的合格率低，造成的廢品較多。壓力機(jī)使用的模具在上、下模合模的瞬時(shí)沖擊力較大，使主機(jī)、模具的零、部件損壞，從而造成主機(jī)、模具的使用壽命降低，而且曲柄連桿壓力機(jī)的負(fù)荷工作區(qū)域的行程較短，不適應(yīng)深拉伸工藝負(fù)荷工作區(qū)域長(zhǎng)的要求。這些壓力機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)上的缺陷極大地限制了深拉伸工藝的發(fā)展，生產(chǎn)成本居高不下，生產(chǎn)效率很低。為了解決曲柄連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械壓力在結(jié)構(gòu)上不適應(yīng)于高速發(fā)展的汽車(chē)、輕工等工業(yè)薄板沖壓成型、深拉伸等工藝工作的需要，人們不斷地改造壓力機(jī)使用的模具結(jié)構(gòu)，使之能夠克服壓力機(jī)的缺陷研制新型材質(zhì)的鋼板，提高鋼板的拉伸性能使之適應(yīng)拉伸工藝的特

19、殊要求利用液壓機(jī)代替曲柄連桿式的機(jī)械壓力機(jī)來(lái)完成拉伸工藝工作。但這些努力均不能使人們得到完全滿(mǎn)意的結(jié)果。而機(jī)械壓力機(jī)制造廠(chǎng)的工程技術(shù)人員們也在不斷的研究、探討，從改變主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式上來(lái)改善機(jī)械壓力機(jī)的工作性能，研制出各種各樣的、適應(yīng)于各種板料沖壓、成型、拉伸等工藝工作需要的機(jī)械壓力機(jī)，包括多桿壓力機(jī)的開(kāi)發(fā)、研制。最早的多連桿機(jī)械壓力機(jī)出現(xiàn)在五十年代的德國(guó)，他們生產(chǎn)廠(chǎng)我們稱(chēng)之為六桿肘桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械壓力機(jī)，在一次沖壓工作行程中完成載重汽車(chē)大梁的落料、彎曲成型、沖孔等工序的閉式單動(dòng)雙點(diǎn)六桿3000噸機(jī)械壓力機(jī)。到了現(xiàn)在，世界上生產(chǎn)出六桿、八桿、十桿等不同桿系，不同噸位，專(zhuān)用于薄板成型、拉伸工藝的多桿

20、單、雙動(dòng)，單、雙、四點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)。.2 多工位壓力機(jī)及其應(yīng)用多工位壓力機(jī)是一種高效先進(jìn)的沖壓設(shè)備，落料、沖孔、沖槽、拉延、成形以及許多其他加工均可在一臺(tái)多工位壓力機(jī)上完成。與由多臺(tái)壓力機(jī)組成的生產(chǎn)線(xiàn)相比，多工位壓力機(jī)能夠提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少占地面積并降低成本。多工位模與級(jí)進(jìn)模相似，它們之間的主要區(qū)別是工件在工位之間的傳送方式上。在級(jí)進(jìn)模中，工件與送進(jìn)帶料始終相連，到最后一個(gè)工序才與帶料分離;在多工位模上，工件與帶料從第一工序起就分離開(kāi)，工件是由機(jī)械手 夾鉗 從一個(gè)工位移送到另一個(gè)工位。與多臺(tái)單機(jī)工作方式相比，多工位壓力機(jī)可以省去輔助操作及工序間的檢查、搬運(yùn)、堆放。多工位壓力機(jī)集傳統(tǒng)的壓力

21、機(jī)制造技術(shù)、模具加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及計(jì)算機(jī)浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文。通訊技術(shù)為一體，代表了金屬拉延件的最高加工水平。 目前，多工位壓力機(jī)的制造和使用主要是在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。在我國(guó)，由于人員素質(zhì)和模具制造水平較低，對(duì)多工位壓力機(jī)投資的認(rèn)識(shí)也不夠，大大限制了多工位壓力機(jī)的發(fā)展和使用。隨著我國(guó)綜合工業(yè)技術(shù)水平的進(jìn)步以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，許多廠(chǎng)家開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，使用多工位壓力機(jī)生產(chǎn)沖壓件，將在產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量及成本方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，從而提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，多工位壓力機(jī)的需求量將會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益增加。1.3.3 數(shù)控壓力機(jī)的發(fā)展數(shù)控壓力機(jī)是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)壓力機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物它是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電

22、子技術(shù)、自動(dòng)控制與檢測(cè)技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)于一體，并與傳統(tǒng)的機(jī)械壓力加工技術(shù)深度結(jié)合的機(jī)電一休讓產(chǎn)品它是利用數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)板料壓力加工過(guò)程自動(dòng)操作的壓力機(jī)。目前國(guó)外使用數(shù)控壓力機(jī)進(jìn)行板料加工生產(chǎn)己相當(dāng)普遍，數(shù)控壓力機(jī)的應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家已進(jìn)入普及和成熟的階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在1978年至1983年間共生產(chǎn)出數(shù)控壓力機(jī)約六萬(wàn)臺(tái)，相當(dāng)于美國(guó)全部壓力機(jī)總數(shù)的20%左右。以歐洲四國(guó)為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明在1983年至1990年間數(shù)控壓力機(jī)的銷(xiāo)售量增加了40倍。在我國(guó)數(shù)控壓力機(jī)正處在方興未艾的發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)對(duì)高功能、低價(jià)格的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控壓力機(jī)有著廣泛的需求。我國(guó)發(fā)展經(jīng)濟(jì)型數(shù)控壓力機(jī)的途徑一方面是改進(jìn)已有的產(chǎn)品，一

23、方面是利用新條件開(kāi)發(fā)價(jià)廉物美的新產(chǎn)品，其關(guān)鍵在于根據(jù)各種實(shí)際需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的壓力機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。另外，對(duì)通用壓力機(jī)進(jìn)行數(shù)控技術(shù)改造，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控壓力機(jī)發(fā)展的有效途徑。對(duì)壓力傳感器進(jìn)行分類(lèi)，首先應(yīng)該遵循一定的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。我們通常按工作原理來(lái)分類(lèi)，可以分為：壓阻式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器、智能式壓力傳感器等。當(dāng)然，我們也可以采用所使用的材料對(duì)壓力傳感器進(jìn)行分類(lèi)：金屬壓力傳感器、半導(dǎo)體壓力傳感器、金屬-氧化物壓力傳感器、光學(xué)壓力傳感器等，還有其他一些分法，這里就不一一介紹了。壓阻式壓力傳感器是應(yīng)用最廣泛的壓力傳感器之一。壓阻式壓力傳感器是利用硅的壓阻效應(yīng)7和微電

24、子技術(shù)制成的，它具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、準(zhǔn)確度高、易于微型化和集成化等特點(diǎn)，是獲得廣泛應(yīng)用，而且是發(fā)展迅速的一種新的物性型傳感器。早期的壓阻傳感器是利用半導(dǎo)體應(yīng)變片制成的粘貼型壓阻傳感器。70年代以后，研制出周邊固支的力敏電阻與硅膜片一體化的擴(kuò)散型壓阻傳感器。它易于批量生產(chǎn)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)微型化、繼承化和智能化。因而，它成為受到人們普遍重視并重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的具有代表性的新型傳感器。傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)為了提高其性能，在制作材料方面必須滿(mǎn)足多品種、高性能的要求，這就使得其成本居高不下，而且對(duì)制作過(guò)程要求非常嚴(yán)格。傳統(tǒng)壓力傳感器的性能價(jià)格比不可能再有大的提高，并且在以下幾方面存在嚴(yán)重不足：因結(jié)構(gòu)尺寸大，而

25、時(shí)間（頻率）響應(yīng)特性差；輸入-輸出特性存在非線(xiàn)性，且隨時(shí)間而漂移；參數(shù)易受環(huán)境條件變化的影響而漂移；信噪比低，易受噪聲干擾；存在交叉靈敏度，選擇性、分辨率不高。以上不足是傳統(tǒng)壓力傳感器性能不穩(wěn)定、可靠性差、精確度低的主要原因，也是傳統(tǒng)壓力傳感器必被取代的原因。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化技術(shù)的重要技術(shù)之一。從宇宙探索到海洋開(kāi)發(fā)，從生產(chǎn)過(guò)程的控制到現(xiàn)代文明生活，幾乎每一項(xiàng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)都離不開(kāi)傳感器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科技等各個(gè)領(lǐng)域，傳感器技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用，并展現(xiàn)出極其廣闊的前景。因此，許多國(guó)家對(duì)傳感器技術(shù)的發(fā)展十分重視。例如在日本傳感器技術(shù)被列為六大核心技術(shù)（計(jì)算機(jī)、通信、激光、半導(dǎo)體、

26、超導(dǎo)和傳感器）之一，并且是將傳感器列為十大技術(shù)之首；美國(guó)將90年代看作是傳感器時(shí)代，將傳感器技術(shù)列為90年代22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)對(duì)傳感器的研究也有二十多年的歷史并取得了很大的成就。目前在科學(xué)技術(shù)就是第一生產(chǎn)力的思想指引下各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展傳感器技術(shù)也越來(lái)越受到各方面的重視,雖然在某些方面已趕上或者接近世界先進(jìn)水平。但是從總體來(lái)看，與國(guó)外傳感器技術(shù)的發(fā)展相比我國(guó)對(duì)傳感器技術(shù)的研究和生產(chǎn)還比較落后現(xiàn)正處于方興未艾的階段。據(jù)了解1994年世界傳感器市場(chǎng)總的交易額高達(dá)260億美元并且在2000年以的前世界傳感器市場(chǎng)規(guī)模年增幅為7%以上其中高檔的傳感器增幅可達(dá)以上而那些采用微機(jī)械加工技

27、術(shù)和微系統(tǒng)技術(shù)等高新技術(shù)制造的各類(lèi)型新型智能傳感器其年增長(zhǎng)率可達(dá)30%以上。從市場(chǎng)銷(xiāo)售情況來(lái)看壓力傳感器占第一位。利用硅材料制作的半導(dǎo)體傳感器除具有固體傳感器的一般優(yōu)點(diǎn)以外還可以把一些集成電路與傳感器制作在一起從而構(gòu)成集成化傳感器。集成電路部分若制作了微處理機(jī)則形成智能化傳感器。到目前為止,高精確度、高可靠性、小型化、低成本的智能傳感器已成為世界傳感器市場(chǎng)的主流。進(jìn)入90年代,發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)傳感器在信息社會(huì)中的作用有了新的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)，我國(guó)的八六三科技攻關(guān)計(jì)劃中也將傳感器的研究放在重要位置上。盡管我國(guó)經(jīng)濟(jì)還比較落后但國(guó)家每年還要拿出大量的資金來(lái)對(duì)傳感器進(jìn)行研究。目前我國(guó)從事傳感器生產(chǎn)的廠(chǎng)家有1300

28、家，所生產(chǎn)的產(chǎn)品種類(lèi)有300余種，產(chǎn)量1億多只。由于眾多廠(chǎng)家規(guī)模小、設(shè)備落后、國(guó)家投入的資金不足而且比較分散，因而與世界上大的傳感器廠(chǎng)無(wú)法抗衡，科研水平也落后國(guó)外510年，而生產(chǎn)技術(shù)水平落后國(guó)外1020年，與世界上傳感器更新?lián)Q代的速度相比，落后幾個(gè)周期。從而導(dǎo)致品種不全，產(chǎn)量過(guò)低，僅滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求的20%30%。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，90年代我國(guó)電子系統(tǒng)共需各類(lèi)傳感器140萬(wàn)件，化工80萬(wàn)件，鋼鐵130萬(wàn)件，能源管理與爐窯控制需要4000萬(wàn)件，汽車(chē)行業(yè)需要4400萬(wàn)件，機(jī)床行業(yè)需1500萬(wàn)件，文化辦公機(jī)械需200萬(wàn)件，各類(lèi)儀器儀表所配用的傳感器約需3億件。雖說(shuō)我國(guó)傳感器技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家傳感器技術(shù)相比還比較落

29、后，但并不是說(shuō)我國(guó)的傳感器特性都不如國(guó)外的好。1.3.8壓力傳感器的發(fā)展趨勢(shì)目前智能壓力傳感器發(fā)展主要?dú)w為以下五個(gè)方面小型化：小型化會(huì)帶來(lái)很多好處,重量輕、體積小、分辨率高，便于安裝在很小的地方；對(duì)周?chē)骷绊懶?，也利于微型儀器、儀表的配套使用。集成化：可以利用現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝和成熟的集成技術(shù)，把電路與傳感器制作在一起，減少工藝流程以降低生產(chǎn)成本，而且不易損環(huán)。智能化：由于集成化的出現(xiàn)，在集成電路部分制作一些微處理器，使其具有記憶、思維、處理等能力。目前智能化產(chǎn)品發(fā)展很快，它將成為未來(lái)傳感器市場(chǎng)的主流。系列化：?jiǎn)我换a(chǎn)品在市場(chǎng)上沒(méi)有大的競(jìng)爭(zhēng)力和長(zhǎng)久的生命力。市場(chǎng)風(fēng)云突變，一旦失去市場(chǎng)，發(fā)展則停滯

30、不前，經(jīng)濟(jì)效益差，資金浪費(fèi)大，產(chǎn)品成本高。標(biāo)準(zhǔn)化：傳感器技術(shù)已形成標(biāo)準(zhǔn)化。如IEC、ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)ANSIC、ANSC、MILT和ASTME標(biāo)準(zhǔn)；日本JIS標(biāo)準(zhǔn)；法國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)；原蘇聯(lián)TOCT及YTO標(biāo)準(zhǔn)。壓力機(jī)是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性機(jī)械，其壓力峰值是重要參數(shù)之一，因此，對(duì)壓力機(jī)壓力峰值的測(cè)量就顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)壓力機(jī)模擬信號(hào)電路、信號(hào)采樣電路、數(shù)據(jù)處理及峰值顯示電路及相關(guān)的軟件程序。本文采用555定時(shí)器和運(yùn)算放大器組成的電路對(duì)壓力機(jī)的峰值進(jìn)行模擬，并ADC0808對(duì)輸人模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電

31、壓信號(hào)，通過(guò)Proteus仿真軟件實(shí)現(xiàn)接口電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。Proteus是一種電路分析和實(shí)物模擬仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以進(jìn)行仿真、分析 SPICE 各種模擬器件和集成電路，是集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能強(qiáng)大，具有系統(tǒng)資源豐富、硬件投入少、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到廣大用戶(hù)的青睞。本設(shè)計(jì)可分為分兩部分設(shè)計(jì)內(nèi)容如下 1.4.1 硬件電路的設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要包括：壓力機(jī)模型電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)處理電路、峰值顯示電路。 1.4.2 軟件程序的設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要包括：信號(hào)采樣程序、數(shù)字濾波程序、峰值顯示、保持及自動(dòng)清零程序。2 硬件電路設(shè)計(jì)壓力機(jī)峰值測(cè)試

32、器是由555定時(shí)器和運(yùn)算放大器組成的電路對(duì)壓力機(jī)的峰值進(jìn)行模擬，并ADC0808對(duì)輸人模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)。2.1 壓力機(jī)模型的設(shè)計(jì)本方案主要是由555定時(shí)器和運(yùn)算放大器構(gòu)成的，先由555定時(shí)器組成多諧振蕩電路，再經(jīng)過(guò)積分電路，最后輸出三角波。設(shè)計(jì)電路如圖2-1所示。圖2-1壓力機(jī)模型的設(shè)計(jì)方案2.1.1 555定時(shí)器的簡(jiǎn)介555定時(shí)器 又稱(chēng)555時(shí)基電路 是一種多用途的數(shù)字一模擬混合集成電路，兼容了模擬和數(shù)字電路的優(yōu)點(diǎn)，只要在外部配上適當(dāng)?shù)淖枞菰涂梢苑奖愕貥?gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等脈

33、沖產(chǎn)生與變換電路，在自動(dòng)控制、定時(shí)、仿聲、電子樂(lè)器及防盜報(bào)警等方面應(yīng)用很廣。2.1.1.1 電路結(jié)構(gòu)及功能555定時(shí)器電路如圖2-2所示。它由電阻分壓器、電壓比較器、RS觸發(fā)器、集電極開(kāi)路的放電三極管和緩沖器等五個(gè)部分組成。圖2-2 555定時(shí)器電阻分壓器。555定時(shí)器因其內(nèi)部含有3個(gè)5k的串聯(lián)電阻而得甜名，這三個(gè)串聯(lián)電阻起分壓作用，將電源電壓VCC分為1/3VCC和2/3VCC，為電壓比較器提供基準(zhǔn)比較電壓。 電壓比較器。電壓比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)算放大器C1和C2組成，每個(gè)集成運(yùn)放都有兩個(gè)信號(hào)輸入端和一個(gè)信號(hào)輸出端。參考信號(hào)有兩種，一種由控制電壓輸入端UCO接固定電壓提供，分別為UC

34、O和1/2UCO；當(dāng)控制電壓輸出入端UCO懸空時(shí) 為避免干擾，提高比較器參考電壓的穩(wěn)定性，通常將UCO端接一個(gè)0.01 F的濾波電容 ，比較器的另一種參考電壓由上述電阻分壓器給出，分別為1/3VCC和2/3VCC。 RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器由兩個(gè)TTL與非門(mén)構(gòu)成，其輸出狀態(tài)受電壓比較器的兩個(gè)輸出端控制，并有一個(gè)外引出的直接復(fù)位控制端，只要在該端加上低電平，輸出端便立即被置成低電平，三極管T處于導(dǎo)通狀態(tài)，不受其它輸入端的影響。正常工作時(shí)必須使處于高電平。RS觸發(fā)器有置0 復(fù)位 、置1 置位 和保持三種邏輯功能。電壓比較器C1的輸出信號(hào)作為RS觸發(fā)器的復(fù)位控制信號(hào)，電壓比較器C2的輸出信號(hào)作為RS觸

35、發(fā)器的置位控制信號(hào)。集電極開(kāi)路的放電三極管。集電極開(kāi)路的晶體三極管T組成放電開(kāi)關(guān)，為外接電容提供充、放電回路，其基極受RS觸發(fā)器輸出端控制。輸出緩沖器。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器G3。其作用是提高電路的負(fù)載能力，并隔離負(fù)載對(duì)電路的影響。2.1.1.2 555定時(shí)器的應(yīng)用555定時(shí)器的應(yīng)用十分廣泛，用它可以很容易地組成各種性能穩(wěn)定的實(shí)用電路，但無(wú)論電路如何變化，若將這些實(shí)用電路按其工作原理歸納分類(lèi)，其基本工作模式有四種，分別為單穩(wěn)態(tài)模式、雙穩(wěn)態(tài)模式、無(wú)穩(wěn)態(tài)模式及定時(shí)模式，其代表電路有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。單穩(wěn)態(tài)模式是指電路只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，也稱(chēng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間內(nèi)

36、，輸出高電平，經(jīng)過(guò)一段延遲后，電路可自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。雙穩(wěn)態(tài)工作模式是指電路的輸出端有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即置位態(tài)1”和復(fù)位態(tài)0”，電路兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的翻轉(zhuǎn)取決于觸發(fā)電平值，利用這種電路的電壓傳輸特性即滯回特性可對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形、波形變換、定時(shí)等。無(wú)穩(wěn)態(tài)工作模式是指電路沒(méi)有固定的穩(wěn)定狀態(tài)，555定時(shí)器處于置位與復(fù)位反復(fù)交替的狀態(tài)，兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換產(chǎn)生振蕩，輸出電壓為矩形脈沖，其振蕩頻率決定于RC時(shí)間常數(shù)。2.2 采集電路由555定時(shí)器和LM324運(yùn)放器構(gòu)成的壓力機(jī)峰值模擬電路得到的值，則需要經(jīng)過(guò)ADC0808采集。2.2.1 ADC0808/0809轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)介ADC0808/0809是8通道8

37、位CMOS逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，也是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片，ADC0808/0809具有8位精度，用單電源5V工作，不需要外部的0和全量程調(diào)節(jié)，依靠鎖存和解碼復(fù) 器地址輸入，以及鎖存TTL三態(tài)輸出。ADC0808/0809可提供與微處理器間方便的接口。ADC0808/0809的主要特性色括：易于聯(lián)接所有微處理器的接口；比例制的操作或者5V 或可調(diào)節(jié)參考電壓范圍 的模擬范圍；不需要0和全量程調(diào)節(jié)；地址邏輯來(lái)區(qū)分的8路通道；單電源5V供電，輸入范圍05V；輸出符合TTL電壓聲明；標(biāo)準(zhǔn)密封或澆注的28腳DIP封裝；ADC0808可與MM74C940替換及

38、ADC0809可與MM74C949一l替換。2.2.1.1 工作原理ADC0808/0809集成了一個(gè)8位的A/D轉(zhuǎn)換器、一個(gè)8路通道和一個(gè)兼容控制邏輯的微處理器。其中，8位的A/D轉(zhuǎn)換器采用了連續(xù)逼近的轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有高阻抗穩(wěn)定的斷續(xù)比較器特性，包括一個(gè)帶模擬開(kāi)關(guān)樹(shù)的256R的分壓器和一個(gè)逐次逼近寄存器；而由ADC0808/0809中的8路通道，可直接從8個(gè)單一模擬信號(hào)中獲取任何一個(gè)作為輸入信號(hào)。ADC0809芯片的功能以及使用方法（1）功能：ADC0809芯片為8通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口，將IN0IN7任何一通道輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)，在時(shí)鐘為500KHZ時(shí)，一次變換

39、時(shí)間約為100us。（2）使用方法：28腳雙列直插式封裝如圖2-4所示，各引腳功能如下：圖2-4 ADC0809引腳圖IN0IN7：8個(gè)通道的模擬量輸入端。可輸入05V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。本實(shí)例中采用IN0通道。ADDA、ADDB、ADDC：為地址輸入線(xiàn)，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入，通道選擇表如表21所示。在本實(shí)例中直接將ADDA、ADDB、ADDC接地，選通IN0通道。表2-1 ADC0808的輸入通道地址輸入通道 ADDC ADDB ADDA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7CLK：外部時(shí)鐘信號(hào)輸入端。ADC0809的

40、典型時(shí)鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100s。本實(shí)例中產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的方法由軟件來(lái)提供。START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。在START上升沿時(shí)，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。D0D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。EOC：ADC0809自動(dòng)發(fā)出的轉(zhuǎn)換狀態(tài)端，EOC0，表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC1，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；OE：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)允許輸出控制端。OE 0，表示禁止輸出；OE 1，表示允許輸出。REF - 、REF + ：參考電壓輸入端。ADC0809的參考電壓為5V。ALE：為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器

41、中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。所以本實(shí)例中將ALE與START相連。由于ALE和START連在一起，因此ADC0809啟動(dòng)轉(zhuǎn)換同時(shí)也在鎖存通道地址。2.2.1.2 復(fù)用器這個(gè)器件包括一個(gè)8通道單端模擬信號(hào)復(fù)用器。通過(guò)使用地址解碼器，選擇一個(gè)輸入通道。在地址鎖存能使信號(hào)由低到高變化時(shí)，地址被鎖存住。2.2.1.3 轉(zhuǎn)換器這個(gè)器件的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是它的8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出是正實(shí)數(shù)，這個(gè)轉(zhuǎn)換器被沒(méi)汁成能在寬的溫度范圍內(nèi)達(dá)到快速、精確、可重復(fù)的轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換器分成3個(gè)主要部分：256R的階梯網(wǎng)絡(luò)、連續(xù)逼近的電阻和比較器。256R的階梯網(wǎng)絡(luò)用逼近的辦法替代了傳統(tǒng)的R/2R階梯，其本身

42、的單一性保證了不會(huì)丟失數(shù)字編碼一一在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中，這種單一性尤其重要 一個(gè)非單一性的關(guān)系可能引起振蕩，這種振蕩對(duì)于系統(tǒng)可能是災(zāi)難性的 。同時(shí)，256R的階梯網(wǎng)絡(luò)不會(huì)在參考電壓上引起負(fù)載變化對(duì)于ADC0808/0809，使用256R的網(wǎng)絡(luò)就可以把逼近技術(shù)延伸到8位。A/D轉(zhuǎn)換器的連續(xù)逼近寄存器 SAR 在起始轉(zhuǎn)換 SC 脈沖的上升沿復(fù)位，轉(zhuǎn)換在起始轉(zhuǎn)換脈沖下降沿開(kāi)始，處理過(guò)程中的轉(zhuǎn)換將被新的起始轉(zhuǎn)換脈沖中斷。把轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)示 EOC 輸出連接到SC輸入，這樣可以達(dá)到連續(xù)轉(zhuǎn)換的目的 假如使用這個(gè)模式。則在上電后，需要從外部輸入一個(gè)起始轉(zhuǎn)換脈沖，在起始轉(zhuǎn)換脈沖的上升沿后08個(gè)時(shí)鐘脈沖之間EOC將變低

43、。A/D轉(zhuǎn)換器最重要的部分是比較器，它負(fù)責(zé)整個(gè)轉(zhuǎn)換器的最終精度，一個(gè)穩(wěn)定斷續(xù)比較器提供了符合所有轉(zhuǎn)換器要求的最有效方法。這個(gè)穩(wěn)定斷續(xù)比較器把DC輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)AC信號(hào)，這個(gè)信號(hào)通過(guò)一個(gè)高增益AC放大器反饋，并且能回復(fù)DC電平。既然漂移的是DC分量，它不會(huì)通過(guò)AC放大器，因此這個(gè)技術(shù)就限制了放大器的漂移分量，使得整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)于極端的溫漂、長(zhǎng)期漂移和輸入偏移誤差都不敏感。2.2.1.4 典型應(yīng)用2.2.1.4.1 比例制轉(zhuǎn)換ADC0808和ADC0809可設(shè)計(jì)成一個(gè)比例制轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的完整數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng) DAS ，在比例制系統(tǒng)中，被測(cè)量的物理變量是用一個(gè)對(duì)全量程的百分比來(lái)表達(dá)的，不需要有一個(gè)絕

44、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。下面公式描述了ADC0808的輸入電壓：其中，為ADC0808的輸入電壓，為全量程電壓，為0電壓，為被測(cè)試的數(shù)據(jù)點(diǎn)，為最大數(shù)據(jù)極限，為最小數(shù)據(jù)極限。一個(gè)比例制轉(zhuǎn)換器的最好例子就是作為位置傳感器的電位汁，滑變點(diǎn)的位置就是通過(guò)電位汁的全量程電壓的一部分。由于數(shù)據(jù)是全量程的一部分，這樣涉及的要求就大大減少，對(duì)于許多應(yīng)用就消除了很多洪差源和費(fèi)用。ADC0808和ADC0809的最大優(yōu)點(diǎn)是輸入電壓范圍等于供電范圍，以至于變換器能直接和電源相連，其輸出又可以直接與復(fù)用器輸入相連。2.2.1.4.2 轉(zhuǎn)換器等式在相鄰碼N和Nl之間的轉(zhuǎn)變可通過(guò)以下公式給出：輸出編碼N的中心可通過(guò)以下公式給出：對(duì)于

45、任意輸入的輸出代碼N，它應(yīng)是以下公式范圍描述范圍內(nèi)的整數(shù)：絕對(duì)精度上述公式中，為比較器輸入電壓，是Ref（+）端的電壓。而是Ref - 端的電壓，為不可調(diào)節(jié)的洪差總和，其典型值一般為/512.2.2.1.4.3 模擬比較器輸入動(dòng)態(tài)比較器的輸入電流是由偏移電容的周期性開(kāi)關(guān)引發(fā)的，這些電流作為斷續(xù)穩(wěn)定比較器的操作部分，交替連接到電阻階梯，開(kāi)關(guān)樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的輸出端和比較器的輸入端，比較器輸入電流的平均值是直接隨著時(shí)鐘頻率和而變化的。假如在模擬輸入端沒(méi)有濾波電容，同時(shí)信號(hào)源的阻抗為低，那么比較器的輸入電流就不會(huì)引入到轉(zhuǎn)換器的誤差，這是因?yàn)殡娙莸乃矔r(shí)放電現(xiàn)象在比較器輸出被探測(cè)到之前就已經(jīng)消失了。若為了減少噪音

46、和信號(hào)淵節(jié)需要輸入濾波電容時(shí)，它們會(huì)平衡動(dòng)態(tài)比較器的輸出電流，然后呈現(xiàn)出DC偏移電流的特性，這時(shí)電流的影響一般可以被預(yù)測(cè)出來(lái)。2.3 處理、顯示電路經(jīng)過(guò)ADC0808采集的信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)AT89C51處理，并由顯示出來(lái)。2.3.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51是帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)，如圖2-5。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該

47、器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。圖2-5 AT89C51單片機(jī)主要特性：與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線(xiàn)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和

48、時(shí)鐘電路管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓GND：接地P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1”時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。? P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1”后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收

49、。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入1”后，它們被

50、內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/P

51、ROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)

52、存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)

53、要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 2.3.2 外部振蕩電路外部

54、振蕩電路單片機(jī)必須在AT89C52的驅(qū)動(dòng)下才能工作在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，外部振蕩電路見(jiàn)圖2-6所示。圖2-6 外部振蕩電路2.3.3 復(fù)位電路外部中斷和內(nèi)部中斷并存，單片機(jī)有硬件復(fù)位端,只要輸入持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值,應(yīng)為本設(shè)計(jì)功能中有倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，所以不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位。只能用軟復(fù)位。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后,將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序初始位置。復(fù)位電路采用圖2-7所示。圖2-7 復(fù)位電路2.3.4 顯示電路

55、經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)需要液晶顯示器顯示，本設(shè)計(jì)應(yīng)用LMO16L液晶顯示器。2.3.4.1 液晶模塊結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介 LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，如圖2-8所示。HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等功能。HD44780控制器由兩個(gè)8位寄存器、指令寄存器 IR 和數(shù)據(jù)寄存器 DR 、忙標(biāo)志 BF 、顯示數(shù)據(jù)RAM DDRAM 、字符發(fā)生器ROM CGROM 、字符發(fā)生器RAM CGRAM 、地址計(jì)數(shù)器 AC 構(gòu)成。IR用于寄存指令碼，只能寫(xiě)入不能讀出；DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫(xiě)入DDRAM和CGRAM，或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的

56、數(shù)據(jù)。BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部處理模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)。DDRAM用來(lái)存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼。CGROM由8位字符碼生成5 x 7點(diǎn)陣字符160種和510點(diǎn)陣字符32種，8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系。CGRAM是為用戶(hù)編寫(xiě)特殊字符留用的，它的容量?jī)H64字節(jié)?？梢宰远x8個(gè)57點(diǎn)陣字符或者4個(gè)510點(diǎn)陣字符。AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM地址，如果地址碼隨指令寫(xiě)入IR，則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)選擇DDRAM或者CGRAM單元。圖2-8 液晶顯示器1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)

57、用中并無(wú)差別。1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表所示表2- LM016L各管腳功能編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極3 Proteus軟件介紹與程序設(shè)計(jì)3.1 Proteus軟件仿真Proteus的ISIS是一款Lab center出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機(jī)，元件庫(kù)齊全，使用方便，是不可多

58、得的專(zhuān)業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。要進(jìn)行Proteus仿真，首先要運(yùn)用Proteus軟件構(gòu)建一個(gè).DSN為后綴名的文件。在主窗口處點(diǎn)擊左上方的Pick Devices按鈕，將會(huì)彈出Pick Devices對(duì)話(huà)框。在該對(duì)話(huà)框中輸入所需元件的封裝名稱(chēng)，就可以找到相應(yīng)的元件了。即分別輸入AT89C52、7SEG-MPX4-CC、BUTTON、CAP、CAP-ELEC、CRYSTAL、RES、SPEAKER，分別得到單片機(jī)、數(shù)碼管、按鍵、電容、電解電容、晶振、電阻和報(bào)警器這些元器件。Proteus仿真原理圖如圖3-1所示：圖3-1 三角波波的仿真原理圖信號(hào)采集、處理并顯示電路的Proteus仿真原理圖如圖

59、所示：在Program File中裝載由WAVE生成的后綴名為.HEX的文件，點(diǎn)擊仿真按鈕即可進(jìn)行仿真。點(diǎn)擊Proteus軟件仿真開(kāi)始按鍵按鈕，則開(kāi)始進(jìn)行仿真。如圖所示。圖3-3 波的Proteus仿真結(jié)果圖圖Proteus仿真圖3.2 程序設(shè)計(jì).1 數(shù)據(jù)采集程序/ AD轉(zhuǎn)換函數(shù)/#include #define START P3_4 /ATART，ALE接口。0- 1- 0:啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換。#define EOC P3_3 /轉(zhuǎn)換完畢由0變1.#define OUTPORT P2 /AD轉(zhuǎn)換函數(shù)，返回轉(zhuǎn)換結(jié)果。/轉(zhuǎn)換結(jié)果是4位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)在百位與十位之間。unsigned int uiADTra

60、nsform unsigned int uiResult;START 1; /啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換。START 0;while EOC 0 ; /等待轉(zhuǎn)換結(jié)束。uiResult OUTPORT; /出入轉(zhuǎn)換結(jié)果。uiResult 400*uiResult /51; /處理運(yùn)算結(jié)果。return uiResult; 3.2.2 處理程序 #include includes.h#define TIME0H 0x3C#define TIME0L 0xB0/全局變量unsigned char uc_Clock 0;/定時(shí)器0中斷計(jì)數(shù)unsigned int ;unsigned int xx;/ 把電壓顯示在L

61、CD上void vShowpress unsigned int uiNumber unsigned char ucaNumber4,ucCount;if uiNumber 2000 uiNumber 2000;ucaNumber0 uiNumber/1000;/把計(jì)算數(shù)字的每個(gè)位存入數(shù)組。ucaNumber1 uiNumber-1000* int ucaNumber0 /100;ucaNumber2 uiNumber-1000* int ucaNumber0-100*ucaNumber1 /10; ucaNumber3 uiNumber-1000* int ucaNumber0-100*uca

62、Number1-10*ucaNumber2;for ucCount 0;ucCount 4;ucCount+ vShowOneChar ucaNumberucCount+48 ;/從首位到末位逐一輸出。if ucCount 1 vShowOneChar . ; /顯示小數(shù)點(diǎn) /*主函數(shù)*void main vdInitialize ;vWriteCMD 0x81 ; /寫(xiě)入顯示起始地址（第二行第一個(gè)位置）vShowChar peak of press ;vWriteCMD 0xC9 ;vShowChar t ;while 1 uiADTransform ; xx uiADTransform ; while xx xx;