基于MSP430单片机的数字式压力表的设计与实现

基于MSP430单片机的数字式压力表的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与实现 查查兰翌?兰竺笙圭——————坠基于单片机的数字式压力表的设计与实现摘要测量仪器仪表包括压力测量仪器的总的发展趋势是高性能、数字化、集成化、智能化、网络化。电池供电的数字式压力表的设计是为了满足市场对电池供电、长寿命、低功耗、低成本数字式、耐震压力表的需求具有较为广阔的市场前景。本文介绍的是电池供电的数字压力表的开发工作。首先文章对压力测量和数字式压力表的发展现状和发展趋势作了简单的综述然后文章对数字式压力表的总体设计、各模块的工作原理和软硬件实现、汇编语言程序软件设计进行了分述。数字式压力表的总体设计是围绕低功耗、低成本展开的。为降低功耗无论是硬件还是软件设计上都将低功耗设计思想贯穿始终。在硬件选择方面选择系列超低功耗单片机、低功耗放大器、液晶显示器、采用低压差线性电压稳压器降低工作电压、选择较高内阻的压力传感器在软件方面采用间歇式工作模式非采样期间只有显示器、稳压器处于活动状态在保证性能要求的情况下缩短特殊转换的时间等一系列措施有效地将低了系统的能量消耗从而使整个系统在单个锂电池供电的情况下可以连续工作年以上。为了降低整个系统的成本在能够满足性能要求的前提下尽量选择低成本元器件简化系统设计采用无电位器设计降低成本提高可靠性在总体设计中选择了集成于单片机内部的转换器在软件设计上采用多点校准技术和线性插值方法降低了对传感器的线性的要求扩大了可选传感器的范围从而降低了传感器的成本和整个系统的成本提高了产品的竞争力。数字式压力表各个模块的软硬件设计和实现部分较为详细具体地介绍了系列单片机内部模块包括基本时钟模块、、以及除系列单片机外的主要外围模块包括低压差线性电压稳压器、外部存储器液晶显示器等各个模块的功能、工作原理、应用方法、相互之间的接口关系以及软件实现的方式等。软件设计采用模块化设计并贯穿低功耗设计思想介绍了各个主要模块的程序流程并且给出了部分汇编程序代码。关键词微功耗单片机数字压力表多点校准技术东北大学硕士学位论文———曲———东北大学硕士学位论文东北大学硕士学位论文声明声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包括本人为获得其他学位而使用过的 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名艾多拿日期弘东北大学硕士学位论文第一章概述第一章概述压力与压力测量垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力。压力可以分为绝对压力和相对压力绝对压力一般是指流体的实际压力相对压力是指一个压力相对于另一个压力之差一般来说把当时当地的大气压为参考压力如果绝对压力大于这个参考压力那么其相对压力称为表压如果绝对压力小于这个参考压力那么其相对压力称为真空度或负压。由于应用的领域不同表示压力大小的单位很多在国际单位制中压力的单位是帕斯卡在英制单位中一般用来表示在工程上经常用工程大气压为单位还有毫米水柱、毫米汞柱、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 大气压、巴、毫巴等。压力是重要的热工参数之一各种气体、液体的压力测量在生产生活、工业现场、科学实验等领域有着广泛的应用。压力测量的需要和应用几乎无处不在可以说我们日常生活的每一天都离不开压力测量例如凡是在有气动、液压应用的领域都必然要进行压力测量各种工业现场的过程控制和自动化也都离不开压力测量和控制同样在与我们生活密切相关的领域像汽车、轮船、飞机这些运输工具以至于我们关心的医疗、气象、制冷、空调等都有压力测量的踪影。其它一些测量还可以转换为压力测量例如储油罐的液位油量就可 以通过测量储油罐底部的压力经过计算得出。压力测量仪表是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表又称压力表或压力计。压力表可以指示、 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 压力值并可附加报警或控制装置。年意大利人托里拆利首先测定标准的大气压力值为毫米汞柱奠定了液柱式压力测量仪表的基础。年法国人波登制成波登管压力表由于结构简单、实用很快在工业中获得广泛应用一直是常用的压力测量仪表【。二十世纪上半叶出现了远传压力表和电接点压力表从而解决了压力测量值的远距离传送和压力的报警、控制等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。随着科技的发展压力测量的方法和仪器也在不断推陈出新从测量原理的角度来分类主要可分为液柱式、弹性式、负荷式、电子测量式等。液柱式压力测量仪表常称为液柱式压力计它是以一定高度的液柱所产生的压力与被测压力相平衡的原理测量压力的。大多是一根直的或弯成形的玻璃管其中充以工作液体。常用的工作液体为蒸馏水、水银和酒精。因玻璃管强度查些查芏堡主芏堡垒查苎二主垫堡不高并受读数限制因此所测压力一般不超过兆帕。液柱式压力计灵敏度高因此主要用作实验室中的低压基准仪表以校验工作用压力测量仪表。由于工作液体的重度在环境温度、重力加速度改变时会发生变化对测量的结果常需要进行温度和重力加速度等方面的修正。弹性式压力测量仪表是利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同可分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单结实耐用测量范围宽是压力测量仪表中应用最多的一种。负荷式压力测量仪表常称为负荷式压力计它是直接按压力的定义制作的常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计。由于活塞和砝码均可精确加工和测量因此这类压力计的误差很小可以达到主要作为压力基准仪表使用测量范围从数十至【。”。电子测量式压力仪表主要有压力传感器、压力变送器或数字式压力表。电子测量式压力仪表核心元件是压力传感器它能感受被测压力量并按照一定规律转换成电信号输出。当输出为规定的标准信号时直流电流、直流电压则变为压力变送器。压力传感器加上信号处理器和数字显示器即成为数字压力表。若再增加控制部件和记录装置则可适合于自动控制、数据采集、数据处理和记录打印一。压力传感器种类繁多根据其原理可分为电位器式、应变式、压阻式、电感式、霍尔式、电容式、压电式、振动式等等。压力传感器的精确度可达级测量范围从数十至不等。压力测量的发展现状和发展趋势由于压力测量的应用非常广泛因此压力测量的需求也非常多样化压力测量的发展也就是为了满足这些多样化的需求。抛开校准用压力标准仪表在工业现场和科学试验中应用最多的还是弹性式和电子测量式压力仪表。弹性式压力测量仪表由于发展多年应用广泛技术成熟但发展空间较小而随着对测量自动化程度要求的提高电子测量式压力仪表成为压力测量的主流发展非常迅速主要体现在传感器技术和二次仪表技术的发展。传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一也是当代科学技术发展的一个重要标志。很多新材料、新技术、新方法应用在压力传感器的开发研制中其中光导纤维、陶瓷材料、单晶硅、多晶硅、碳化硅、蓝宝石、金刚石等材料得到广泛的应用在半导体集成电路制造中应用的微机械加工东北大学硕士学位论文第一章概述技术例如氧化、光刻、扩散、沉积、各向异性腐蚀及蒸镀、溅射薄膜等’乙“都已引进到传感器制造过程中。以微电子机械系统技术基础的传感器已逐步实用化这是今后发展的重点之一。根据应用场合的不同压力传感器向适应不同 的应用条件发展。为了测量高温介质或在高温下工作有专门的高温压力传感器美国公司研发的以材料为基底的应用——技术一种硅压阻部分与基底材料绝缘的技术和无引线设计使压力传感器可以工作在?可以应用在航空航天等需要在高温下测量压力的领域。德国公司开发了一种—型传感器具有良好的热稳定性耐热冲击耐循环载荷耐热可达?的薄膜应变式传感器主要用于往复式压缩机、汽油机、柴油机活塞气缸、高压燃料系统的压力监测【。为了测量快速变化的动态压力可以使用高动态特性传感器压电式传感器体积小结构简单不需外加电源灵敏度和响应频率高适用于动态压力的测量广泛地应用于空气动力学、爆炸力学、发动机内部燃烧压力的测量等等。其测量范围可从?到精确度可达。日本横河公司利用各向异性腐蚀技术进行高精度三维加工制成全硅谐振式压力传感器。核心部分由感压硅膜片和硅膜片上面制作的两个谐振梁结成两个谐振梁的频差对应不同的压力用频率差的方法测压力可消除环境温度等因素带来的误差。当环境温度变化时两个谐振梁频率和幅度变化相同将两个频率取差后其相同变化量就能够相互抵消。其测量最高精度可达。光导纤维压力传感器利用光波传导压力信息不受电磁干扰电气绝缘好耐腐蚀无电火花可以在高压、易燃易爆的环境中测量。它灵敏度高、体积小、可靠性好可插入狭窄的空间是进行测量因而得到重视并且得到迅速发展。为了适合在狭小的空间内使用有小型传感器美国生产的、型压力变送器直径不到可以在非常狭小的空间内使用。为了测量粘稠介质有专门的齐平膜传感器为了适应量程的不同要求超低压力测量范围和超高压力测量范围传感器当然还有耐腐蚀压力传感器多相流传感器等等。除了压力传感器以外压力二次仪表的发展同样非常迅速这里所说的二次仪表是指除敏感元件以外的信号放大、转换、显示、传输功能的部分事实上有些压力测量装景的敏感元件和二次仪表是集成为一体的。二次仪表的发展方向主要表现在标准化、数字化、集成化、智能化、网络化等方面。标准化标准化是指输出信号标准化一般压力传感器的输出都很小很可能还存在东北大学硕士学位论文第一章概述输出的非线性为了使得传感器的输出能够方便的用于数据显示和采集就需要有信号调理电路将传感器的输出转变为适合工业现场使用组成复杂的测量控制系统的标夹藕懦,玫男藕庞小????日庋氖涑霰曜夹藕诺难沽Σ饬孔爸靡话愠莆沽Ρ渌推餮沽Ρ渌推魇褂煤芊奖阌捎谛藕攀潜曜蓟囊虼嗽谏杓撇杉涂刂葡低呈本筒槐乜悸茄沽衅鞯募だ,健?藕判问健?涑龇段А?窍咝缘榷苯咏淇闯梢桓霰曜嫉哪,榇佣蚧讼低车纳杓啤,只耸涑鲂藕诺谋曜蓟褂幸恢中碌那魇凭褪鞘涑龀只姆较蚍?挂簿褪撬凳涑霾辉偈悄,饬苛硕侵苯邮窒允净蚴至渴涑鲅沽衅髂,橹胁唤鲆糯蟮缏坊挂缓臀?砥鳌,庋涂梢酝持滞ㄑ缎榻只难沽π藕糯偷街骺丶扑慊庵滞殖?芟呓髦质只皇涑龅拇衅髁釉谝黄鸬哪,绞堑苯癫饬靠刂葡低车囊桓鲋匾?狗较颉,苫?悄芑捎诖衅饔胛?刂破骷际醯慕健,沽Σ饬肯低车募苫?悄芑疾欢咸岣摺,伞?悄艽衅鞑皇且桓黾虻サ拇衅鞫墙衅鳌?藕诺骼淼缏贰??刂破骱推渌ㄖ缏吩奔稍诳樾酒嫌械纳踔两嘀置舾性稍谝桓鲂酒鲜怪哂凶哉锒稀?孕,脊δ堋?远露炔钩ァ?荽嫒 ?缤ㄐ派踔炼嗖问饬康墓δ苷庋山档统杀尽?黾硬坷缑拦?究?难勾衅髅啃瞧谀苌蛑弧,秩缑拦拘椭悄艽衅餍酒叽绮庞胁捎冒氲继骞ひ赵谕恍酒现瞥伞??惭埂?共睢?露鹊热置舾性纬沙蠊婺,苫母呒吨悄 艽衅鳌尽薄,缁俗槌啥嗤ǖ啦饬靠刂葡低逞沽Σ饬磕,榈某缁姆较蚍?挂彩歉龇浅,怀霰硐炙孀畔殖?芟叩奈适啦饬靠刂葡低车姆?狗诵碌囊灰衬壳跋殖?芟咭殉晌蜃远际醯热点现场总线是用于现场智能化仪表与控制室之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统现场总线使得测量控制系统的组成更为灵活由于总线传输为数字信号在传输中没有信号损失便于组成分散式测量控制系统。当前具有姒、、州、工业以太网等总线传输功能的压力测量模块也已经有了较为广泛的应用】。项目的研发背景在与一些石油化工企业接触中发现在这些企业使用大量的弹簧管指针式压.