流速压力数据采集系统应用电子技术与计算机等专业毕业设计毕业论文

流速压力数据采集系统应用电子技术与计算机等专业毕业设计毕业论文内容摘要：

加上一个温度补偿电路，保持压力测量的准确性。 再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），再将微弱的电信号 通过差动放大电路进行放大，从而完成了将外力变换为电信号的过程 [6]。 由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式压力传感器中不可缺少的几个主要部分。 其传感器的内部结构如图 所示。 本次设计所采用的压力传感器的测量范围是 0—— 1000mm 水柱 ，压力传感器的输出的信号是模拟信号， 电压输出 范围为 0V～ 5V；线性度 为 %。 在 1 米水柱在标准条件下（即 4℃ ， g= 米 /秒 2） ，水压 与压力的对应关系 为： 1mH2O=（公斤力 /厘米 2） =（千帕斯卡） 由于 AT89S52 单片机无法直接对模拟信号进行处理，因此需要将输出的模拟信号转换成数字信号。 该压力传感器的第 2 引脚为信号输出脚，它与 AD 转换模块 AD0809 芯片的第 26 引脚（ IN0）相接。 同时由于进行 AD 转换时需要采集输出电压，因此需要在压力传感器的第 2引脚（信号输出）与第 3引脚（地）之间加上一个 4~10K 的下拉电阻。 在本设计中采用的是一个阻值为 的电阻。 该压力传感器与 AD0809 的引脚接线如图 所示。 图 压力传感器内部结构图 流速压力数据采集系统 11 图 压力传感器引脚接法图 AD转换 由于压力传感 器输出的电压是 0~5v 的模拟电压信号，单片机无法对模拟信号直接进行处理，因此需要一个将模拟信号转变成数字信号的器件，在本次设计中，采用的是ADC0809 模数转换芯片。 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 转换器。 它由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个 A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。 多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 ADC0809 的工 作原理： IN0－ IN7 为 8 条模拟量输入通道。 在本设计中，压力传感器输出的模拟信号所选择的输入通道为 IN0。 ADC0809 对输入模拟量要求，信号必需是单极性，电压范围是 0~5V，若信号太小，必须进行放大。 输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 有 4 条地址输入和控制线， ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。 当 ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将 A， B， C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。 A， B 和 C 为地址输入线，用 于选通 IN0~IN7 上的一路模拟量输入。 本设计所选择的是 IN0 通道，因此 A、 B、 C 地址选择为 0、 0、 0。 因此这三只引脚直接接地。 通道选择表如表 所示。 ADC0809 的数字量输出及控制线为11 条。 ST 为转换启动信号。 当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。 当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE＝ 1，输出转换得到的数据 ； OE广师天河学院本科毕业设计 (论文 ) 12 为 0，输出数据线呈高阻状态。 D7～ D0 为数字量输出线。 CLK 为时钟输入信号线。 因ADC0809 的内部没有时电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ，而在本设计中， CLK 引脚接在单片机 AT89S52 的 ALE 引脚上，其频率为 1MHz， VREF（＋）， VREF（－）为参考电压输入，分别接电源和地 [7]。 AT89S52 单片机与 ADC0809 的之间的引脚接法如图 所示。 其中 AD0~AD7 与单片机的 P1 口相接， AD0 为高位。 START 和 ALE 引脚与单片机的 引脚相接， EOC引脚 与单片机的 引脚相接， OE引脚与单片机的 引脚相接。 CLK 引脚与单片机的 ALE 引脚相接。 表 ADC0809 通道选择表 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 图 ADC0809 与 AT89S52 之间引脚接线图 显示模块 本设计所采用的显示模块是 LCD12684 液晶屏，采用此液晶屏可以显示中文字符 ，流速压力数据采集系统 13 对于观察者 来说会更加容易。 带中文字库的 LCD12864 是一种具有 4 位 /8 位并行、 2 线或 3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为 12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII字符集 .利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。 可以显示 84 行 1616 点阵的汉字 . 也可完成图形显示 .低电压低功耗是其又一显著特点。 由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都 要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 LCD12864 的各引脚功能如表 所示。 LCD12864 与单片机 AT89S52 之间的引脚如图 所示，其中第 3 引脚为显示字的对比度调整，通过调整可调电阻 R18 的阻值改变对比度 ， R18 的阻值越高，对比度就越高，所显示的字就越清楚。 第 4 引脚（ RS）与单片机的 引脚相接，第 5 引脚（ RW）与单片机的 引脚相接，第 6 引脚（ OE）与单片机的 引脚相接。 第 7 引脚到第 14 引脚（ D0~D8）与单片机的 P2 口相接。 第 15 引脚（ PSB）与单片机 的 引脚 相接。 图 LCD12864 引脚图 LCD12864 的每一个 引脚 都具有特定的功能，其中部分引脚具有第二功能， 通过单片机控制各引脚，选择 LCD12864 所需要的工作方式。 LCD12864 液晶模块 各引脚的具体 功能如表 所示。 广师天河学院本科毕业设计 (论文 ) 14 表 LCD12864 引脚功能 语音模块 本设计语音模块所采用的是 ISD1760芯片， ISD1760语音芯片是 Winboad（华邦公司）推出的单片优质语音录放电路，芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系 统功能。 有两种工作模式，分别为按键触发模式与 SPI控制模式。 鉴于两种模式实现的功能一致，本设计中采用单片机输出模拟按键信号实现对语音芯片的控制。 该模式不仅有录音和播放，还有快进、擦除、复位、音量等功能。 这些功能仅仅通过按键就可完成。 而且按键信号相当于一个负脉冲信号，可用软件模拟出来。 ISD1760语音芯片的特点： 可录、放音十万次，存储内容可以断电保留 100年 两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式 可处理多达 255 段以上信息 管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述 1 VSS 0V 电源地 2 VCC +5V 电源正 3 V0 对比度（亮度）调整 4 RS(CS） H/L RS=“H”,表示 DB7——DB0 为显示数据 RS=“L”,表示 DB7——DB0 为显示指令数据 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”,数据被读到 DB7——DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 ——DB0 的数据被写到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信号 7 DB0 H/L 三态数据线 8 DB1 H/L 三态数据线 9 DB2 H/L 三态数据线 10 DB3 H/L 三态数据线 11 DB4 H/L 三态数据线 12 DB5 H/L 三态数据线 13 DB6 H/L 三态数据线 14 DB7 H/L 三 态数据线 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L：串口方式（见注释 1） 16 NC 空脚 17 /RESET H/L 复位端，低电平有效 18 VOUT LCD 驱动电压输出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V） 20 K VSS 背光源负端 流速压力数据采集系统 15 有丰富多样的工作状态提示 多种采样频率对应多 种录放时间 音质好，电压范围宽，应用灵活，价廉物美 可利用振荡电阻来自定芯片的采样频率，从而决定芯片的录放时间和录放音质，而芯片的采样率可以通过外部振荡电阻来调节， ISD1760 的采样率调节表如 表 所示。 表 ISD1760 采样频率与震荡电阻 采样频率 12KHz 8KHz 4KHz 振荡电阻 60KΩ 80KΩ 100KΩ 120KΩ 160KΩ ISD1760支持独立按键模式和 SPI模式，独立按键模式是通过独立按键控制 ISD1760语音芯片进行录音、播放、 擦除、快进、复位和调节音量大小等功能。 SPI 模式是主控单片机与 ISD1760 芯片进行 SPI 通信，从而实现单片机对 ISD1760 芯片的控制，鉴于本设计的语音播报必需有一定的智能功能，所以选择了 ISD1760 芯片工作在 SPI 模式。 主控单片机 AT89S52 通过 ～ 与 ISD1760 的第 4～第 7 引脚 （ SCLK， MOSI，MISO， /SS ） 相连接，通过 SPI 协议对 ISD1760 进行串行通信。 ISD1760 作为从机，所有的操作都通过这个 SPI 协议来完成，包括定点播放语音等。 为了兼独立按键模式，一些 SPI 命令： PLAY， REC， ERASE， FWD， RESET 和 GLOBAL_ERASE 的运行类似于相应的独立按键模式的操作。 另外， SET_PLAY， SET_REC， SET_ERASE 命令允许用户指定录音、放音和擦除的开始和结束地址。 此外，还有一些命令可以访问 APC寄存器，用来设置芯片模拟输入的方式。 ISD1760 的 SPI 模式电路如图 所示。 图 ISD1760 的 SPI 模式电路 广师天河学院本科毕业设计 (论文 ) 16 无线遥控模块 本设计所采用的无线模块采用的是 315MHz的超再生无线模块。 无线模块主要分为两部分 ——发射 模块和接收模块。 其调制方式为 ASK 调制。 发射模块是采用 PT2262 进行编码。 编码芯片 PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后， VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。 当发射机没有按键按下时， PT2262 不接通电源，其 17 脚为低电平，所以 315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262 得电工作，其第 17 脚输出经调制的串行数据信号，当 17 脚为高电 平期间 三极管导通， 315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号， 信号从天线 L1 发射出去。 当 17 脚为低平期间 315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262 的 17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ ASK 调制）相当于调制度为 100％的调幅 [8]。 其电路如图 所示。 图 发射模块电路 接收模块 超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡控制的高频振荡器，这个高频振荡器采用电容三点式振荡器，振荡频率和发射器的发射频率相一致。 而间歇振荡（又称流速压力数据采集系统 17 淬装饰振荡）双是在高频振荡 的振荡过程中产生的，反过来又控制着高频振荡器的振荡和间歇。 而间歇振荡的频率是由电路的参数决定的（一般为 1 百～几百千赫）。 这个频率选低了，电路的抗干扰性能较好，但接收灵敏度较低：反之，频率选高了，接收灵敏度较好，但抗干扰性能变差。 超再生检波电路有很高的增益，在未收到控制信号时，由于受外界杂散信号的干扰和电路自身的热搔动，产生一种特有的噪声，叫超噪声，这个噪声的频率范围为 ～5kHz之间，听起来像流水似的 “沙沙 ”声。 在无信号时，超噪声电平很高，经滤波放大后输出噪声电压，该电压作为电路一种状态的控制信号。 当有控制信号到来时，电路揩振，超噪声被抑制，高频振荡器开始产生振荡。 而振荡过程建立的快慢和间歇时间的长短，受接收信号的振幅控制。 接收信号振幅大时，起始电平高，振荡过程建立快，每次振荡间歇时间也短，得到的控制电压也高；反之，当接收到的信号的振幅小时，得到的控制电压也低。 这样，在电路的负载上便得到了与控制信号一致的低频电压，这个电压便是电路状态的另一种控制电压 [9]。 电路原理图如图 所示。 图 接收模块电路 广师天河学院本科毕业设计 (论文 ) 18 当发射模块有按键按下的时候，接收模块接收到信号。 经过解调放大之后输入到PT227。