课程设计说明书课程名称检测技术与系统课程设计课设题目气体压力检测系统设计院（系、部、中心）电力工程学院专业电气工程及其自动化班级学生姓名学号 240102229设计地点工程实践中心8-315指导教师设计起止时间：2013年6月3日至2013年6月14日目录课程设计任务书…………………………………………………系统原理…………………………………………………………工作原理…………………………………………………………设计原理框图……………………………………………………压力传感器选择…………………………………………………A/D模数转换器选择…………………………………………………选择单片机的种类、型号……………………………………………LCD显示电路………………………………………软件设计……………………………………………………课程设计总结…………………………………………………………参考文献……………………………………………………………附录……………………………………………………………课程设计任务书课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）电力工程学院专业电气工程及其自动化班级起止日期13.6.3~13.6.14指导教师一、系统原理通过传感器PS4-102G对气体的压力检测从而转换成相应的电压值，又通过A/D模数转换器将传感器的电压值的模拟信号转换成数字信号，然后将所转换的数字量接到单片机80C51相关接口，然后通过拓展的所接的LCD显示电路，显示出所测电压值，从而得出气体的压力值。

二、工作原理本系统主要由压力传感器PS4-102G、信号调理电路、A/D模数转换器、AT89C51单片机和LCD显示电路等几部分构成。

当改变外部气体压力时，通过PS4-102G所测出的电压值很小，无法进行A/D转换因而通过差模放大电路将电压信号进行放大，然后输入到A/D转换器的输入端，将模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号，然后再通过已经拓展的8255A作为显示电路，显示出所测的电压值。

三、设计原理框图四、压力传感器的选择PS4压力传感器特性：1、表压：0~98.1，~981KPa2、压力煤质：气体3、模拟输出：1~5V4、电源：12~24V DC5、外形尺寸：25x45×15.8mm6、内置AMP的压力传感器优点：1、高精度2、寿命长应用：1、工业设备2、半导体制造设备3、医疗设备4、汽动设备5、分析仪五、传感器测量电路被测的非电量经传感器得到的电信号幅度很小，无法进行A/D转换，必须对这些模拟电信号进行放大处理。

为使电路简单便于调试，本设计采用二级运算放大器，因为传感器输出的较大共模电压，而有效的信号来源于差模信号。

所以放大电路采用差模放大电路。

差模信号经过该放大电路后放大约100倍，共模信号得到了有效的抑制。

六、A/D模数转换器的选择用A/D0804芯片2.2.1 ADC0804芯片介绍图3：ADC0804规格及引脚分配图本试验采用的A/D芯片为ADC0804，它是CMOS 8位单通道逐次渐近型的模/数转换器，其规格及引脚图如图3所示，根据手册我们可以得到各个引脚的大致功能如下：/CS：芯片片选信号，低电平有效，即/CS=0,该芯片才能正常工作，在外接多个ADC0804芯片时，该信号可以作为选择地址使用，通过不同的地址信号使能不同的ADC0804芯片，从而可以实现多个ADC通道的分时复用。

/WR:启动ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即/WR信号由高电平变成低电平时，触发一次ADC转换。

/RD:低电平有效，即/RD=0时，可以通过数据端口DB0～DB7读出本次的采样结果。

UIN（+）和UIN（-）：模拟电压输入端，模拟电压输入接UIN（+）端，UIN（-）端接地。

双边输入时UIN（+）、UIN（-）分别接模拟电压信号的正端和负端。

当输入的模拟电压信号存在“零点漂移电压”时，可在UIN（-）接一等值的零点补偿电压，变换时将自动从UIN（+）中减去这一电压。

VREF/2：参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外界电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，则Vref与Vcc共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压Vcc的值。

CLKR和CLKIN：外接RC电路产生模数转换器所需的时钟信号，时钟频率CLK = 1/1.1RC，一般要求频率范围100KHz～1.28MHz。

AGND和DGND：分别接模拟地和数字地。

/INT:中断请求信号输出引脚，该引脚低电平有效，当一次A/D转换完成后，将引起/INT=0，实际应用时，该引脚应与微处理器的外部中断输入引脚相连（如51单片机的INT0,INT1脚），当产生/INT信号有效时，还需等待/RD=0才能正确读出A/D转换结果，若ADC0804单独使用，则可以将/INT引脚悬空。

DB0~DB7：输出A/D转换后的8位二进制结果。

2.2.2 外围电路设计图4：ADC0804的外围电路图4为ADC0804外围电路原理图，其中，A VCC=5V，引脚VREF/2悬空，因此ADC 转换的参考电压为A VCC的值，即5V。

VIN-接地，而VIN+连接滑动变阻器VR1的输出，因此VIN+的电压输入范围为0V～5V，正好处于参考电压范围内。

引脚CS_1, WR_1和RD_1分别连接单片机的P3_5,P3_6以及P3_7脚，而DB0~DB7连接单片机的P2脚.七、选择单片机的种类、型号AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本，如图3.7所示。

AT89C51单机为很多嵌入式控制系统提供灵活性高且廉价的方案。

图3.7AT89C51单片机的结构示意图1主要特性1、与MCS-51 兼容。

2、4K字节可编程闪烁存储器。

3、寿命：1000写/擦循环。

4、数据保留时间：10年5、全静态工作：0Hz-24Hz6、三级程序存储器锁定7、128*8位内部RAM 8、32可编程I/O线9、两个16位定时器/计数器 10、5个中断源11、可编程串行通道 12、低功耗的闲置和掉电模式13、片内振荡器和时钟电路2管脚说明VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口：P3口管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE 才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

3振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

4芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。

在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。