电信121_3120403069_周煜

宁波理工学院

题 目 力敏传感器应用实例

姓 名 周煜 学 号 3120403069

目 录

第1章

系统总体设计 ................................................................................................. 4

1.1 数字气压计的设计思路 .................................................................................................... 4 1.2 系统总体结构 .................................................................................................................... 4 1.3 数字气压计的硬件设计 .................................................................................................. 5

1.3.1气压传感器MPX4115 ...................................................................... 5

1.3.2 ADC0832 .......................................................................................... 5 1.3.3系统硬件电路 ................................................................................. 6

第2章

应用实例 ....................................................................... 错误！未定义书签。

2.1 系统总电路仿真 .............................................................................. 错误！未定义书签。 2.2 程序（分模块） ............................................................................... 错误！未定义书签。

2.2.1 main.c .......................................................... 错误！未定义书签。

2.2.2 lcd.h ............................................................ 错误！未定义书签。 2.2.3 temp.h .......................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 lcd.c ............................................................ 错误！未定义书签。 2.2.5 temp.c .......................................................... 错误！未定义书签。

参考文献 ........................................................................................................................ 18

第1章 系统总体设计

1.1 数字气压计的设计思路

采用集成的单片机主控，通过压力传感器将气压信号送入带A/D转换的单片机中，以及在相关模拟分立元件的辅助下进行A/D转换以及其它的数据处理，将处理的结果送显示部分进行显示。原理原理框图如下：

图1

1.2 系统总体结构

本系统的总体结构框图如图2所示。

图2 单片机数字气压计系统结构框图

由图2可知，整个系统的工作流程如下。

测量时被测气压由气压传感器转换为模拟的电压输出，此输出信号不能直接交由单片机处理。因此，需要经过AD转换模块把气压传感器输出的模拟电压信号转换为数字脉冲（其频率随输入电压呈线性变化）。通过单片机接收该脉冲信号，得到单位时间内获得的脉冲数，依据电压与频率的线性关系式计算出所对应的实际气压值，最后通过显示电路显示给用户。

1.3 数字气压计的硬件设计

1.3.1气压传感器MPX4115

气压传感器对于数字气压计设计的实现至关重要，需要综合实际的需求和各类气压传感器的性能参数加以选择。

气压传感器的主要性能参数如下。 ·测量范围

即所能测量的大气压力范围，单位为kPa。 ·测量精度

测量结果（电流或电压）的精度。 ·温度补偿范围

一般要选用具有温度补偿能力的气压传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力敏感器件存在的温度漂移问题。

·测量的是否是绝对气压值

绝对气压值对应的即是实际的气压值，显然要实现数字气压计需要测量绝对气压值的气压传感器。

数字气压计显示的是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的气压传感器[7]。经过综合考虑，我们选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器芯片MPX4105作为气压传感器。MPX4105可以产生于所加气压呈线性关系的高精度模拟输出电压，它具有以下特点：

·供电范围：4.85~5.35V，典型值为5.1V。 ·测量范围：15~105kPa。 ·工作温度范围：0~85℃。 ·温度补偿范围：-40~+125℃。 ·测量精度为±1.7%VFSS。

·最低气压对应的输出电压VOFF为0.184~0.428V，典型值为0.306V；最高气压对应的输出电压VOFF为4.804~4.988V，典型值为4.896V；满刻度输出电压间距VFSS的典型值为4.590V。

·理想的微处理器接口。

1.3.2 ADC0832

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于

它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。

芯片接口说明：

· CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 · CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。 · CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。 · GND 芯片参考0 电位（地）。 · DI 数据信号输入，选择通道控制。 · DO 数据信号输出，转换数据输出。 · CLK 芯片时钟输入。

· Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。

ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。

图3

1.3.3系统硬件电路

气体传感器MPX4115将气压值转换成电压值输出，经ADC0832转换成数字量，并送单片机处理，然后在LCD1602上显示。其电路图如图4所示：