数字式压力测量仪的设计

吉林工业职业技术学院自动化系 王景芝

数字式压力测量仪的设计

吉林工业职业技术学院自动化系 王景芝

本文所设计的压力测量系统硬件电路主要由压力检测、A/D转换、AT89C52单片机、数字通讯、电源系统、显示电路六个部分，具有数据采集、数据转换、V/I转换、数字通信等功能，经过反复测试，实现了压力的精确测量。

压力测量；数据采集；AT89C52

0　引言

生产中压力、流量、物位、温度四大参数的测量准确与否，影响生产的安全及产品的质量，而压力测量的准确性对生产安全又起关键作用，因此研究设计准确度高的压力测量仪器是非常有必要的。本次设计的压力测量仪，主要将压力传感器所测得的模拟信号通过单片机及专用芯片处理，实现测量压力的功能。

1　测量原理

本系统选用应变式压力传感器检测压力，通过压力传感器内弹性敏感元件受力后产生的应变，使粘贴在表面的电阻应变片相应产生电阻变化，桥式电路输出的电压与电阻阻值变化近似线性关系，从而压力变化与输出电压变化成对应关系，通过测量桥式电路输出电压得出压力值。

数字式压力测量系统结构图如图1所示。

图1　数字式压力测量系统结构图

2　硬件电路设计

本测量系统由应变式压力传感器输出信号经AD620放大通过ADC0832进行数模转换再通过单片机进行显示。外围电路还包括了电源电路、显示电路、A/D转换电路、串口通讯电路、4-20mA电路。

2.1时钟电路设计

系统时钟信号是由单片机晶振提供的，所选用的AT89C52单片机晶振频率高，振荡器频率达11.0592MHz，运行速度快。

图2　主振荡电路

2.2复位电路设计

复位电路通过单片机复位引脚实现上电复位。复位电路设计如图3所示。

2.3供电电路设计

为了符合便携的要求，本设计采用5V电压供电。

220V交流电源通过变压器转换成9V交流电，桥式整流并电容滤波，通过稳压器7805和7905输出稳定的+5V和-5V的直流电源，输出电流为1A。

2.4应变式压力传感器测量系统

应变式压力传感器测量系统通过惠斯通电桥，输出一个很小的电压值，通过AD620进行放大，再经过ADC0832进行数模转换，转换后的数据传输给单片机进行计算得出实际的压力值。

图3　复位电路

2.54～20mA电路

单片机输出模拟量通过TLC5615输出压力的数字量，再经过LM358运算放大器转换成电流输出。

图4　4～20mA电流电路

2.6MAX232通信

单片机和PC机是通过串口通信的，选用MAX232芯片进行电平转换，解决单片机信号电平与RS232的标准差异的矛盾。

3　结论

本文分析讨论了基于单片机的数字式压力测量系统硬件电路设计，经过实践验证，设计合理，反复测试应用，功能实现较好，测量精度高，达到了设计要求。

[1]徐晓菲.小型压力测量系统的设计[J].金华职业技术学院学报,2009,9(6).

[2]张培仁.传感器原理检测及应用[M].北京:清华大学出版社,2012,4.

[3]邵发森.单片机原理与应用及其实验指导书[M].北京:北京大学出版社,2012,8.

王景芝（1969—），女，副教授，研究方向：工业过程自动化技术、电气自动化技术。