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惠州学院

HUIZHOU UNIVERSITY

毕 业 论 文（设 计）

中文题目： 远程压力监测系统设计与实现

英文题目：The Design And Implementation of The Remote

Pressure Detection System

姓 名 陈平洋 学 号 100701102 专业班级10电气工程及其自动化1班 指导教师 谢珩 讲师 提交日期 2014年5 月11 日

远程压力监测系统的设计与实现

作者: 陈平洋 专业班级: 10电气(1)班

指导老师: 谢珩 职称: 讲师 (惠州学院电子科学系, 广东, 惠州, 516007)

摘要

远程通信技术是现代实现智能化的重要技术之一，在未来具有广阔的应用和发展的空间。而压力测量技术在军事，工业，生活中随处可见，占据着不可忽视的地位。因此，将压力测量技术与远程通信技术相结合成的远程压力监测系统具有重要的研究价值。 本文介绍了基于STC89C51单片机的一种远程压力监测系统。采用压力传感器以及远程通信模块，利用Labview这一个基于图形化的编程语言的虚拟仪器集成开发环境，将在下位机测量的压力值远程的在上位机实时的显示出来，从而实现远程压力的监测。其具有系统简单，灵活性高，实时性好等特点。

关键词：压力监测 远程 Labview 单片机

The design and imjplementation of the remote pressure detection

system

Author: Chen Pingyang Professional classes: 10 Electrical Engineering and Automation classes (1)

Instructor: Xie Heng Title: Lecture

(Huizhou University, Department of Electronic Science, Guangdong, Huizhou, 516007)

Abstract

Remote communication technology is an important technology of the modern intelligent, has broad application and development space in the future. The pressure measurement technology in military, industrial, life everywhere, occupy the position can not be ignored. Therefore, the pressure measurement technology and telecommunications technology combined into a remote pressure monitoring system has important research value.

This paper describes a remote pressure monitoring system based on SCM STC90C51. Using pressure sensors and remote communications module, this one based on the use of Labview graphical programming language integrated development environment of virtual instrument, will be displayed in real time on a remote host computer the next bit machine pressure values measured, enabling remote monitoring of pressure. It has a system of simple, high flexibility, good real-time characteristics.

Keywords: Pressure Monitoring Remote Labview SCM

目录

第一章 绪论 .............................................................................................................................. 1

1.1 本课题的提出及意义 .................................................................................................. 1 1.2 研究现状 ...................................................................................................................... 1

1.2.1 数据采集系统 .................................................................................................... 1 1.2.2 虚拟仪器 ............................................................................................................ 2 1.2.3 无线通信 ............................................................................................................ 3 1.3 本课题的研究内容 ...................................................................................................... 3 第二章 监测系统的硬件设计 .................................................................................................. 5

2.1 硬件设计的整体方案 .................................................................................................. 5 2.2 器件的选择 .................................................................................................................. 5

2.2.1 处理器 ................................................................................................................ 5 2.2.2 传感器 ................................................................................................................ 6 2.2.3 AD转换芯片 ................................................................................................... 7 2.2.4 无线模块 ............................................................................................................ 9

第三章 测量系统的软件设计 ................................................................................................ 11

3.1 软件的整体设计方案 ................................................................................................ 11 3.2下位机编程 ................................................................................................................. 11

3.2.1下位机软件开发环境——Keil C51简介 ....................................................... 11 3.2.2 编程思路和整体流程 ...................................................................................... 12 3.3 上位机编程 ................................................................................................................ 14

3.3.1 上位机软件开发环境——LabVIEW简介 .................................................... 14 3.3.2编程思路和流程 ............................................................................................... 14

第四章 远程压力监测系统调试 ............................................................................................ 18

4.1 调试过程 .................................................................................................................... 18 4.2 调试结果 .................................................................................................................... 20 结论 .......................................................................................................................................... 21 致谢 .......................................................................................................................................... 22 参考文献 .................................................................................................................................. 23 附录1： 单片机程序 ............................................................................................................. 24 附录2：Labview程序 ............................................................................................................ 27

第一章 绪论

1.1 本课题的提出及意义

远程通信技术是现代实现智能化的重要技术之一，在未来具有广阔的应用和发展空间。而压力测量技术在军事，工业，生活中随处可见，占据着不可忽视的地位。因此，将压力测量技术与远程通信技术相结合成的远程压力监测系统具有重要的研究价值。 在前端的压力采集方面，参考电子秤的原理，采用双孔悬臂平行梁应变式压力传感器。具有精度高，易加工，结构简单紧凑，偏载能力强，固有频率高等优点。采集信号与pc的通讯主要利用各种不同类型的数据采集卡，这样的好处是直接利用采集卡的完整功能，缺点是采集卡价格较昂贵。本课题利用单片机，采用目前广泛一个用的简单的串口通讯接口与无线模块传送采集到的数据，由于价格便宜，接口简单方便，在一些小型系统和低速系统中具有广泛的应用。

因此，本课题运用单片机，压力传感器以及远程模块，利用Labview这一个基于图形化的编程语言的虚拟仪器集成开发环境，将在下位机测量的压力值远程的在上位机实时的显示出来，从而实现远程压力监测。其具有系统简单，灵活性高，实时性好等特点。

1.2 研究现状

1.2.1 数据采集系统 数据采集系统的基本概念：

随着计算机、微型机及信息技术的告诉发展，数据采集及过称控制变得越来越重要。为了把需要处理的信息输入给计算机，把计算机处理的结果输出到所需要的场所，就需要一系列输入、输出设备(计算机外围设备)来完成信息的调理、采样、A/D、D/A、转换、打印、显示等工作。这些处理信息的输入输出设备与计算机一起就构成一个数据采集系统DAS（Data Acquisition System）。

DAS的组成部分：

一般的，一个数据采集系统包括六个组成部分：

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(1) 传感器 将非电量（如压力、流量、温度、位移等）变成电信号。 (2) 信号调理开关 信号调理电路的主要功能包括信号的转换和标准化。 (3) 多路模拟开关 使多路被测信号共享一路A/D。

(4) 采样保持电路（S/H） 获取输入信号并在其后A/D转换期间使信号保持不变。 (5) A/D转换电路（ADC）DAS的核心器件是A/D转换器。

(6) 计算机及数据输出设备 一半次啊用工控机及打印机、绘图仪等，用于将采集处理后的数据打印或显示出来（报表、曲线等） DAS的应用：

数据采集系统广泛应用于工业过称控制、遥测控制、计算机仿真系统等领域，以及各种智能仪表、测试一起和各类家用电器、民用电子产品等。

1.2.2 虚拟仪器 1 虚拟仪器的概念

所谓虚拟仪器，就是基于计算机的软硬件测试平台，在必要的数据采集硬件和通用计算机支持下，通过软件来实现仪器的部分或全部功能。虚拟仪器是现代计算机技术、仪器技术及其它新技术完美结合的产物。

2 虚拟仪器的组成

虚拟仪器由硬件和软件两部分组成。其硬件系统又可以分成计算机硬件平台和接口硬件两部分；而软件系统有驱动程序和应用软件两部分组成。计算机管理着虚拟仪器的软、硬件资源，是虚拟仪器的硬件基础。接口硬件根据不同的标准接口总线转换输入或输出信号，供其它系统使用。按照接口标准不同，常用接口硬件可分为DAQ、VXI、PXI、和GPIB四种，其中DAQ应用最为广泛。

虚拟仪器最核心的思想，就是利用计算机的软硬件资源，使本来需要硬件或电路实现的技术软件化和虚拟化，最大限度的降低系统成本，增强系统的功能与灵活性。虚拟仪器的结构如图1.1所示。

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图1.1 虚拟仪器的组成

3 虚拟仪器技术应用

虚拟仪器作为新兴的仪器仪表，其优势在于用户可自行定义仪器的功能和结构等，且构建容易、转换灵活，它已广泛应用于测控系统，检测系统，实验教学等方面，广泛应用于航天航空、铁路交通、生物医疗、教学及科研等各种行业。 1.2.3 无线通信 1 定义：

透过无线传输的方式，让上网，看电视，或收取各项影音、数据资料等活动，不再受到空间的限制。

事实上，这种技术的应用已经十分普遍，如一般常见的无线电话耳机、无线资讯家电等，甚至在安全产业里，也不乏无线应用产品；而发展趋势多元的闭路电视监控系统(CCTV)产业，随着无线传输技术的不断演进，其无线产品的功能与特性也不断翻新；可见，无线传输技术对于无线电视监控系统产业的发展，尤其不可忽视的重要性。

2 分类：

目前的短距无线可简单分类为红外线、IEEE802.11、蓝牙以及HomeRF等四项技术。

1.3 本课题的研究内容

本课题研究的基本内容： (1) 硬件器件的选择

3

(2) 单片机与传感器，远程模块以及PC通讯的编程 (3) Labview程序编程与界面设计 (4) 系统的功能调试

整体的思路：本设计采用STC89C51单片机和无线模块相结合，配合Labview实现远程压力监测功能，压力传感器采用双孔悬臂平行梁应变式压力传感器，通过单片机与压力传感器采集并读取数据，通过远程模块发送数据，最后接收并且通过Labview编程平台在上位机显示实时压力值，构成一个完整的压力监测系统。

本章简述了本课题的研究原因，意义，以及整体的思想和方法，接着简要的对本设计每个环节的概念、组成、应用做了介绍，这些内容有助于我们对本课题的研究，从宏观的角度对本设计进行把握。

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第二章 监测系统的硬件设计

2.1 硬件设计的整体方案

本设计使用双孔悬臂平行梁应变式压力传感器采集压力值，得到压力值所代表的模拟量再通过HX711芯片进行AD转换得到压力值所对应的数字量，然后将STC89C51单片机作为主控制芯片，在其内部进行处理转换得到实际的压力值。通过串口与主蓝牙模块的配合发送至上位机的蓝牙模块从机部分，接收后，上位机的显示部分，采用显示界面开发平台LabVIEW，应用于数据采集与控制、信号分析，界面设计从而实现远程压力监测的功能。硬件系统框图如图2.1所示。

压力监测对象 双孔悬臂平行梁应变式压力传感器 AD转换 STC89C51 pc机显示 ttl转usb串口 无线通讯

图2.1 系统硬件框图

2.2 器件的选择

2.2.1 处理器

本设计采用了STC89C51单片机，以下介绍该款单片机的主要性能参数。 (1) 与MCS.51产品指令系统完全兼容 (2) 4k字节在系统编程(ISP)Flash闪速存储器 (3) 1000次擦写周期

(4) 4.0 - 5.5v的工作电压范围 (5) 全静态工作模式：0Hz - 33MHz

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(6) 三级程序加密锁 (7) 128ｘ8字节内部RAM (8) 32个可编程I/O口线 (9) 2个16位定时器 / 计数器 (10) 6个中断源

(11) 全双工串行UART通道 (12) 低功耗空闲和掉电模式 (13) 中断可从空闲模唤醒系统 (14) 看门狗(wDT)及双数据指针 STC89C51芯片管脚如图2.2。

图2.2 STC89C51 最小系统

2.2.2 传感器

本设计采用了双孔悬臂平行梁应变式压力传感器。 工作原理：

应变式力传感器的受力工作原理如图2.3所示。将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生形变时，应变片产生相应的应变，转化成电阻变化。将应变片接成如图2.4所示的电桥，力引起的电阻变化将转化为测量电路的

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mrc2.html