1、引言
压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。为了测到不同位置的压力值，研制了基于c8051f020单片机的测量仪。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过op07运算放大器进行信号放大，送至c805lf020单片机内部的高速率12位a／d转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成液晶显示器可以识别的信息，zui后显示输出。与此同时，可以利用sd卡存储器将各通道设定的压力值、系统参数存储起来，以便在系统断电或复位后，能使其继续运行，增强系统的抗干扰性能。
2、硬件电路
图l给出多路压力测量仪的系统框图。其硬件部分主要由压力传感器、c8051f020单片机、sd卡存储器、液晶显示器、键盘及信号调理电路等组成。
2．1压力传感器信号采集电路
图2给出压力传感器信号采集电路。它选用了测量范围广，精度较高，性能价格比好的电阻应变式压力传感器；信号放大部分采用功耗低，输入失调电压小，线性度好的op07运算放大器：a／d转换模块采用c8051f020内部设置的高速率12位a／d转换器。图2中op07的输出失调电压为2mv，通过滑动变阻器r8可调节输出失调电压的大小。
2．2单片机处理电路
单片机处理电路是测量仪的核心。在此采用美国cygnal公司生产的c805lf020微控制器。该器件采用*的cip-8051结构，对指令运行实行流水作业，大大提高了指令的运行速度，可在25mhz时钟频率下提供高达25mi／s的输出，并具有下述*功能：①真正12位、100ks／s的8通道a／d转换器，并带pga和模拟多路开关；②64k字节可在系统编程的flash存储器，其扇区为512字节；③两个12位d／a转换器，具有可编程数据更新方式；④工作电压为2．7～3．6v；⑤用于硬件实现的spi，smbus／i2c和两个uart串行接口；⑥片内看门狗定时器、vdd监视器和温度传感器。
2．3sd卡存储电路
将sd卡作为外部掉电存储介质用于多路压力测量仪中，利用c8051f020单片机的spi接口，实现单片机与sd卡存储数据的扩展，并设计了单片机的sd卡驱动电路．以满足测量仪对存储大容量数据的要求。sd卡的工作模式有sd模式和spi模式两种。在此，多路压力测量仪选用sd卡．且工作在spi模式下。表1给出sd卡各引脚功能定义。图3给出sd卡与单片机的连接电路。其中，cs是sd卡的片选线，在spi模式下，cs必须保持低电平有效；di不但传输数据，还发送命令，其传输方向是由单片机到sd卡；d0除了发送数据，还传送应答信号，其传输方向是由sd卡到单片机；sclk是操作sd卡的时钟线。相应地将c805lf020的交叉开关配置成spi模式，与sd卡所对应的引脚连接，并针对spi总线电路设计了上拉电阻。
2．4液晶显示电路
液晶显示模块选用hsl2864图形点阵液晶显示器。图4给出它与c8051f020单片机的连接电路。主要由行驱动器／列驱动器及128x64全点阵液晶显示器组成，可完成图形、汉字和数据的显示。图4中csl为片选1；cs2为片选2；gnd为电源地；vcc为电源正；vo为液晶显示驱动电源；rs为数据，指令选择信号；r／w为读／写选择信号；e为使能信号；dbo～db7为数据总线；a为背光电压正：k为背光电压负：rst为复位信号；vout为负电压输出。必须在使能线e为低时，改变控制线r／w，csl，cs2，rs；在使能线e为高时，不能改变控制线r／w，csl，cs2，rs；但可以从数据线db0～db7输出数据。
根据指令的要求及hsl2864的时序，单片机对hsl2864的访问方式有直接访问方式和间接访问方式两种。前者，无需辅助器件即可控制液晶显示器的显示；后者，则需要加一些辅助器件才可控制液晶显示器的显示。在此，采用直接访问方式对液晶进行操作。
3、软件设计
为了使测量仪获得测量压力值并显示相关数据到液晶上，必须设计相应的软件系统来支持硬件电路。在此，采用keilc软件编程进行测量仪软件的设计。图5给出具体的单片机数据采集和处理子程序软件流程。其中，系统程序由主程序、数据采集子程序、数据处理子程序、中断子程序、显示子程序及存储子程序等组成。
主程序代码如下：
4、测试结果
在完成测试仪硬件电路的设计后．需要通过单片机编程器将设计的软件程序下载到单片机中，这样就制成了多路压力测量仪。将压力传感器连接到待测位置后，即可通过液晶显示器看出各测点的压力变化情况。经测试，该系统稳定，功耗低，实时性好。
5、结语
设计中，该测量仪采用了高精度压力传感器、低输入失调电压和线性度好的运算放大器构成信号调理电路，同时还采用了12位高速a/d转换采集模块。因此，采用它可提高测量精度，满足用户需要。此外，由于该测量仪采用了功能强大的c8051f020单片机作为控制核心，因此电路结构简单，成本低，性能好。不仅能降低系统成本，而且因外围电路简单，还可减少干扰。