远程压力监测系统设计与实现电气工程及其自动化学士学位论文

xx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

学 号

专业班级10电气工程及其自动化1班

指导教师 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: 专业班级: 10电气(1)班

指导老师: 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 class: 10 Electrical Engineering and Automation class (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 rearch value.

This paper describes a remote pressure monitoring system bad on SCM STC90C51.

Using pressure nsors and remote communications module, this one bad on the u 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：

1

(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。

2

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。

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 无线通讯

ttl转usb串口

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

5

(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

6

电压变化，通过测量输出电压的数值，再通过转换即可得到所受的压力。

图2.3 应变式力传感器的受力工作原理 图2.4 压力传感器的接线图

双孔悬臂平行梁应变式压力传感器参数如表2-1所示。

表2-1 双孔悬臂平行梁应变式压力传感器参数

量程(kg) 5

综合误差(%F.S) 0.05 额定输出温度漂移 ≤0.15

灵敏度(mv/v) 1.0±0.1 零点输出(mV/V) ±0.1

非线性(%F.S) 0.05 输入电阻(Ω) 1000±50

重复性(%F.S) 0.05 输出电阻(Ω) 1000±50

滞后(%F.S/3min) 0.05 绝缘电阻(MΩ)

蠕变(%F.S/3min) 0.05 励磁电压(V) 3 ~ 12

零点漂移(%F.S/1min) 0.05 工作温度范围(℃) -10 ~ +50

零点温度漂移(%F.S/10℃) 0.2 过载能力(%F.S) 150

2.2.3 AD转换芯片

(%F.S/10℃)

≥2000(100VDC)

本设计采用了24位高精度AD转换芯片HX711.

1 简介：

HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子称而设计的24

位A/D转换器芯片。与同类型其他芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振

荡器等其他同类型所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性能强等特

点。降低了电子称的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。

7

特点：

(1) 两路可选择差分输入

(2) 片内低噪声编程放大器，可选增益为32，64，128

(3) 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源

(4) 片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可以用外接晶振或时钟

(5) 上电自动复位电路

(6) 简单的数字控制和串口通讯，所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程

(7) 可选择10Hz或80Hz的输出数据速率

(8) 同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰

1 HX711芯片的串口通信

串口通讯线由管脚PD_SCK和DOUT组成，用来输出数据，选择输入通道和增益。当

数据输出管脚DOUT为高电平时，表明A/D转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟

输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27

个不等的时钟脉冲（图二）。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高

位（MSB），直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。

第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益，如表2-2所示。

表2-2 输入通道和增益选择

PD_SCK脉冲数 输入通道 增益

25 A 128

26 B 32

27 A 64

PD_SCK的输入时钟脉冲数不应少于25或多于27，否则会造成串口通讯错误。当A/D

转换器的输入通道或增益改变时，A/D转换器需要4个数据输出周期才能稳定。DOUT在

4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。

8

其接线方式如图2.5所示：

图2.5 HX711的接线方式

2.2.4 无线模块

目前无线传输可简单分类为红外线、IEEE802.11、蓝牙以及HomeRF等四项技术：

1 红外线(Infared)

这是利用红外线进行点到点视距传输的技术，它是在 1993年由红外线数据标准协

会制订的。目前红外线的传送速率最高为16Mbps，接收角度120度。红外传输设备体积

小，功耗低，技术成熟，进入市场早，价格便宜，应用广泛。但红外线的最大缺点是只

能进行视距传输，即通信设备中间不能存在阻挡物，从而把红外线应用限制在特定领域

之内。

2 IEEE802.11

IEEE802.11系列这是 IEEE（Institute for Electrical and Electronic

Engineers电气和电子工程师协会）制定的无线局域 网标准，用于解决办公室局域网和

校园网中用户与用户终端的无线数据业务接入。目前最为常见的是802.11b无线局域网，

它使用开放的2.4GHZ微波频 段，最高速率为11Mbps；在恶劣环境下，可动态切换到较

低的速率上以保证通信。在办公环境下作用范围约100米，在室外可以达到300米。另

一种 802.11a无线局域网工作在5G的频段上，速率可达到54Mbps，但设备昂贵，应用

较少。

9

3 蓝牙(Bluetooth)

蓝牙是一种开放性的短距无线通信技术标准，它主要应用于移动设备间的小范围连

接，因而本质上是一种代替线缆的技术。蓝牙也使用2.4G频段，采用快跳频技术进行

通信，因而具有较高的抗干扰能力和安全性能。蓝牙技术可以支持数据和语音传输，最

高速率为1Mbps，其作用范围视微波发射功率而定：0dbm的功率的作用距离为10米，

20dbm的功率作用距离为 100米。与802.11系列局域网的组网方式不同，蓝牙技术支

持一种灵活的组网方式。即通过无线方式将若干蓝牙设备组织成微微网（pico—net），

多个微微网之间又可以互连成为分散网（Scatter－net）。同时，蓝牙也是唯一能够嵌

入在手机中的短距离全向射频通信技术。

4 HomeRF

这是由HomeRF工作组开发的，目标是在家庭范围内，实现计算机与其他设备间的

无线通信，HomeRF是IEEE802.11与DECT的结合，作用距离为100米，传输速率为1～

2Mbps，支持流媒体传输，在抗干扰能力上略有不足。然而HomeRF技术没有公开，目前

仅有为数很少的企业支持，因此应用前景并不广泛。

综合上面四种无线通信方式的优缺点，基于本设计需要一种短距离、低功率、低成

本的无线通信标准，同时不存在穿透性问题，因此本设计的无线通信方式选择了HC-05

蓝牙模块。

10

第三章 测量系统的软件设计

3.1 软件的整体设计方案

本设计利用Keil C51和LabVIEW编程软件编写程序实现测压显示功能。系统主要

分两部分程序，Keil C51编写单片机读取压力值并通过串口传送压力值程序；LabVIEW

编程进行数据的处理和直观界面显示程序。系统的流程图如图3.1所示。

开始

串口初始化

单片机读取传感器

并转化成压力值

串口发送数据

接收数据并通过

LabVIEW进行数据

处理和显示

图3.1 系统流程图

3.2下位机编程

3.2.1下位机软件开发环境——Keil C51简介

单片机的程序设计需要在特定的编译器中进行。编译器完成对程序的编译、连接等

11

工作，并最终生成可执行文件。对于单片机程序的开发，一般采用Keil公司的uVison

系列的集成开发环境。

Keil uVison3是集成的可视化Windows操作界面，其提供了丰富的库函数和各种编

译工具，能够对51系列单片机以及和51系列兼容的绝大部分类型的单片机进行设计。

Keil uVison系列可以支持单片机C51程序设计语言，也可以直接进行汇编语言的设计

与编译。Keil uVison系列是一个非常优秀的编译器，受到广大单片机设计者的广泛使

用。其主要特点如下：

(1) 支持汇编语言、C51语言等多种单片机设计语言

(2) 可视化的文件管理，界面友好

(3) 支持丰富的产品线，除了51及其兼容内核的单片机外，还新增加了对ARM

内核产品的支持；且内嵌RTX-51实时多任务操作系统

(4) 具有完善的编译连接工具；具有丰富的仿真调试功能，可以仿真串口、并口、

A/D、D/A、定时器/计数器以及中断等资源，同时也可以和外部仿真器联合进行在线调

试；支持多级代码优化

3.2.2 编程思路和整体流程

1 单片机压力传感器的信号采集

压力的采集是通过双孔悬臂平行梁应变式压力传感器对不同压力的应变产生不同

的电阻值，从而输出对应的模拟量电压值，对于本设计所用的传感器，满两成输出电压

= 激励电压×灵敏度1.0mV/V，例如：供电电压是5V乘以灵敏度1.0mV/V等于满量程

5mV。相当于有50N的重力的时候产生5mV的电压。通过24位AD转换模块将模拟量电

压值处理成数字量，模块A通道带有128倍信号增益，可以将5mV的电压放大128倍,

然后采样输出24bitAD转换的值，单片机通过指定时序将24bit数据读出再经过处理还

原成实际的压力值。

测压的原理：

(1) 计算传感器的供电电压

HX711可以产生V和A电压，即模块上的E+和E-电压。该电压通过

AVDDGND

V=V(R1+R2)/R2计算。

AVDDBG

12

V为模块基准电压1.25V ，R1=20k，R2=8.2k ， 因此得出V = 4.3V

BGAVDD

(2) AD输出的最大值

在4.3v的供电电压下50N的传感器最大输出电压是：4.3V× 1mV/V = 4.3mV

经过128倍放大后，最大电压：4.3mV × 128 = 550.4mV，

经过AD转换后输出的24bit数字值最大：550.4mV×2/4.3V ≈ 2147483

24

(3) 程序中的数据转换

程序中通过 HX711_Buffer = HX711_Read（）; 获取当前采样的AD值，最大2147483，

存放在long型变量HX711_Buffer中，因long型变量计算速率和存放空间占用资源太

多，固除以100，缩放为int型，便于后面的计算。

Weight_Shiwu = HX711_Buffer/100; Weight_Shiwu 最大为21474

(4) 将AD值反向转化为重力值

假设重力为Akg，( x＜5kg )，测量出来的AD值为y，传感器输出发送给AD模块

的电压为 A kg×4.3mV/ 5kg = 0.86A mV，

经过128倍增以后 128×0.86A=110.08AmV，

转换为24bit数字信号为 110.08A×2/4.3V = 429496.7296A，

24

所以得出 A = y / 4294.967296 kg ≈ y/4.30g。

所以在程序中的计算公式为：

Weight_Shiwu = (unsigned int)((float)Weight_Shiwu/4.30+0.05)

后面的0.05是为了四舍五入百分位。

2 串口通讯的编程

串口初始化

发送处理后压力值高字节

发送处理后压力值低字节

图3.2 串口通讯流程图

13

3.3 上位机编程

3.3.1 上位机软件开发环境——LabVIEW简介

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一种图形化的编程语言

（G语言）它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被视为一个标准的数据采

集和仪器控制软件。LabVIEW集成了满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数

据采集卡通信的全部功能。它还内置了便于应用TCP／IP、ActiveX等软件标准的库函

数。这是一个功能强且灵活的软件，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。

LabVIEW应用程序包括前面板(Front Panel)、流程图(Block D1agram) 。在LabVIEW

应用界面上用的最多的是它的操作模板，其中包括工具模板(Tools)、控制模板

(Controls)和函数模板(Functionless)。LabVIEW中有许多控件，不同的控件有各自不

同的作用，正是这些控件造就了LabVIEW强大功能，从而使LabVIEW在科学的各领域发

挥着不可估量的作用。

3.3.2编程思路和流程

1 本设计的主要的编程主要由压力的读取、压力值的显示和压力的监测组成的。

(1) 压力值的读取与显示

由于labview的串口只能传送字符串类型的数据，所以要收发数值型数据首先要进

行数据类型的转换，单片机向Labview串口发送数据，在程序中经过字符串至字节数组

的转换，在索引数组即可得到发送的数值。

(2)压力的监测

将压力值通过表达式节点计算，输出不同的值，再将值进行条件结构判断，不同值

条件结构内不同布尔开关开启，结果不同指示灯亮，从而实现监测功能。

14

VISA配置串口

确定按钮

Y

读取字符串数据将

其转换为字节数组

索引数组获得数值

值不刷新

N

显示压力值及其状态

图3.3 Labview压力取与显示框图

2 程序主要功能块的编程

本设计的上位机程序有三个功能模块，分别为串口数据转换模块、压力值计算显示

模块、压力监测模块，分别为图3.4 – 3.6所示。

图3.4 串口数据转换模块程序图3.5 压力值计算显示模块程序

15

图3.6 压力监测模块

3 显示界面的设计

界面设计即前面板的设计，主要包括了串口参数选择控件、开始和结束控件、压力

值显示控件以及压力状态指示灯，整体的设计如图3.5所示。

图3.5 Labview显示界面

3.3 无线传输协议

1 蓝牙协议栈

蓝牙技术规范的目的是使符合该规范的各种应用之间能够实现互操作。互操作的远

端设备需要使用相同的协议栈，不同的应用需要不同的协议栈。但是，所有的应用都要

使用蓝牙技术规范中的数据链路层和物理层。完整的协议栈包括蓝牙专用协议（如连接

16

管理协议LMP和逻辑链路控制应用协议L2CAP）以及非专用协议（如对象交换协议OBEX

和用户数据报协议UDP）。设计协议和协议栈的主要原则是尽可能利用现有的各种高层协

议，保证现有协议与蓝牙技术的融合以及各种应用之间的互操作，充分利用兼容蓝牙技

术规范的软硬件系统。蓝牙技术规范的开放性保证了设备制造商可以自由地选用其专用

协议或习惯使用的公共协议，在蓝牙技术规范基础上开发新的应用。

2 蓝牙协议中的协议

蓝牙协议体系中的协议按SIG的关注程度分为四层：核心协议：BaBand、LMP、

L2CAP、SDP； 电缆替代协议：RFCOMM；电话传送控制协议：TCS-Binary、AT命令集；

选用协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。 除上述协议层

外，规范还定义了主机控制器接口（HCI），它为基带控制器、连接管理器、硬件状态和

控制寄存器提供命令接口。

3 蓝牙核心协议

蓝牙核心协议由SIG制定的蓝牙专用协议组成。绝大部分蓝牙设备都需要核心协议

（加上无线部分），而其他协议则根据应用的需要而定。总之，电缆替代协议、电话控

制协议和被采用的协议在核心协议基础上构成了面向应用的协议。

17

第四章 远程压力监测系统调试

4.1 调试过程

1 下位机调试

下位机的调试主要测试传感器能否测出准确的压力值。连接好硬件电路，烧录单片

机程序，使压力值能在lcd1602显示屏上显示出来，运行程序。用重量为133g的手作

为测试重物，得出结果如下图4.1。

图4.1 传感器测试

上图表示能准测出压力值。

2 上位机调试

上位机的调试主要是测试输出的压力值能否在labview显示出来并且实现压力的状

态监控，方法是不接蓝牙无线模块，直接用ttl转usb接口连接下位机，测试能否在上

位机正确显示压力值及其压力状态，得出结果如下图4.2 - 4.4。

18

图4.2 超压结果图4.3 正常压力结果

图4.4 欠压结果

测试结果表明上位机可以显示压力值及其压力状态。

3 无线通信调试

无线通信调试主要测试蓝牙通信能否实现无线传输数据，方法是用ttl转usb接口

连接一蓝牙模块，在10米左右将蓝牙模块的从机的rx引脚与rd引脚短接，上电后用

串口调试助手测试能否自行收发，测试结果如图4.5所示。

19

图4.5 蓝牙无线通讯调试

测试结果表明蓝牙无线模块能够实现自行收发，则无线通信模块正常。

4.2 调试结果

系统能够远程的监测到小数点后两位的压力值，并且能够监测不同压力状态的情

况，测量系统响应正常，压力监测系统响应正常。

结论

本文首先介绍了远程压力技术和虚拟机技术的相关概念、组成，分析了远程压力监

测技术的优点和重要性，最后运用单片机对压力信号采集处理，并且通过蓝牙模块实现

远程通讯在上位机的labview开发环境显示出实时的压力值以及压力状态，用通俗易懂

的C语言写下位机程序。整个系统有以下优点：

1 采用双孔悬臂平行梁应变式压力传感器和24位高精度AD转换芯片，使得测量的压力

值精确，系统稳定。

2 针对压力采集测试系统设计出了一个虚拟仪器平台，该平台通过装载VISA库函数可

以简单实现采集到串口发送来的数据，并且通LabVIEW内部的数据分析处理功能，对采

集到的压力值进行实时显示与监测的功能。

3 采用蓝牙作为无线通信模块，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等特点，

只需少许的外围原件就能实现强大的功能。

致谢

经过几个月的努力，我终于在谢老师的精心指导和努力下完成了这个毕业设计。在

做毕业设计的过程中，上位机的开发环境LabVIEW是我之前没有接触过的，虽然以前接

触过单片机，可是实际运用到实际情况中也会出现很多问题，这也让我体会到实践出真

知这个道理，认识到自身的不足，也意识到了学习能力的重要性。感谢谢老师的指导，

在做设计和写论文的时候给了我许多的有价值的建议和指导帮助。这次毕业设计的结束

只是表示学生生涯的结束，并不是学习生涯的结束，在以后的人生道路上我将铭记在大

学生涯老师们对我的指导和教育，做到活到老学到老，在新的生活中学习做人做事。在

此，我再一次感谢所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友！衷心的感谢在百忙

参考文献

[1]梅 烨.tc35在远程压力监控系统的应用.自动化仪表,2006(27):59-62

[2]林延畅等.基于at89c2051单片机压力传感与检测系统.电子测量技术, 2003(3):44-45

[3]易驰等.基于LabVIEW的温度压力采集系统的设计.软件天地,2013(32):5-8

[4]张凯华等.LabVIEW的鞋垫式足底压力检测系统的设计与实现.技术与应用,2009(3):31-33

[5]张小兵等.基于LabVIEW的压力采集虚拟仪器系统.火炮发射与控制学报,2005(1):61-46

[6]陈超等.基于LabVIEW压力试验机测试系统的设计与实现.包装工程2008(29):91-93

[7]陈敏锐等.一种单片机的压力检测系统.应用科技

[8]郭天翔.51单片机c语言教程,电子工业出版社,2011

[9]王 磊等.精通LabVIEW8.X.电子工业出版社，2008

[10]张毅刚等. 单片机原理及应用.高等教育出版社，2010

[11]彭庆华.虚拟仪器软件labview的串行口通信编程[J].自动化仪表，2002(3):31-33

[12]吕景辉等.基于LabVIEW的集成电路测试系统的设计与实现[J].船电技术，2010(12)

[13]胡 蓉等. LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战[M].人民邮电出版社,2010

[14]高 亚等. Labview与stc89c54串口通信实现.电子技术,2010(3):29

[15]陈 诚.基于labview的单片机串口通信设计[J].现代计算机，2009:31-33

23

附录1 单片机程序

(1)头文件:

#ifndef __weight_H_

#define __weight_H_

#include

#include //IO设置

sbit HX711_DOUT=P2^0;

sbit HX711_SCK=P2^1;

void Delay__hx711_us(void);

unsigned long HX711_Read(void);

#endif

(2) AD转换器驱动程序:

#include"weight.h"

void Delay__hx711_us(void)

{

_nop_();

_nop_();

}

//****************************************************

//读取HX711

//****************************************************

unsigned long HX711_Read(void) //增益128

{

unsigned long count;

count++;

}

HX711_SCK=1;

Delay__hx711_us();

HX711_SCK=0;

return(count);

}

(3)主程序：

#include"weight.h"

unsigned long HX711_Buffer = 0;

unsigned int Weight_Shiwu = 0;

//****************************************************

//称重

//****************************************************

void Get_Weight()

{

HX711_Buffer = HX711_Read();

HX711_Buffer = HX711_Buffer/100;

Weight_Shiwu = HX711_Buffer; //获取实物的AD采样数值。

void Uart_Init(void) //串口初始化

{

//设置定时器1的工作方式为方式2

TMOD=0x20;

//设定定时器1的初值，使串口通讯的波特率为9600bps

TH1=0xfd; TL1=0xfd;

SCON=0x50;

PCON=0x00;

ES=1;EA=1;

TR1=1;

}

void main()

{

uint shiwu;

uchar shiwu_highbyte,shiwu_lowbyte;

Uart_Init();

附录2 Labview程序

27