【正文】 .................................................... 21 第五節(jié) 總體電 路 .................................................................................................. 21 第六節(jié) 本章小結(jié) .................................................................................................. 22 第三章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .............................................................................. 23 第一節(jié) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概述 .............................................................................. 23 第二節(jié) 匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)比較 ..................................... 24 第三節(jié) 主要模塊程序 .......................................................................................... 25 一、 主程序 ........................................................................................................ 25 二、 主要子程序模塊 ........................................................................................ 27 第四節(jié) 本章小結(jié) .................................................................................................. 30 第四章 系統(tǒng)的調(diào)試 .................................................................................................... 31 第一節(jié) 硬件模塊的測(cè)試 ...................................................................................... 31 一、 電源模塊的測(cè)試 ........................................................................................ 31 二、 氣壓監(jiān)測(cè)模塊的測(cè)試 ................................................................................ 32 三、 單片機(jī)及 LCD1602 模塊 .......................................................................... 33 第二節(jié) 軟件部分的測(cè)試 ...................................................................................... 34 第三節(jié) 本章小結(jié) .................................................................................................. 36 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 37 致 謝 .......................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 39 附 錄 .......................................................................................................................... 40 一、英文原文 ...................................................................................................... 40 二、英文翻譯 ...................................................................................................... 47 三、 工程設(shè)計(jì)圖紙 .............................................................................................. 54 四、源程序： ...................................................................................................... 55 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 氣壓是作用在單位面積 上的大氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)證明了它的存在。氣壓的國(guó)際制單位是帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是 Pa。最古老的氣壓測(cè)量方法有水銀柱氣壓計(jì)和無(wú)液氣壓計(jì)。但是這兩種氣壓計(jì)往往體積比較大不利于攜帶，還具有對(duì)氣壓測(cè)量時(shí)無(wú)法直觀的讀出其大小、不能將氣壓值送入數(shù)字電路進(jìn)行處理、測(cè)量精度差、容易受環(huán)境影響的缺點(diǎn)。所以它們都不能應(yīng)對(duì)二十一世紀(jì)這個(gè)信息技術(shù)高度發(fā)展的時(shí)代，因此對(duì)數(shù)字式氣壓計(jì)的研究和設(shè)計(jì)有了十分實(shí)際的意義。隨著微電子制造技術(shù)的發(fā)展，誕生了數(shù)字化、小型化的氣壓傳感芯 片。而單片機(jī)的大面積普及應(yīng)用，更使得我們?cè)O(shè)計(jì)基于單片機(jī)的小型化數(shù)字式便攜式氣壓計(jì)成為可能。數(shù)字式的小型化氣壓計(jì)將使得各個(gè)領(lǐng)域?qū)鈮旱臏y(cè)量更加方便和直觀。 在工業(yè)領(lǐng)域，氣壓傳動(dòng)控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用氣壓完成傳遞能量的過(guò)程。因?yàn)闅鈮簜鲃?dòng)控制方式的靈活性和便捷性，氣壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。氣壓傳動(dòng)是研究以有壓流體為能源介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械和自動(dòng)控制的學(xué)科。氣壓傳動(dòng)利用這種元件來(lái)組成所需要的各種控制回路，再由若干回路有機(jī)組合成為完成一定控制功能的傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制 【 1】 。 數(shù)字式的氣壓計(jì)能直接接入工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有很大幫助。 地球表面上的風(fēng)、云、雨、雪等萬(wàn)千氣象都跟大氣運(yùn)動(dòng)有緊密的關(guān)系，而造成大氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源就是大氣壓分布的不平衡和氣壓分布的經(jīng)常變化。由于地球表面不同地方在太陽(yáng)照射下受熱情況不同，各地的空氣溫度就有較大差別。在同一水平面上，如果氣壓分布不均勻，空氣就要從高氣壓地區(qū)向低氣壓地區(qū)流動(dòng)。因此某地區(qū)的氣壓高，該地區(qū)的空氣就在水平方向上向周圍地區(qū)流出。高氣壓地區(qū)上方的空氣就要下降。由于大氣壓隨高度的減小而增大，所以高處空氣下降時(shí)，它所受到的壓強(qiáng)增大， 它的體積減小，溫度升高，空氣中的凝結(jié)物就蒸發(fā)消散。所以，高氣壓中心地區(qū)不利于云雨的形成，常常是晴天。如果某地區(qū)的氣壓低，周圍地區(qū)的空氣就在水平方向上向該地區(qū)流入，結(jié)果使該地區(qū)的空氣上升，上升的空氣因所受的壓強(qiáng)減小而膨脹，溫度降低，空氣中的水汽凝結(jié)，所以，低氣壓中心地區(qū)常常是陰雨天 【 2】。由于氣壓跟天氣有密切的關(guān)系，所以各氣象哨所每天都按統(tǒng)一規(guī)定的時(shí)刻觀測(cè)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?，?bào)告給氣象中心，作為天氣預(yù)報(bào)的依據(jù)之一。 另外，隨著改革開放特別是近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的中國(guó)家庭購(gòu)買了重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 小轎車，我國(guó)正加快步入汽車社會(huì) ，而輪胎安全是影響汽車安全性能的一個(gè)重要因數(shù)，輪胎的爆胎由于其具有不可預(yù)測(cè)性和不可控制的特點(diǎn)而成為突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，極大地威脅著汽車的行駛安全。為了保證汽車安全、平穩(wěn)地行駛，適當(dāng)?shù)妮喬コ錃鈮毫κ潜仨毜?。在汽車的行駛中，如果胎壓過(guò)高則會(huì)使得輪胎及輪胎圈容易受到不平地面的沖擊而變形，甚至?xí)?dǎo)致爆胎；胎壓過(guò)低會(huì)導(dǎo)致輪胎不正常磨損、輪胎內(nèi)部損傷和輪胎溫度升高從而導(dǎo)致爆胎 【 3】 ?，F(xiàn)在，對(duì)行駛中的汽車的胎壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)越來(lái)越受到廣大車主的關(guān)注。由此可見(jiàn)，氣壓計(jì)的應(yīng)用十分寬廣 ,它 和我們的生活生產(chǎn)息息相關(guān)。 本論文共分為四章： 第一章，系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)，介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和原理，給出了系統(tǒng)的總體方案，選定了方案所用的各個(gè)器件。 第二章，系統(tǒng)的硬件部分，介紹了所用到的芯片的性能以及使用方法，詳細(xì)地設(shè)計(jì)了各個(gè)功能模塊的電路圖，并給出了系統(tǒng)的總體硬件設(shè)計(jì)電路圖。 第三章，軟件部分的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的框架下，構(gòu)思了軟件部分設(shè)計(jì)的流程方案，并繪出流程圖；完成了系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)。 第四章，系統(tǒng)的調(diào)試，測(cè)試系統(tǒng)硬件各個(gè)功能模塊并對(duì)遇到的問(wèn)題進(jìn)行修改，最后順利通過(guò)了測(cè)試 。測(cè)試 系統(tǒng)的軟件部分，對(duì)遇到的問(wèn)題進(jìn)行修改，通過(guò)測(cè)試。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第一章 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 整體設(shè)計(jì)思想及系統(tǒng)原理 本設(shè)計(jì)主要的功能是整個(gè)電路能夠完成測(cè)量并顯示出被測(cè)環(huán)境的絕對(duì)氣壓值。設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、復(fù)雜度、整體造價(jià)及調(diào)試時(shí)的難易程度和系統(tǒng)軟件的復(fù)雜程度等因數(shù)。各個(gè)模塊之間沒(méi)有復(fù)雜的信號(hào)傳輸，彼此之間的電磁干擾小，在不同的溫度下能正常工作且具有溫度補(bǔ)償能力 【 4】 。本系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心，主要運(yùn)用了 STC89C52 單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器和 P0 接口及部分 P2 接口。在MPX4115A 氣壓傳感芯片輸出的模擬電壓經(jīng)過(guò)以 LM331V/F 轉(zhuǎn)換芯片為核心的電路轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號(hào)后，利用 STC89C52 單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器在單位時(shí)間內(nèi)獲得脈沖數(shù)值，經(jīng)過(guò) C 語(yǔ)言程序計(jì)算出相應(yīng)的氣壓值并經(jīng)過(guò) STC89C52 單片機(jī)的P0 接口輸出到 LCD1602 液晶顯示屏顯示出來(lái)。 LCD1602 液晶顯示屏的控制由STC89C52 單片機(jī) 、 、 來(lái)實(shí)現(xiàn)。從而達(dá)到課題的功能和要求。 本設(shè)計(jì)達(dá)到了實(shí)時(shí)顯示被測(cè)環(huán)境的絕對(duì)壓值的功能，具有便于攜帶、體積小、功耗低、經(jīng)濟(jì)性好、成本較低、良好的環(huán)境適應(yīng)能 力和抗干擾能力強(qiáng)和一定溫度補(bǔ)償能力等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)充分利用了微機(jī)械加工技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展成果。隨著微機(jī)械加工技術(shù)的新興發(fā)展和微電子技術(shù)的日益成熟，各種基于 MEMS（微型機(jī)電系統(tǒng)，Micro ElectroMechanical System）技術(shù)的元器件應(yīng)運(yùn)而生，他們有著體積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗低、可靠性和工作效率高的特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、小型化和批量生產(chǎn)，目前已經(jīng)在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用 【 5】 。本系統(tǒng)選用的氣壓傳感器是 Motorola 公司生產(chǎn)的新型 MEMS 器件 MPX4115A 單片集成硅壓力傳感器。 第二節(jié) 實(shí)現(xiàn)方案 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為主控芯片，通過(guò)模擬氣壓傳感芯片采集氣壓數(shù)據(jù)輸出相應(yīng)的模擬電壓，該電壓經(jīng)過(guò) V/F 轉(zhuǎn)換電路得到具有一定頻率的數(shù)字脈沖信號(hào)，該頻率與輸入的電壓成一定關(guān)系，將脈沖信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理，將處理的結(jié)果送顯示器顯示。本設(shè)計(jì)的工作原理流程圖如圖 所示 。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 模 擬 電 壓（ 對(duì) 應(yīng) 于 氣 壓 值 ）V / F 轉(zhuǎn) 換 單 片 機(jī) 處 理 L C D 顯 示 圖 系統(tǒng)工作原理流程圖 上面介紹了本設(shè)計(jì)的工作原理流程圖，如圖 是系統(tǒng)的原理框圖。這是系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，從圖中可以看出硬件電路的基本架構(gòu)。電源電路為 其它電路提供工作電源，氣壓傳感芯片、 V/F 轉(zhuǎn)換芯片、單片機(jī)、 LCD 顯示屏將按圖 所示的流程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。 氣 壓 傳 感芯 片V / F 轉(zhuǎn) 換 芯片單 片 機(jī)L C D 顯 示 屏電源電路 圖 系統(tǒng)原理框圖 第三節(jié) 元件選取 一、 單片機(jī)的選型 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，單片機(jī)的反戰(zhàn)非常迅速。就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠家已投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有幾十個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。其中有 Motorola公司