【正文】 基于單片機(jī)的數(shù)字式大氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)[摘要]數(shù)字式大氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測氣壓，直接變換為容易檢測、傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘枺缓笤俳?jīng)過后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的一種設(shè)備。本設(shè)計(jì)介紹了一種基于氣壓傳感器 MPX4115 的精密數(shù)字大氣壓計(jì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)顯示設(shè)備。該設(shè)計(jì)主要通過氣壓傳感器 MPX4115 獲得與大氣壓相對應(yīng)的模擬電壓值,并經(jīng)過電壓/頻率(V/F)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過單片機(jī)接收該脈沖信號，得到單位時(shí)間內(nèi)獲得的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計(jì)算出所對應(yīng)的實(shí)際氣壓值，最后在單片機(jī)的控制下由液晶顯示電路顯示出實(shí)際氣壓值。[關(guān)鍵詞] 單片機(jī)；氣壓傳感器；V/F 轉(zhuǎn)換器；液晶顯示Based on singlechip digital pressure gauge designAbstract: Digital barometer is the use of a pressure sensitive element to be tested directly converted to pressure, easy detection, transmission of the current or voltage signal, and then after a followup circuit processing and realtime display of a device. This design introduced one kind based on the pressure sensor MPX4115 precision digital pressure gauge system real time display device. This design mainly through the pressure sensor MPX4115obtained with atmospheric pressure corresponding to the analog voltage value, and through the voltage / frequency ( V/F ) converting module converts the digital pulse, through the MCU receives the pulse signal, to receive the unit time gaining the pulse number, according to the voltage and frequency of the linear relationship to calculate the corresponding the actual pressure value, the last under the control of singlechip microputer is posed of a liquid crystal display circuit displays the actual pressure value.Key words: Single chip microputer, Pressure sensor, V/F converter, Liquid crystal display基于單片機(jī)的數(shù)字式大氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)1 緒論 ....................................................1 課題原理和背景 ..........................................1 技術(shù)概況及發(fā)展趨勢 ......................................1 傳感器的技術(shù)性能 ......................................1 傳感器的發(fā)展趨勢 ......................................2 數(shù)字式大氣壓計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義 ..............................22 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ............................................2 整體設(shè)計(jì)思想 ............................................2 系統(tǒng)總體框圖 ............................................3 系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計(jì)思想 ................................33 硬件電路設(shè)計(jì) ............................................4 數(shù)據(jù)采集模塊 ............................................4 數(shù)據(jù)采集模塊的芯片選擇 ................................4 數(shù)據(jù)采集模塊的原理圖 ..................................4 氣壓傳感器 MPX4115 的原理 ..............................5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 ............................................6 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片選擇 ......................................6 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路部分電路原理圖 ............................6 LM331 的結(jié)構(gòu) ..........................................7 數(shù)據(jù)處理模塊 ............................................8 數(shù)據(jù)處理模塊的芯片選擇 ................................8 數(shù)據(jù)處理模塊電路的原理圖 ..............................8 STC89C52 引腳及功能 ...................................9 單片機(jī)中斷技術(shù) .......................................10 單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 ...................................11 數(shù)據(jù)顯示模塊 ...........................................12 顯示模塊的芯片選擇 ...................................12 LCD1602 介紹 .........................................13 電源電路模塊 ...........................................14 電源模塊的芯片選擇 ...................................14 芯片 78L05 原理 ......................................14 總體電路及電路原理圖 ...................................15 氣壓傳感器電路和 V/F 轉(zhuǎn)換電路的原理 ...................15 單片機(jī)及顯示電路的原理 ................................16 總體電路原理圖 .......................................174 軟件設(shè)計(jì) ...............................................17 用 C 語言開發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢 ...............................17 如何由頻率計(jì)算出氣壓值 .................................18 程序流程圖 .............................................185 仿真與調(diào)試 .............................................19 KEIL軟件介紹 ............................................19 PROTUES軟件介紹 ..........................................20 PROTEUS amp。 KEIL調(diào)試仿真 ....................................20 調(diào)試的步驟及方法 .....................................20 程序仿真 .............................................21 總電路仿真 ...........................................216 設(shè)計(jì)總結(jié)及體會 .........................................22參考文獻(xiàn) ..................................................23附錄 A 程序代碼 .........................................24附錄 B 硬件實(shí) 物圖 .......................................291 緒論 課題原理和背景數(shù)字式大氣壓計(jì)：是利用壓敏元件將待測氣壓直接變換為容易檢測、傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘?，然后再?jīng)過后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的一種設(shè)備。它是一種測量大氣壓的裝置，一般把作用于單位面積上空氣柱的重量稱為大氣壓力，簡稱氣壓。氣象學(xué)研究表明，在空間垂直方向上氣壓隨高度增加而降低，這種變化的幅度在近表面和高空時(shí)又有所不同，近地表時(shí)氣壓隨高度增加而降低的幅度最大，越到高空這種變化越緩慢。氣壓還會受空氣中的氣流影響，若空氣中有下降氣流，氣壓會增加；若空氣中有上升氣流，氣壓會減小。隨著科技的發(fā)展，氣壓測量技術(shù)不僅在科研、工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，也廣泛的運(yùn)用到了民用領(lǐng)域。特別是微電子制造技術(shù)的進(jìn)步，更促使氣壓計(jì)趨向于向數(shù)字化、小型化、無線化發(fā)展。數(shù)字化和無線化氣壓計(jì)的出現(xiàn)使得各個(gè)領(lǐng)域?qū)鈮旱臏y量更為便捷和直觀。本文介紹基于氣壓傳感器 MPX4115 的精密數(shù)字式大氣壓計(jì)系統(tǒng)的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法。通過氣壓傳感器 MPX4115 獲得與待測氣壓相對的模擬電壓值，并經(jīng)過電壓/頻率（V/F）轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過單片機(jī)接收該脈沖信號，得到單位時(shí)間內(nèi)獲得的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計(jì)算出所對應(yīng)的實(shí)際氣壓值，最后在單片機(jī)的控制下由液晶顯示電路顯示出實(shí)際氣壓值。以 C語言為開發(fā)工具，進(jìn)行了設(shè)計(jì)和編碼?？傮w目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性 。]1[ 技術(shù)概況及發(fā)展趨勢基于傳感器在本設(shè)計(jì)中的重要作用，下面詳細(xì)地介紹一下傳感器目前的技術(shù)性能以及發(fā)展趨勢。 傳感器的技術(shù)性能差動技術(shù)：差動技術(shù)是傳感器中普遍采用的技術(shù)。它的應(yīng)用可顯著地減小溫度變化、電源波動、外界干擾等對傳感器精度的影響，抵消了共模誤差，減小非線性誤差等。不少傳感器由于采用了差動技術(shù)，還可使靈敏度增大。 平均技術(shù)：在傳感器中普遍采用平均技術(shù)可產(chǎn)生平均效應(yīng)，其原理是利用若干個(gè)傳感單元同時(shí)感受被測量，其輸出則是這些單元輸出的平均值，若將每個(gè)單元可能帶來的誤差均可看作隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，總的誤差將減小?？梢?，在傳感器中利用平均技術(shù)不僅可使傳感器誤差減小，且可增大信號量，即增大傳感器靈敏度。補(bǔ)償與修正技術(shù)：補(bǔ)償與修正技術(shù)在傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。這種技術(shù)的運(yùn)用大致是針對下列兩種情況。一種是針對傳感器本身特性的，另一種是針對傳感器的工作條件或外界環(huán)境的。對于傳感器特性，可以找出誤差的變化規(guī)律，或者測出其大小和方向，采用適當(dāng)?shù)姆椒右匝a(bǔ)償或修正。針對傳感器工作條件或外界環(huán)境進(jìn)行誤差補(bǔ)償，也是提高傳感器精度的有力技術(shù)措施。不少傳感器對溫度敏感，由于溫度變化引起的誤差十分可觀。為了解決這個(gè)問題，必要時(shí)可以控制溫度，搞恒溫裝置，但往往費(fèi)用太高，或使用現(xiàn)場不允許。而在傳感器內(nèi)引入溫度誤差補(bǔ)償又常常是可行的。這時(shí)應(yīng)找出溫度對測量值影響的規(guī)律，然后引入溫度補(bǔ)償措施。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因有：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。為了提高傳感器性能的穩(wěn)定性，應(yīng)該對材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如結(jié)構(gòu)材料的時(shí)效處理、冰冷處理、永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理，電氣元件的老化篩選等 。]2[ 傳感器的發(fā)展趨勢傳感器的發(fā)展就如同其他產(chǎn)品的發(fā)展一樣，不僅取決于專業(yè)的技術(shù)水平、材料的使用，還取決于工藝等很多方面。傳感器集成化包括兩種定義，一是同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個(gè)傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來，排成 1 維的為線性傳感器，CCD 圖象傳感器就屬于這種情況。集成化的另一個(gè)定義是多功能一體化，即將傳感器與放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個(gè)器件。目前，各類集成化傳感器已有許多系列產(chǎn)品，有些已得到廣泛應(yīng)用。集成化已經(jīng)成為傳感器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著集成化技術(shù)的發(fā)展，各類混合集成和單片集成式壓力傳