【正文】 因數(shù)，輪胎的爆胎由于其具有不可預(yù)測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。由此可見，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)。 第四章，系統(tǒng)的調(diào)試，測試系統(tǒng)硬件各個功能模塊并對遇到的問題進(jìn)行修改，最后順利通過了測試 。各個模塊之間沒有復(fù)雜的信號傳輸，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】 。從而達(dá)到課題的功能和要求。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。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)。其中有 Motorola公司的 680 6802。然而，其價格比較昂貴且采用 TPFQ貼片封裝，不利于焊接，需要制作成 PCB 板，但這將大大增加了成本和開發(fā)周期 【 7】 。由于其先進(jìn)的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間， ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1 MIPS/MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 二、 氣壓傳感器 氣壓傳感器對于數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，需要綜合實(shí)際的需求和各類氣壓傳感器的性能參數(shù)加以選擇。 ④ 測量的是否是絕對氣壓值 絕對氣壓值對應(yīng)的即是實(shí)際的氣壓值，顯然要實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計(jì)需要測量絕對氣壓值的氣壓傳感器。這個傳感器結(jié)合了高級的微電機(jī)技術(shù)，薄膜鍍金屬技術(shù)。而且，可以產(chǎn)生與所加氣壓成線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓。本系統(tǒng)采用一種電壓 /頻率（ V/F）轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)模擬電壓的數(shù)字化處理。 LM331 是一款高精度電壓 /頻率轉(zhuǎn)換芯片，它具有以下特點(diǎn)： ① 最大非線性誤差為 %。50ppm/℃ 。 ② 液晶 LCD1602 顯示屏， LCD1602 是一款比較通用的字符液晶顯示屏，能顯重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 示字符和數(shù)字等信息，但不能顯示圖畫，其具有價格低廉、操作方便、功耗低、編程簡單的特點(diǎn)。 五、 三端穩(wěn)壓器 由于在本設(shè)計(jì)中 LM331 需要 +15V 的工作電源，但是單片機(jī)、 MPX4115A 和LCD1602 等其他元件的工作電源為 +5V，所以，為了滿足整個系統(tǒng)的正常工作的需要，我們還需要設(shè)計(jì)專門的電源電路。本章還討論了系統(tǒng)各元件的介紹及選取。單片機(jī)的發(fā)展歷史大概可以分為四個階段。在本系統(tǒng)中，就是利用了他的這一特點(diǎn)，來做氣壓檢測儀表。它們通過一條總線連接在一起。 ３ .程序存儲器（ ROM/EPROM） 用來存儲程序， 8031 無此部件； 8051 為 4KBROM； 8751 則為 4KBEPROM。在單片機(jī)的應(yīng)用中，往往需要精確的定時，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行技術(shù)，因而需要在單片機(jī)的內(nèi)部設(shè)置定時器 /計(jì)數(shù)器部件。 ８ .特殊功能寄存器（ SFR） 特殊功能寄存器共有 21 個，用于 CPU 對片內(nèi)外各功能部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。 圖 STC89C52 封裝引腳圖 三、 89C52 單片機(jī)引腳功能 1． 主電源及時鐘引腳 此類引腳包括電源引腳 Vcc、 Vss、時鐘引腳 XTAL XTAL2。 ④ XTAL2（ 18 腳）在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸出端。當(dāng) Vcc 下降到低于規(guī)定值，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（ 5177。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的 1/6。此輸出為單片內(nèi)訪問外部程序存儲器的讀選通信號。 ⑨ EA/VPP（ 31 腳）： EA 功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。 ② P1（ ~）是一個 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口（作為輸入時，口鎖存器置 1），帶有內(nèi)部上拉電阻，可帶 4 個 LSTTL 負(fù)載。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用了按鍵復(fù)位方式，復(fù)位電路圖如圖 所示。 30pFC230pFC312Y112MGNDXTAL2XTAL1 圖 單片機(jī)外部時鐘電路圖 六、 單片機(jī)電路圖 單片機(jī)部分電路圖如圖 所示 。 MPX4115A 的工作溫度適應(yīng)條件很寬，工作電壓為 5V 直流電壓，工作功率35mW，它把壓感單元、溫度補(bǔ)償單元、雅典放大電路、模擬信號輸出單元等集中在一個芯片上，可以方便使用。 NC（ 6 腳）：空引腳，用于芯片內(nèi)部連接，懸空不適用。此引腳可接一固定電阻串聯(lián)一個可變電阻器的組合，用于調(diào)整轉(zhuǎn)換增益。 R/C（ 5 腳）：組容網(wǎng)絡(luò)引腳。需要進(jìn)行 V/F 轉(zhuǎn)換的電壓經(jīng)過低通濾波后由此引腳輸入。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 氣壓檢測部分電路圖 第 三 節(jié) 液晶顯示電路 一、 液晶顯示屏介紹 在單片機(jī)系統(tǒng)中，輸出設(shè)備是用來向用戶提供信息的，常見的如數(shù)碼管。一般前一種稱為字符型 LCD，后一種稱為點(diǎn)陣型 LCD，字符型的只能顯示 ASCII 碼符號的字形（一般用 57 點(diǎn)陣來顯示一個字符），而點(diǎn)陣型 LCD 還可以顯示圖形。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。當(dāng)RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 三、 LCD1602 的控制 一般來說，可使用單片機(jī)的其中一個 PORT 端口來接 LCD 的 8 個雙向數(shù)據(jù)口（ D0～ D7），再使用另一個 PORT 端口的其中三位（如低三位）來接 LCD 的三個控制線（即 RS、 RW 和 E）。由于數(shù)據(jù)口（ D0～ D7）是雙向的，為了分清數(shù)據(jù)是單片機(jī)傳給 LCD（寫），還是 LCD 傳給單片機(jī)（讀），在 LCD 端設(shè)置了一個位來描述數(shù)據(jù)的走向，這一位就是 LCD 的第 5 腳（即 R/W 端）。一般 LCD 在接到一條指令到完成它需要約 40us～ 的時間，所以在寫或讀 LCD 之前要看一下它是否忙。 ② 數(shù)據(jù)讀操作 ——輸入： RS= R/W=l、 E 由高變低，輸出： D0~D7 的數(shù)據(jù)。 圖 LCD1602 部分電路圖 第 四 節(jié) 電源電路 一、 78L05 的介紹 78L05 是一種固定電壓 (5V)三端集成穩(wěn)壓器，其適 用于很多應(yīng)用場合。其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別適用于過載的情況，當(dāng)用于替代傳統(tǒng)的齊納二極管 電阻組的時候 ,其輸出阻抗得到有效的改善 ,其偏置電流大大減少。 圖 78L05 封裝及引腳圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 各引腳功能說明如下： Vout(1 腳 )： +5V 固定電壓輸出腳。 圖 電源電路部分圖 第 五 節(jié) 總體電路 綜合以上各個電路得到本系統(tǒng)的電路原理圖如圖 所示 。各個電路模塊工作原理以及控制模式的節(jié)講述，為后續(xù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件部分指明了思路。 開 始設(shè) 置 定 時 器 0設(shè) 置 定 時 器 1W h i l e ( 1 ) 。 F l a g = 0 。各個模塊分別完成LCD1602 顯示器的初始化、延時、寫數(shù)據(jù)到 LCD160寫命令道 LCD160顯示等功能。但是不同的 CPU 其匯編語言可能有所差異，所以不易于移植。用 C 語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，可以大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而開發(fā)出大規(guī)模、高性能的應(yīng)用系統(tǒng) 【 16】 。源程序的可讀性和可維護(hù)性都很好。 ⑥ C 語言提供 auto、 static、 flash 等存儲類型，針對單片機(jī)的程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間及 EPROM 空間自動為變量合理地分配空間，而且 C 語言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性。 正由于 C 語言在系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，這次設(shè)計(jì)的所有程序設(shè)計(jì)都將采用 C 語言編寫 【 6】 。 lcd_init()函數(shù)將在后面介紹。 初始化單片機(jī)、定時器工作方式的設(shè)定。 MCS51 芯片有 T0 和 T1 兩個輸入引腳，分別是這兩個計(jì)數(shù)器的技術(shù)輸入端。特殊功能寄存器 TCON 的 TR 位控制 T0、 T1 的啟動和停止計(jì)數(shù)， 1 為啟動 0 為停止 【 13】 。 TL0=0。//啟動定時器 1 TR0=1。//總中斷允許 本系統(tǒng)的核心思想是通過計(jì)數(shù)器在單位時間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的脈沖信號頻率來計(jì)算出氣重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 壓值。在程序中 P 的計(jì)算有以下語句來完成： fo=T0count*65536+TH0*256+TL0。程序如下： for(i=0。 while(fo/10) //計(jì)算每一位數(shù)值緩沖區(qū) {temp[i]=fo%10。 for(i=0。 Pa=Pa/10。i6。)。 display_char(8,1,dispbuf[1]+39。.39。)。編寫 LCD1602 的初始化程序時必須嚴(yán)格按照其數(shù)據(jù)手冊的格式來完成。本程序 LCD1602 的初始化過程及程序如下： 延時 15mS 寫指令 38H 不檢測忙信號 延時 5mS 寫指令 38H 不檢測忙信號 延時 5mS 寫指令 38H 不檢測忙信號 以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號 寫指令 38H 顯示模式設(shè)置 寫指令 08H 顯示關(guān) 閉 寫指令 01H 顯示清屏 寫指令 06H 顯示光標(biāo)移動設(shè)置 寫指令 0CH 顯示開及光標(biāo) void lcd_init(void) { LCD_E=0。 //開顯示，關(guān)光標(biāo)，字符不閃爍 WriteCommandLcd(0x06)。下面將分別介紹這幾個模塊的設(shè)計(jì)。//短暫延時，代替檢測忙狀態(tài) LCD_E=1。 LCD_DATA=wdata。//短暫延時，代替檢測忙狀態(tài) LCD_E=0。 } 函數(shù)名稱： display_char 函數(shù)參數(shù)： x(unsigned char 型 ),y(unsigned char 型 ),dat(unsigned char 型 ) 出口參數(shù)：無 功能描述：在具體位置顯示單個字符， x是列號， y 是行號 void display_char(unsigned char x,un。 x+=0x80。//短暫延時，代 替檢測忙狀態(tài) LCD_E=1。//短暫延時，代替檢測忙狀態(tài) LCD_E=0。 LCD_DATA=wdata。//顯示清 屏 WriteCommandLcd(0x90)。//顯示模式設(shè)置 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 WriteCommandLcd(0x08)。此外還需要注意一點(diǎn)，由于 RS、 R/W 和 E 每個量的輸入都要耗費(fèi)時間，所以在單片機(jī)控制 LCD 的程序操作中，需要加上一定延時時間，一般加幾個 NOP 空指令就應(yīng)該可以了，也可以用一個延時子函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，在這里就是采用后者。要讓 LCD1602 能正常工作還需要為其編寫初始化程序來驅(qū)動它。 display_char(10,1,dispbuf[0]+39。)。039。//將數(shù)值緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)存入顯示緩沖區(qū) } 在數(shù)據(jù)被寫入后通過調(diào)用 display_char()函數(shù)在 LCD1602 上顯示出來程序如下： display_char(6,1,dispbuf[3]+39。} temp[i]=Pa。i++)//循環(huán)六次 {dispbuf[i]=temp[i]。 i++。i++)//循環(huán)八次 {temp[i]=0。 氣壓值被測出來后，單片機(jī)控制 LCD1602 顯示出脈沖信號的頻率和氣壓值。電壓 Vin 和輸出脈沖 FO 的頻率 fo 的轉(zhuǎn)換關(guān)系滿足 Fo KVin? (33) / ( 2 .0 9 1 )K R s R R t C t? ? ? ?, 23Rs R R?? 由此可得 20 / 20xx 9P fo?? (34) 電路中， Rt、 Ct 和 RL的典型值分別為 、 和 100k?， Rs 由一個定值電阻 R2 和一個可變電路 R3 串聯(lián)組成，其中， R2 為 22k?， R3 的最大阻值為 12k?，通過可變電阻 R3 調(diào)節(jié) Rs 的阻值可以實(shí)現(xiàn)對電路轉(zhuǎn)換增益的調(diào)整。//定時器 0 使能 ET1=1。//初始化定時器 1 值 TL1=(6553650000)%256。定時 /計(jì)數(shù)器的設(shè)定如下： TMOD=0x15。 MCS51 的定時器 /計(jì)數(shù)器具有 4 種工作方式（方式 0、方式 方式 方式 3）。兩個定時 /計(jì)數(shù)器都具有定時器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式。 delay(100)。下面介紹主程序重要語句 在使用 LCD1602 之前需要先初始化 LCD1602， LCD1602 的初始化是由編寫的lcd_init()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，另外在初始化 LCD1602 時，每次寫數(shù)據(jù)都需要一定時間的延時，這個是它自身決定的。并且 C 編譯器能自動生成一些硬件的