【正文】 ................................... 30 氣壓傳感器的測試與調(diào)式 ............................................................................... 31 蜂鳴器的調(diào)試 ................................................................................................ 31 軟件程序修改與調(diào)試 ............................................................................................... 31 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) ................................................................................................................. 35 總結(jié) ....................................................................................................................................... 36 致謝 ....................................................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 38 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 選題背景 數(shù)字氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測 的 氣壓 值 直接變換為容易檢測、 易于 傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘?hào)，然后再經(jīng)過后續(xù) 的 電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示 的一種設(shè)備。相對(duì) 于普通的水銀氣壓計(jì)， 不僅 準(zhǔn)確易讀，而且方便 攜帶 。 數(shù)字氣壓計(jì)大量應(yīng)用在各種工礦企業(yè) 、 野外作業(yè) 、以及各 消費(fèi)類電子產(chǎn)品 等 中，需求極為廣泛。由于使用 胎壓計(jì) 有一定的參數(shù)要求 ， 所以 設(shè)計(jì)數(shù)字氣壓計(jì)時(shí)要仔細(xì)了解這些參數(shù)以防 由于 使用不當(dāng)而損壞 胎壓計(jì) 。因汽 車 輪 胎漏氣和爆炸西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 等原因造成的交通事故， 大 多 都 是 由輪胎的工作溫度過高或者不合理胎壓引起的 。 本課題設(shè)計(jì)充分利用了 BMP085 芯片的功能，它 不僅 滿足數(shù)字氣壓計(jì)采集、控制和數(shù)據(jù)處理的需要， 而且還可以 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力。眾多數(shù)字氣壓傳感器的出現(xiàn)使得多樣 化的數(shù)字化氣壓測量裝置、用品大量出現(xiàn)，并越來越普及，精度也越來越高。市場研究的預(yù)測表明，直接系統(tǒng)技術(shù)將成為主流技術(shù)。當(dāng)汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，通過報(bào)警來通知駕駛員，控制輪胎爆胎發(fā)生，以達(dá)到安全駕駛的目的。 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)市場調(diào)查表明，國內(nèi)輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品有推出，但都是技術(shù)性能不甚完善簡易系統(tǒng)產(chǎn)品，存在以下缺點(diǎn)： ① 系統(tǒng)工作壽命極短； ② 系統(tǒng)在低溫或高溫環(huán)境下失效； ③ 工作可靠性較差。 本課題的重點(diǎn)及難點(diǎn) 本課題的重點(diǎn)及難點(diǎn)就是對(duì)整體設(shè)計(jì)方案的選擇和各硬件模塊的選擇，具體表現(xiàn)為整個(gè)系統(tǒng)總共包含幾個(gè)模塊，對(duì)氣壓傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等的選擇，還有就是怎樣通過氣壓傳感器對(duì)氣壓信號(hào)的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動(dòng)獲取，以及進(jìn)行數(shù)字顯示等等。國際制單位：帕斯卡，簡稱帕，符號(hào)是 Pa。由于各國所用的重量和長度單位不同，因而氣壓單位也不統(tǒng)一，這不便于對(duì)全球的氣壓進(jìn)行比較分析。單個(gè)分子對(duì)容器壁的碰撞時(shí)間極短，作用是不連續(xù)的，但大量分子頻繁的碰撞器壁，對(duì)器壁的作用力是持續(xù)的、均勻的，這個(gè)壓力與器壁面積的比值就是壓強(qiáng)大小。一天中，氣壓有一個(gè)最高值、一個(gè)最低值，分別出現(xiàn)在 9～ 10 時(shí)和 15～ 16 時(shí)，還有一個(gè)次高值和一個(gè)次低值，分別出現(xiàn)在 21～ 22 時(shí)和 3～ 4 時(shí)。Hg)、毫巴 (mb)。 大氣壓強(qiáng) 隨高度升高而降低 在海拔 20xx 米范圍內(nèi) .海拔每升高 12m降低一個(gè) 毫米汞柱 。其中氣壓傳感器用來將被測氣壓轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；用Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號(hào)；以便用單片機(jī)接收該脈沖信號(hào)，并根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)得到 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(duì)應(yīng)的氣壓值，最后在單片機(jī)控制下由ＬＥＤ顯示出來。 壓力范圍： 300— 1100hPa（海拔 9000 米 — 500 米 ） 電源電壓： — （ VDDA） — （ VDDD） LCC8 封裝： 無鉛陶瓷載體封裝（ LCC） 尺 寸： ? 低功耗： 5μA 在標(biāo)準(zhǔn)模式 高精度： 低功耗模式下，分辨率為 （ 米 ） 高線性模式下，分辨率為 （ 米 ） 含溫度輸出 2I C 接口 溫度補(bǔ)償 無鉛，符合 RoHS 規(guī)范， MSL 1 反應(yīng)時(shí)間： 待機(jī)電流： 無需外部時(shí)鐘電路 圖 氣壓計(jì)結(jié)構(gòu) 被 測 氣 壓 氣 壓 傳 感 器 單 片 機(jī) LCD 顯 示 模 塊 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 設(shè)計(jì) 方案 方案一 采用單片機(jī)主控，通過壓力傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過含有 單片機(jī)的檢測系統(tǒng)檢測，將結(jié)果傳送到單片機(jī)控制的主控器，數(shù)據(jù)通過顯示器顯示。 圖 設(shè)計(jì)方案二 綜上所述，方案一電路雖然與方案二類似，都較方案 二 調(diào)整方便、可兼顧的指標(biāo)多，但方案一利用 PC 機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟件操作，在操作運(yùn)行復(fù)雜 ，并且性價(jià)較 低 ，因此 耗費(fèi)較大，所以在實(shí)際應(yīng)用中一般不用，所以我們選擇第二種方案。 測量前先為各功能模塊初始化，測量時(shí)被測氣壓由氣壓傳感器轉(zhuǎn)換為模擬的電壓輸出，此輸出信號(hào)不能直接交由單片機(jī)處理。 系統(tǒng)各功能模塊 初始化模塊 1） LCD1602 的初始化 1602 一般初始化（復(fù)位）過程 延時(shí) 15ms 寫指令 38H （不檢測忙信號(hào)） 延時(shí) 5ms 寫指令 38H （不檢測忙信號(hào)） 基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì) 初始化模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)碼顯示模塊 警報(bào)模塊 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 延時(shí) 5ms 寫指令 38H （不檢測忙信號(hào)） 以后每次寫指令、讀 寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號(hào) 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(dòng)設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 LCD1602 由程序?qū)崿F(xiàn)軟初始化，部分程序如下： void InitLcd()。 void conversion(long temp_data)。 //連續(xù)的讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù) 2）氣壓傳感器 的初始化 初始化 BMP085，單片機(jī)開機(jī)進(jìn)行自檢，檢查各硬件連接狀況，利用蜂 鳴器來判斷各個(gè)模塊狀況 。 ac4 = bmp085ReadInt(0xB0)。 b2 = bmp085ReadInt(0xB8)。 } 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù) 據(jù)處理模塊主要是對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集，并且對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，此處理過程主要是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初值定義以及相應(yīng)的移位處理，并且把處理好的數(shù)據(jù)送入相應(yīng)的緩沖 區(qū)，為后面的顯示模塊作好準(zhǔn)備。由于受條件所限，本次設(shè)計(jì)沒法控制氣壓，只能控制溫度，即當(dāng)傳感器測得溫度值大于 30 攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 綜合比較： arm系 列 雖然處理精度高，但相比較 MSP430 系列和 51 系類價(jià)格太高。它的性能卓越，絕對(duì)精度最低可以達(dá)到 ，并且耗電極低，只有 3181。 綜合考慮，我們選用第二種方案，即 BOCSH 公司的 BPM085。 方案二：采用 LCD1602， 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊， 內(nèi)含復(fù)位電路，具有對(duì)比度可調(diào)、微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等特點(diǎn)，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 綜合比較：使用無源蜂鳴器，考慮到板子上的線路布局，使用無源蜂鳴器，在電路上加入一個(gè) 8550 三級(jí)管，同樣可以使其更穩(wěn)定。進(jìn)行多次 A/D 轉(zhuǎn)換后，我們就可以采集到一脈沖序列的數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶，進(jìn)而達(dá)到了我們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部 包括一個(gè) 8 位 CPU， 128 個(gè)字節(jié) RAM， 21 個(gè)特殊功能寄存器， 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口， 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成有 4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 AT89S52是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流 。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。 RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX， MOVC 指令 時(shí) ALE 才起作用。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、晶振電路等組成。它的性能卓越，絕對(duì)精度最低可以達(dá)到 ，并且耗電極低，只有 3181。 其引腳分布圖如圖 所示： 圖 氣壓傳感器 BMP085 引腳分布 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 BMP085 主要特性 ? 壓力范圍： 300— 1100hPa（海拔 9000 米 .— 500 米） ? 電源電壓： — （ VDDA） — （ VDDD） ? LCC8 封裝： 無鉛陶瓷載體封裝（ LCC） ? 尺 寸： ? ? 低功耗： 5μA 在 標(biāo)準(zhǔn)模式 ? 高精度： 低功耗模式下，分辨率為 （ 米） 高線性模式下，分辨率為 （ 米） ? 含溫度輸出 2I C 接口 ? 溫度補(bǔ)償 MSL 1 ? 無鉛，符合 RoHS 規(guī)范， ? 反應(yīng)時(shí)間： ? 待機(jī)電流： ? 無需外部時(shí)鐘電路 BMP085 發(fā)送控制命令方式 MCU 對(duì) BMP085 發(fā)送控制命令的方式如圖 所示 。 寄 存器的值代表 BMP085 要進(jìn)行的測量方式。 1）發(fā)送模塊地址 +W（表示寫操作），如圖 中的 0xEE。 5）讀取測量值的高 8 位（ MSB）。每次通訊時(shí)的 Module address 都是一個(gè)固定的值，主要是為了符合 IIC 協(xié)議。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 BMP085 電路結(jié)構(gòu) BMP085 電路結(jié)構(gòu)圖如下圖 所示。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物圖 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖 所示 。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 ―鬼影 ‖，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 1602LCD 的 時(shí)序 與 HD44780 相