【正文】 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。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) [11]。對(duì)電路板的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟；（1）使用原理圖編輯器設(shè)計(jì)原理圖，進(jìn)行電氣檢查(ERC)并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。圖 36 基于 MPX4105的數(shù)字胎壓計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及單片機(jī)電路原理圖圖 36中，U4 為電源轉(zhuǎn)換芯片 MC78L05，它將+15V 電壓轉(zhuǎn)換為+5V 電壓，提供單片機(jī)和氣壓傳感芯片使用。Fo=Kvin （1）其中，K= , Rs=R2+R3 （2）?電路中，Rt、Ct 和 RL的典型值分別為 、 和 100k?，Rs 由一個(gè)定值電阻 R2和一個(gè)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(duì)電路轉(zhuǎn)換增益的調(diào)整。GND(2腳)：接地端。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。此引腳可接一固定電阻串聯(lián)一個(gè)可變電阻器的組合，用于調(diào)整轉(zhuǎn)換增益。（3）P2（~）是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向 I/O口，與地址總路線高 8位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或取常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期均 PSEN兩次有效。）時(shí)，VPD 就向內(nèi)部 RAM提供備用電源。（2）Vss（20 腳）接地。 系統(tǒng)配置我們以 AT89C52單片機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)的核心，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。靜態(tài)顯示時(shí)，較小的電流能得到較高的亮度且字符不閃爍，當(dāng)顯示器位數(shù)較少時(shí)，采用靜態(tài)顯示的方法是合適的。內(nèi)部具有溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，因而具有極佳的溫度穩(wěn)定性，最大溫漂為177。針對(duì)電路的實(shí)際需要，并考慮到外圍電路實(shí)現(xiàn)的難易程度和相應(yīng)的性能指標(biāo)，我選用國家半導(dǎo)體公司的芯片 LM331來實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換。 A/D 轉(zhuǎn)換器件的選擇氣壓傳感器 MPX4105輸出的是模擬電壓，因此，必須進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換才能交由單片機(jī)處理。溫度補(bǔ)償范圍：40~+125℃。經(jīng)過綜合考慮，我們選用美國摩托羅拉公司的集成壓力傳感器芯片MPX4105作為氣壓傳感器。測(cè)量范圍即所能測(cè)量的大氣壓力范圍，單位為 kPa。 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?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)初始化模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 顯示模塊圖 21 單片機(jī)數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由圖 21可知，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如下。選擇合適的氣壓傳感器芯片，這要根據(jù)實(shí)際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)來決定。而性能可靠、功能完善、技術(shù)成熟的產(chǎn)品均是一些國外知名公司的品牌產(chǎn)品，但價(jià)格較為昂貴。而服務(wù)商需要的是一種物美價(jià)廉的數(shù)字氣壓計(jì)，以滿足有車一族的需要?；蛘呤钱?dāng)車子高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，車胎的抓地力已經(jīng)無法克服過彎時(shí)的離心力，外側(cè)輪胎與內(nèi)側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)便有明顯差異，這些情況便會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤警告信息。由于使用胎壓計(jì)有一定的參數(shù)要求，設(shè)計(jì)數(shù)字氣壓計(jì)時(shí)要 [1]仔細(xì)了解這些參數(shù)以防止使用不當(dāng)而損壞胎壓計(jì)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)表明，目前我國在高速公路上發(fā)生的交通事故有 70%～80%是由于輪胎問題引起的，其中將近 50%為爆胎事故。恰當(dāng)?shù)妮喬コ錃鈮毫κ潜ＷC汽車安全、平穩(wěn)行駛的關(guān)鍵因素。通過氣壓傳感器 MPX4105 獲 得與汽車胎壓相對(duì)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)對(duì)此脈沖序列的計(jì)數(shù)等處理后獲得實(shí)際的氣壓值，并通過數(shù)碼管顯示電路顯示。當(dāng)然，現(xiàn)代汽車的安全配置也在不斷得到完善，如安全帶、安全氣囊、防撞桿等被廣泛運(yùn)用，不過這些都是屬于交通事故發(fā)生后，才能對(duì)人、車起到保護(hù)作用的被動(dòng)安全裝置。為此，基于解決此類問題的各種胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)產(chǎn)品——胎壓計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。 技術(shù)概況及發(fā)展趨勢(shì)TPMS (Tire Pressure Monitoring System) 輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，主要用于在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)的對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。汽車高速行駛中，由于輪胎的壓力不正常而造成爆胎是駕駛員難以預(yù)防的，也是突發(fā)性和惡性交通事故發(fā)生的重要原因。另外，作為一種功能強(qiáng)大的平臺(tái)，該數(shù)字氣壓計(jì)具有很好的功能擴(kuò)展性，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，為儀器及電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)后續(xù)技術(shù)升級(jí)，以進(jìn)一步滿足市場(chǎng)的需要提供了條件。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路分析 設(shè)計(jì)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(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，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。通過單片機(jī)接收該脈沖信號(hào)，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(duì)應(yīng)的實(shí)際氣壓值，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶。其具體的實(shí)現(xiàn)過程在上述設(shè)計(jì)思想中詳細(xì)說明。%VFSS。V/F轉(zhuǎn)換電路由 V/F器件實(shí)現(xiàn)。寬的滿量程頻率范圍：1Hz~100KHz。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)經(jīng)過之前的分析,單片機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)碼管顯示電路，它通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成，是將采集到得氣壓值通過數(shù)碼管顯示的電路?？刂埔_此類引腳包括 RESET（即 RSR/VPD） 、ALE/PROG、PSEN、EA/VPP，可以提供控制信號(hào)，有些具有復(fù)用功能。即使不訪問外部存儲(chǔ)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。（4）EA/VPP（31 腳）：EA 功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。? MPX41001 2 3 4 5 6VOUT GND VCC NC NC NCGND（2 腳）：接地端。GND（4 腳）：接地端。MC78L05電源電路由于數(shù)字胎壓計(jì)采用的是+15V 電源供電，LM331 工作于+15V，但是單片機(jī)、MPX4105 等其他芯片需要+5V 供電，因此還需要設(shè)計(jì)專門的供電電路以滿足整個(gè)系統(tǒng)的電源需求。氣壓傳感和 V/F轉(zhuǎn)換電路的原理圖如圖 35所示。因此，K 值的選取還要考慮到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和顯示器等部分組成，如圖 37所示。（2）放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。使用電氣規(guī)則功能(ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。（4）布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。（3）可以實(shí)現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理、便于開發(fā)小組計(jì)劃任務(wù)、分工合作。（7）對(duì)于一些復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)，可以通過移植(或 C編譯器提供)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 程序流程圖單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計(jì)的程序流程如圖 41 所示。圖 41 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計(jì)的程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真本次設(shè)計(jì)由我和黃歡歡同學(xué)共同完成，本人主要負(fù)責(zé)硬件方面的工作，而黃歡歡同學(xué)主要負(fù)責(zé)本次設(shè)計(jì)的軟件部分。目標(biāo)文件可由 LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。為單片機(jī)添加并且設(shè)置啟動(dòng)代碼。Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。在工作前，要設(shè)置 view菜單下的捕捉對(duì)齊和 system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。檢查后設(shè)計(jì)的 PCB圖如下圖 54，圖 55（3D正面） ，圖 56（3D 反面）所示：圖 54 PCB 檢查圖 55 3D圖 56 3D 程序調(diào)試仿真第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 主要成果本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在自己的努力，同學(xué)的幫助，老師的指點(diǎn)下已全部完成，結(jié)果重要，過程也很珍貴，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了好多知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，仔細(xì)認(rèn)真的想想總結(jié)一下將對(duì)自己是個(gè)質(zhì)的提升。參考文獻(xiàn)[1] 在 MCS51amp。最后衷心的感謝所有關(guān)心我，支持我的老師們、朋友們。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。此次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是“基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)的硬件設(shè)計(jì)” ，一開始拿到這個(gè)課題是一頭的霧水，不知道該如何的下手，也就在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始階段，張老師為我們指出了此課題的大概方向和需要查閱的相關(guān)書籍以及在后面會(huì)遇到的主要問題，可謂受益頗多。如下圖 51所示： 圖 51 單片機(jī)調(diào)試 仿真 原理圖檢查調(diào)試應(yīng)用 Protel 軟件使用電氣規(guī)則功能(ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。編譯整個(gè)工程并且生成下載到存儲(chǔ)器用的 HEX文件。開啟 u Vision2，建立工程文件并且從器件數(shù)據(jù)庫里挑選出項(xiàng)目實(shí)際使用的器件。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。Count=10?ET0=1。綜合式（1）和式（4） ，根據(jù) VOUT=Vin,可得：P= = +9 （5）0.95?Kfofo2式（5）中，fo 的單位為 Hz，P 的單位為 kPa，K 為 V/F轉(zhuǎn)換增益，設(shè)計(jì)中 K值為 2022。（5）匯編語言的可移植性很差，而 C語言只要將一些與硬件相關(guān)的代碼作適當(dāng)?shù)男薷?，就可以方便地移植到其它種類的單片機(jī)上。 用 C 語言開發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)C語言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，具有簡(jiǎn)單的語法結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的處理功能，具有運(yùn)行速度快、編譯效率高，移植性好和可讀性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)便件的直接操作。（7）打印原理圖。編輯元件的屬性。最后給出該課題設(shè)計(jì)的完整原理圖，如下圖 38所示： 圖 38 電路完整原理圖 pcb 制作經(jīng)過前面的努力，數(shù)字氣壓計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)在已經(jīng)完成， PROTEL99SE是一個(gè)全 32位的電路板設(shè)計(jì)軟件，使用該軟件可以容易地設(shè)計(jì)電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計(jì)電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。f