【正文】 ighting the MCS51 microcontroller, air pressure sensor BMP085 LCD module LCD1602 buzzer functional structure and usefulness of digital pressure sensor system consisting of a detailed analysis. This article describes the pressure sensor BMP085 atmospheric pressure relative to the analog voltage value V / F converter can put pressure sensor output voltage signal into a pulse signal of a certain frequency。運用 氣壓計的氣壓傳感器基本 上 都是依靠不同高度時的氣壓 變化來獲取氣壓值的。 汽車輪胎胎壓計 是通過氣壓傳感器獲得與 汽車輪胎胎 壓相對應(yīng) 的 模擬電壓值，并經(jīng)過 A／ D 變換輸入到單片機(jī) 中 進(jìn)行 分析 處理，從而實時顯示相應(yīng) 的 氣壓值。 而 服務(wù)商 所要做的就是提供 一種物美價廉的數(shù)字氣壓計，以滿足有車一族的需要。 目前各國研制的輪胎氣壓報警系統(tǒng)主要分為兩種類型：一種是間接式，它通過汽車 ABS(防抱制動系統(tǒng) )的輪速傳感器及輪胎的力學(xué)模型，間接求出輪胎氣壓，以達(dá)到監(jiān)視輪胎氣壓的目地；另一種是直接式，它利用安裝在每一個輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并通過無線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺的監(jiān)視器上， 而監(jiān)視器隨時顯示各種輪胎氣壓，駕駛者可以直觀地了解各個輪胎的氣壓狀況，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時，系統(tǒng)就會自動報警，確保行車安全。從近年 發(fā)布的世界新車資料來看，林肯大陸、奔馳、寶馬、標(biāo)志、道奇等中高檔車均安裝了輪胎壓力監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測汽車行駛過程中輪胎氣壓，車內(nèi)主控機(jī)板顯示模塊實時顯示輪胎氣壓狀態(tài)。氣壓以百帕（ hPa）為單位，取一位小數(shù)。 氣壓產(chǎn)生的原因：從分子動理論可知，氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁地碰撞容器壁而 產(chǎn)生的。通常所用的氣壓單位有帕 (Pa)、毫米水銀柱高(mm西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 氣壓計結(jié)構(gòu) 本文研究的氣壓計結(jié)構(gòu)如圖 。原理框圖如圖 所示 。設(shè)計單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器件的接口電路。 如果該氣壓值不在預(yù)設(shè)值范圍之內(nèi)，則傳送一個脈沖信號給單片機(jī)控制蜂鳴器報警，提示用戶氣壓出現(xiàn)異常。 //單個讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù) void Multiple_Read(uchar,uchar)。 b1 = bmp085ReadInt(0xB6)。 警報電路模塊 當(dāng)氣壓傳感器所測到的氣壓值超出預(yù)設(shè)值范圍時，即給單片機(jī)一個脈沖信號，單片機(jī)控制蜂鳴器報警。 方案二：采用 BOCSH 的 BMP085， BMP085 是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，可以應(yīng)用在移動設(shè)備中。但其 價格便宜， 使用簡單。在此過程中需要利用 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部的定時器對其進(jìn)行度量，再使用軟件模塊對其進(jìn)行處理，即得到了 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測控制的主角。 GND：接地。并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在實際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用 P3口的第二功能。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 BMP085 是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，可以應(yīng)用在移動設(shè)備中。 3）發(fā)送寄存器的值 (control register data)，如圖 中第二個 0xF4。 4）發(fā)送模塊地址 +R（表示要進(jìn)行讀操作），如圖 中的 0xEF。 從 0xF6， 0xF7， 0xF8，讀取 UT 或者 UP，具體是 UP 還是 UT 要由前面進(jìn)行的操作決定（ 進(jìn)行了溫度轉(zhuǎn)換就存有溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行了壓力轉(zhuǎn)換就存有壓力數(shù)據(jù)）。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 16 腳：背光源負(fù)極。總體原理圖如下圖 所示 。 PROTEUS 軟件介紹 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。根據(jù) 不同的大氣模型，會有不同的氣壓與海拔的對應(yīng)關(guān)系。 LCD1602 調(diào)試 本設(shè)計中， 1602 也是用的 5v 電源，可以直接和單片機(jī)共用一個電源系統(tǒng)。 （ 1） 開啟 Keil，建立工程文件并且從器件數(shù)據(jù)庫里挑選出項目實際使用的器件，如西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 下圖 所示。 經(jīng)過這個 調(diào)試的 過程，我明白了不管什么事都要 一步一個腳印，只有把當(dāng)前的事情做好了，才能去做好后面一連串的事，在達(dá)到效果之后還應(yīng)精益求精，爭取做到更 好。 經(jīng)歷了這次畢業(yè)設(shè) 計，使我對硬件有了更新、更全面、更系統(tǒng)的認(rèn)識，將以前所學(xué)與實踐應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的統(tǒng)一，由于在編程中采用的是 C語言，使得我接觸到了軟件程序設(shè)計中最簡單，可讀性高的編程方法，從另一個方向領(lǐng)悟到編程的樂趣，也更深層次的了解到了單片機(jī)。在設(shè)計方案中，結(jié)合單片機(jī)的功能特點及其控制特性，利用簡便的單片機(jī) C51語言和其內(nèi)部時鐘，以單片機(jī)作為檢測和控制的核 心。 如圖 和 所 示 。 蜂鳴器的調(diào)試 剛開始蜂鳴器的聲音很小，后面檢查線路和程序， 也 沒發(fā)現(xiàn)出什么問題。很多情況下，壓力傳感器芯片的 datasheet 會提供壓力與海拔高度的對應(yīng)關(guān)系，也可以用來借鑒 。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。 Keil 軟件介紹 Keil 軟件是目前最流行 開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 圖 1602 顯示模塊電路圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電 子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。當(dāng)RS 和 R/W 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 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 所示 。其實對 BMP085 的控制可以概括為兩句話：向固定的寄存器（ 0xF4）寫特定值 ， 從特定的寄存器讀返回值。 圖 BMP085 讀取數(shù)據(jù)方式 從 BMP085 讀取數(shù)據(jù)的步驟如下 。C 總線直接與各種微處理器相連。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。其結(jié)構(gòu)如 下 圖 。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一 個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 方案二：采用無源蜂鳴器。C 總線直接與各種微處理器相連。 方案三：選擇使用八位處理的 51 系類單片機(jī)。 md = bmp085ReadInt(0xBE)。 ac3 = bmp085ReadInt(0xAE)。 void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData)。 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 由圖 可 知，整個系統(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)實際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)來決定。本文研究的氣壓計 BMP085的技術(shù)指標(biāo)如 下 。溫度為 0℃時 760 毫米垂直水銀柱高的壓力 ,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓最先由意大利科學(xué)家托里拆利測出。一年之中，冬季比夏季氣壓高。例如，一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于 760 毫米高的水銀柱的重量，它相當(dāng)于一平方厘米面積上承受 公斤重的大氣壓力。國內(nèi)汽車行業(yè)正迫切需求成熟的輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)及產(chǎn)品的投放市場以解決因輪胎爆胎而引起的行駛安全性問題。為使汽車能夠處于安全的駕駛狀態(tài)，駕駛者必須在行車過程中實時了解輪胎的超壓、欠壓、溫度 等工作狀態(tài)，我們設(shè)計的基于單片機(jī)的汽車輪胎胎壓計具有以下的功能： (1)實時監(jiān)測輪胎的壓力情況及溫度； (2)當(dāng)某個輪胎處于欠壓狀態(tài)時，相應(yīng)的欠壓報警指示燈亮。 國內(nèi)外相關(guān) 技術(shù)概況 氣壓計技術(shù)概況 目前國際國內(nèi)很多公司都推出了其數(shù)字氣壓傳感器，如摩托羅拉公司的MPX4105 和 Intersema 公司的 MS5534b 另外還有華普微電子的 HP03 系列數(shù)字氣壓傳感器 、 BOCSH 的 BPM085 系列數(shù)字氣壓傳感器 。 研究意義 隨著 社會 經(jīng)濟(jì)的 高速 發(fā)展，高速公路網(wǎng)的蓬勃興起， 以及 交通的日趨發(fā)達(dá)，車輛行駛速度的不斷攀升，交通隱患的防范問題 已 迫在眉睫 。一般把作用于單位面積上空氣柱的重量稱為大氣壓力。 pressure sensor。 本文圍繞氣壓計 ，著重介紹了 MCS51 單片機(jī)、氣壓傳感器 BMP08液晶顯示模塊 LCD1602 還有蜂鳴器等的功能結(jié)構(gòu)和用處并對其組成的一個數(shù)字氣壓傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。運用于氣壓計的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時的氣壓變化來獲取氣壓值的。 order to use microcontroller receives the pulse signal based on the unit the number of pulses in the time, and after the microcontroller39。相對 于普通的水銀氣壓計， 不僅 準(zhǔn)確易讀，而且方便 攜帶 。由于使用 胎壓計 有一定的參數(shù)要求 ， 所以 設(shè)計數(shù)字氣壓計時要仔細(xì)了解這些參數(shù)以防 由于 使用不當(dāng)而損壞 胎壓計 。 本課題設(shè)計充分利用了 BMP085 芯片的功能，它 不僅 滿足數(shù)字氣壓計采集、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。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)。 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會相關(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： 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。國際制單位：帕斯卡，簡稱帕，符號是 Pa。單個分子對容器壁的碰撞時間極短，作用是不連續(xù)的，但大量分子頻繁的碰撞器壁，對器壁的作用力是持續(xù)的、均勻的，這個壓力與器壁面積的比值就是壓強(qiáng)大小。Hg)、毫巴 (mb)。其中氣壓傳感器用來將被測氣壓轉(zhuǎn)換為電壓信號；用Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號；以便用單片機(jī)接收該脈沖信號，并根據(jù)單位時間內(nèi)得到 的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計算出所對應(yīng)的氣壓值，最后在單片機(jī)控制下由ＬＥＤ顯示出來。 圖 設(shè)計方案二 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)平臺實現(xiàn)軟件操作，在操作運行復(fù)雜 ，并且性價較 低 ，因此 耗費較大，所以在實際應(yīng)用中一般不用，所以我們選擇第二種方案。 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 15ms 寫指令 38H （不檢測忙信號） 延時 5ms 寫指令 38H （不檢測忙信號） 基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計設(shè)計 初始化模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)碼顯示模塊 警報模塊 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 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)設(shè)置 LCD1602 由程序?qū)崿F(xiàn)軟初始化，部分程序如下： void InitLcd()。 //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 鳴器來判斷各個模塊狀況 。 b2 = bmp085ReadInt(0xB8)。由于受條件所限，本次設(shè)計沒法控制氣壓，只能控制溫度，即當(dāng)傳感器測得溫度值大于 30 攝氏度時，單片機(jī)控制蜂鳴器報警。它的性能卓越，絕對精度最低可以達(dá)到 ，并且耗電極低，只有 3181。 方案二：采用 LCD1602， 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，