【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(yùn)用 氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本 上 都是依靠不同高度時(shí)的氣壓 變化來獲取氣壓值的。 汽車輪胎胎壓計(jì) 是通過氣壓傳感器獲得與 汽車輪胎胎 壓相對(duì)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(shí)時(shí)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(jià)廉的數(shù)字氣壓計(jì)，以滿足有車一族的需要。 目前各國(guó)研制的輪胎氣壓報(bào)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(dòng)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(gè)輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來直接測(cè)量輪胎的氣壓，并通過無線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺(tái)的監(jiān)視器上， 而監(jiān)視器隨時(shí)顯示各種輪胎氣壓，駕駛者可以直觀地了解各個(gè)輪胎的氣壓狀況，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)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(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)汽車行駛過程中輪胎氣壓，車內(nèi)主控機(jī)板顯示模塊實(shí)時(shí)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(dòng)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?jiǎn)挝挥信?(Pa)、毫米水銀柱高(mm西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 氣壓計(jì)結(jié)構(gòu) 本文研究的氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 。原理框圖如圖 所示 。設(shè)計(jì)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(gè)脈沖信號(hào)給單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，提示用戶氣壓出現(xiàn)異常。 //單個(gè)讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù) void Multiple_Read(uchar,uchar)。 b1 = bmp085ReadInt(0xB6)。 警報(bào)電路模塊 當(dāng)氣壓傳感器所測(cè)到的氣壓值超出預(yù)設(shè)值范圍時(shí)，即給單片機(jī)一個(gè)脈沖信號(hào)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)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(dòng)設(shè)備中。但其 價(jià)格便宜， 使用簡(jiǎn)單。在此過程中需要利用 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器對(duì)其進(jìn)行度量，再使用軟件模塊對(duì)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(cè)控制的主角。 GND：接地。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在實(shí)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(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(dòng)設(shè)備中。 3）發(fā)送寄存器的值 (control register data)，如圖 中第二個(gè) 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?？傮w原理圖如下圖 所示 。 PROTEUS 軟件介紹 Proteus 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國(guó)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(huì)有不同的氣壓與海拔的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 LCD1602 調(diào)試 本設(shè)計(jì)中， 1602 也是用的 5v 電源，可以直接和單片機(jī)共用一個(gè)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(kù)里挑選出項(xiàng)目實(shí)際使用的器件，如西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 下圖 所示。 經(jīng)過這個(gè) 調(diào)試的 過程，我明白了不管什么事都要 一步一個(gè)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(zhēng)取做到更 好。 經(jīng)歷了這次畢業(yè)設(shè) 計(jì)，使我對(duì)硬件有了更新、更全面、更系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，將以前所學(xué)與實(shí)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(yǔ)言，使得我接觸到了軟件程序設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單，可讀性高的編程方法，從另一個(gè)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(jì)方案中，結(jié)合單片機(jī)的功能特點(diǎn)及其控制特性，利用簡(jiǎn)便的單片機(jī) C51語(yǔ)言和其內(nèi)部時(shí)鐘，以單片機(jī)作為檢測(cè)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(huì)提供壓力與海拔高度的對(duì)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(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 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(jì)（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(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電 子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)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(shí)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(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。一般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 所示 。其實(shí)對(duì) 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(gè)硬件復(fù)位為止。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。其結(jié)構(gòu)如 下 圖 。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一 個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)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(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。本文研究的氣壓計(jì) BMP085的技術(shù)指標(biāo)如 下 。溫度為 0℃時(shí) 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(cè)出。一年之中，冬季比夏季氣壓高。例如，一個(gè)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(guó)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(chǎng)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(shí)時(shí)了解輪胎的超壓、欠壓、溫度 等工作狀態(tài)，我們?cè)O(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的汽車輪胎胎壓計(jì)具有以下的功能： (1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的壓力情況及溫度； (2)當(dāng)某個(gè)輪胎處于欠壓狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的欠壓報(bào)警指示燈亮。 國(guó)內(nèi)外相關(guān) 技術(shù)概況 氣壓計(jì)技術(shù)概況 目前國(guó)際國(guó)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(huì) 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(jì) ，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(duì)其組成的一個(gè)數(shù)字氣壓傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。運(yùn)用于氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時(shí)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(duì) 于普通的水銀氣壓計(jì)， 不僅 準(zhǔn)確易讀，而且方便 攜帶 。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) 。 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。市場(chǎng)研究的預(yù)測(cè)表明，直接系統(tǒng)技術(shù)將成為主流技術(shù)。 據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查表明，國(guó)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(jiǎn)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。國(guó)際制單位：帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是 Pa。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。Hg)、毫巴 (mb)。其中氣壓傳感器用來將被測(cè)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。 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。 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(cè)忙信號(hào)） 延時(shí) 5ms 寫指令 38H （不檢測(cè)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(cè)忙信號(hào)） 以后每次寫指令、讀 寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)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()。 //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 。 b2 = bmp085ReadInt(0xB8)。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(cè)得溫度值大于 30 攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。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。 方案二：采用 LCD1602， 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，