【導(dǎo)讀】號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的一種設(shè)備。其中的核心元件就是氣。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(lái)獲取氣壓。本文主要介紹基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)。核心是氣壓傳感器BMP085的精。密數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法。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。根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)得到的脈沖數(shù)，并經(jīng)過(guò)單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，本文具體闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件的搭建，以C語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)?？傮w目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和

　　

【正文】 2 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 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(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖 所示 。 圖 1602LCD 尺寸圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說(shuō)明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表 所示 。 表 引腳接口說(shuō)明表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 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(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 ―鬼影 ‖，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)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(xiě)入數(shù)據(jù)。 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。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 1602LCD 的 時(shí)序 與 HD44780 相兼容的芯片時(shí)序表 如下 。 表 基本操作時(shí)序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=狀態(tài)字 寫(xiě)指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0—D7=指令碼， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0—D7=數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0—D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無(wú) 讀寫(xiě)操作時(shí)序如圖 和 所示 。 圖 讀操作時(shí)序 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 寫(xiě)操作時(shí)序 1602 電路結(jié)構(gòu) 液晶顯示模塊 1602 電路結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 。 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(chē)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。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。 如下圖 所示 。 圖 蜂鳴器 總體電路顯示 綜 上所述，本次設(shè)計(jì)有單片機(jī)最小系統(tǒng)，氣壓傳感器， LCD1602 數(shù)碼顯示模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊?？傮w原理圖如下圖 所示 。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 系統(tǒng)總原理圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 4 章 軟件的 設(shè)計(jì) 應(yīng)用軟件的介紹 Altium Designer 軟件介紹 Altium Designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開(kāi) 發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能。 Altium Designer 在單一設(shè)計(jì)環(huán)境中集成板級(jí)和 FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于 FPGA 和分立處理器的 嵌入式軟件開(kāi)發(fā) 以及 PCB 版圖設(shè)計(jì)、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理功能 ,使得 Altium Designer 成為電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的完整解決方案－一個(gè)既滿足當(dāng)前，也滿足未來(lái)開(kāi)發(fā)需求的解決方案。 Keil 軟件介紹 Keil 軟件是目前最流行 開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、 20M 以上空閑的硬盤(pán)空間、 WIN9 NT、 WIN20 WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用 51 系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil 幾乎就是你 的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買(mǎi)到該軟件、而你買(mǎi)的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 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）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事 單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 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)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即將增加Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型 。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 氣壓 與海拔 的關(guān)系 海拔高度與大氣壓力的關(guān)系在大氣物理學(xué)里面有明確的定義。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。 但是看大氣物理學(xué)的書(shū)比 較 復(fù)雜，所以可以參考公式 。 bP 就是壓力傳感器測(cè)試出來(lái)的壓力值， h 就是相應(yīng)的海拔高度。有一點(diǎn)特別需要注意，就是海拔高度與壓力大小的關(guān)系受溫度的影響。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(lái)借鑒 。 )](*)*e x p [ ( bHHbTR ngbPsP ??? Hr Hrh ?? * （ ） sP : 大氣靜壓 bP : 海平面氣壓（相應(yīng)層下界氣壓）， bP =101325 aP R： 氣體常數(shù) R= 2m /k* 2s bH : 海平面高度（相應(yīng)底層下界高度） bH =0m ng ： 自由落體標(biāo)準(zhǔn)加速度 ng =bT : 相應(yīng)層大氣溫度 bT =288K=15176。c H: 重力勢(shì)高度 h:我們想得到的高度 h 程序流程圖 單片機(jī)的程序流程圖如下圖 所示 。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 程序流程圖開(kāi) 始 系統(tǒng)初始化 BMP_init()=1? 初始化 BMP085 檢測(cè)溫度氣壓數(shù)據(jù) Temp=30? 蜂鳴器報(bào)警 LCD 數(shù)碼顯示 否 是 是 否 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 硬件調(diào)試 單片機(jī)最小系 統(tǒng)的調(diào) 試 本設(shè)計(jì)中單片機(jī)所用電源為 5V電源，可直接使用 USB 供電， 所用晶振為 12MHz,經(jīng)小段程序調(diào)試， 比如控制流水燈的閃爍，運(yùn)行后 都可以 正常工作。 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)。 1602 剛開(kāi)始顯示時(shí)，不是很清楚，屏幕對(duì)比度不是很好，后來(lái)加了一個(gè)滑動(dòng)變阻器，可以通過(guò)調(diào)節(jié) 滑動(dòng)變阻器來(lái)改變 1602 的屏幕對(duì)比度，使得顯示更清晰 ，效果更好。 如圖 和 所示 。 圖 未加滑動(dòng)變阻器前 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 加上滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)之后 氣壓傳感器的測(cè)試與調(diào)式 我是根據(jù)氣壓的一個(gè)特點(diǎn)來(lái)調(diào)試的，就是 溫 度 越高，氣壓越小，所以分別測(cè)得不同溫度下的氣壓值，最后做比較， 如果確實(shí) 是溫度高時(shí)氣壓小， 那么氣壓傳感器就沒(méi)有問(wèn)題。 蜂鳴器的調(diào)試 剛開(kāi)始蜂鳴器的聲音很小，后面檢查線路和程序， 也 沒(méi)發(fā)現(xiàn)出什么問(wèn)題。后來(lái)通過(guò)查找資料以及請(qǐng)教同學(xué)，發(fā)現(xiàn)要給蜂鳴器上加上一個(gè)三極管和電阻 ，通過(guò)添加一個(gè)三極管來(lái)增加通過(guò)蜂鳴器上的電流。然后通過(guò)軟件程序設(shè)置時(shí)序來(lái)改變蜂鳴器的頻率。 軟件 程序修改與調(diào)試 使用 Keil 軟件 開(kāi)發(fā)流程步驟如下 。 （ 1） 開(kāi)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。 圖 新建工程 并 選擇器件 （ 2） 建立一個(gè)新的源程序，并且把這個(gè)源程序添加到工程中去，如下圖 和 所示。 圖 新建源程序 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 添加程序進(jìn)工程 （ 3） 設(shè)置硬件相關(guān)的選項(xiàng)。首先選擇所用單片機(jī)的晶振，本次設(shè)計(jì)中所用單片機(jī)晶振為 12MHz，然后在“ output”選項(xiàng)卡中選擇 “ Create HEX File” 選項(xiàng)，使 得 程序編譯后 能夠 產(chǎn)生 HEX 代碼，以供下載器軟件使用 ,把程序下載到 AT89S52 單片機(jī)中。 如圖 和 所 示 。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 設(shè)置晶振 圖 設(shè)置“ output”選項(xiàng)卡 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 （ 4） 編譯整個(gè)工程并且生成下載到存儲(chǔ)器用的 HEX 文件，如圖 所示。 圖 調(diào)試結(jié)果 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 在整個(gè)編程過(guò)程中，我都是很仔細(xì)的，因?yàn)橹兰词故呛苄〉膯?wèn)題，都可能使整個(gè)程序出現(xiàn)問(wèn)題，所以在一步步小心謹(jǐn)慎的情況下，基本上沒(méi)出什么問(wèn)題，出了些小問(wèn)題當(dāng)時(shí)都解決了，最后把整個(gè)程序燒進(jìn)單片機(jī)后，所有模塊都能正工作，整個(gè)系統(tǒng)也能正常運(yùn)行。 通過(guò)一系列的改進(jìn)與完善，最后整個(gè)系統(tǒng)不僅達(dá)到了預(yù)期的效果，能正常工作，顯示氣壓和溫度，還變得更加穩(wěn)定。 經(jīng)過(guò)這個(gè) 調(diào)試的 過(guò)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。還有就是一個(gè)人的知識(shí) 和 力量 都 是有限的，只有不斷的去請(qǐng)教別人， 才能完善自我的缺陷，做最完美的自己。西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的主要工作是完成單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器檢測(cè)系統(tǒng)和故障處理系統(tǒng)。通過(guò)搜集目前數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的相關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的相關(guān)制作方法， 并通過(guò)設(shè)計(jì)方案的比較，針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)提出了可行方案。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。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)地闡述了單片機(jī)的控制原理、傳感器 的 使用方法 ，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件，制作了電路原理樣機(jī)并進(jìn)行調(diào)試。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電路和軟件能完成基本的測(cè)試功能。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得了在遇到問(wèn)題時(shí)，要認(rèn)真細(xì)心的，不厭其煩的，循序漸進(jìn)的對(duì)程序進(jìn)行修改，才能達(dá)到預(yù)期的效果，同時(shí)，成功的喜悅也會(huì)讓人興奮。 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