【正文】 管腳說明 VCC：供電電壓。 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 14 圖 單片機結構框圖 AT89S52是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ 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。 AT89S52 單片機簡介 單片機是把微型計算機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機，即將運算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲器以及其他一些邏輯部件集成在一個芯片上，故可以把單片機看成是一個不帶外部設備的微型計算 機，相當于一個沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機。 MCS51 系列單片機內部 包括一個 8 位 CPU， 128 個字節(jié) RAM， 21 個特殊功能寄存器， 4 個 8 位并行 I/O 口， 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器，片內集成有 4K ROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。盡管單片機的品種很多，但是在我國使用的最多的是 INTER 公司的 MCS51 系列單片機，直到現(xiàn)在 MCS51 系列單片機仍不失為主流系列。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。單片機由芯片內僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。進行多次 A/D 轉換后，我們就可以采集到一脈沖序列的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚?，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶，進而達到了我們對整個系統(tǒng)設計的基本要求。本系統(tǒng) 通過氣壓傳感器對氣壓信號的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動獲取，以及進行數(shù)字顯示等等。 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 8550 三級管，同樣可以使其更穩(wěn)定。 蜂鳴器的選擇 方案一：采用有源蜂鳴器，有 源蜂鳴器在工作的時候具有較高的穩(wěn)定性。 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、符號等的點陣型液晶模塊， 內含復位電路，具有對比度可調、微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等特點，常用在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中。否則通電后就把數(shù)碼管燒壞了。 綜合考慮，我們選用第二種方案，即 BOCSH 公司的 BPM085。 BMP085 采用強大的 8pin 陶瓷無引線芯片承載（ LCC）超薄封裝，可以通過 I178。它的性能卓越，絕對精度最低可以達到 ，并且耗電極低，只有 3181。 氣壓傳感器的選擇 方案一：采用摩托羅拉公司的 MPX4105， MPX4105 可以產(chǎn)生于所加氣壓呈線性關系的高精度模擬輸出電壓。 西京學院本科畢業(yè)設計（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 系類價格太高。 方案二：選擇 TI 公司的 MSP430 系列， 430 現(xiàn)在成為比較主流的單片機，在具有低功耗的五 種 模式下，還具有一定的計算能力，一般都為 16 位。由于受條件所限，本次設計沒法控制氣壓，只能控制溫度，即當傳感器測得溫度值大于 30 攝氏度時，單片機控制蜂鳴器報警。 通過軟件編碼，顯示當前 的 溫度和氣壓值。 } 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù) 據(jù)處理模塊主要是對 A/D 轉換模塊的數(shù)據(jù)進行多次采集，并且對采集的數(shù)據(jù)進行處理，此處理過程主要是對采集的數(shù)據(jù)進行初值定義以及相應的移位處理，并且把處理好的數(shù)據(jù)送入相應的緩沖 區(qū)，為后面的顯示模塊作好準備。 mc = bmp085ReadInt(0xBC)。 b2 = bmp085ReadInt(0xB8)。 ac6 = bmp085ReadInt(0xB4)。 ac4 = bmp085ReadInt(0xB0)。 ac2 = bmp085ReadInt(0xAC)。 //連續(xù)的讀取內部寄存器數(shù)據(jù) 2）氣壓傳感器 的初始化 初始化 BMP085，單片機開機進行自檢，檢查各硬件連接狀況，利用蜂 鳴器來判斷各個模塊狀況 。 //單個寫入數(shù)據(jù) uchar Single_Read(uchar REG_Address)。 void conversion(long temp_data)。 void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc)。 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） 基于單片機的數(shù)字氣壓計設計 初始化模塊 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)碼顯示模塊 警報模塊 西京學院本科畢業(yè)設計（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 ：顯示模式設置 寫指令 08H：顯示關閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標移動設置 寫指令 0CH：顯示開及光標設置 LCD1602 由程序實現(xiàn)軟初始化，部分程序如下： void InitLcd()。 通過單片機接收該脈沖信號，得到單位時間內獲得的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關系式計算出所對應的實際氣壓值，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶。 測量前先為各功能模塊初始化，測量時被測氣壓由氣壓傳感器轉換為模擬的電壓輸出，此輸出信號不能直接交由單片機處理。 系統(tǒng)總體結構 本系統(tǒng)的總體結構框圖如圖 所示 。 氣 壓 傳 感 器 A/D 轉 換 器 的 檢 測 系 統(tǒng) 單 片 機 控 制 總 線 的主控系統(tǒng) 單片機控制 顯 示 器 89S52 單 片 機 處 理 氣 壓 傳 感 器 顯 示 器 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 圖 設計方案二 綜上所述，方案一電路雖然與方案二類似，都較方案 二 調整方便、可兼顧的指標多，但方案一利用 PC 機平臺實現(xiàn)軟件操作，在操作運行復雜 ，并且性價較 低 ，因此 耗費較大，所以在實際應用中一般不用，所以我們選擇第二種方案。 圖 設計方案一 方案二 采用集成的單片機主控，通過壓力傳感器將氣壓信號送入帶 A/D 轉換的單片機中，以及在相關模擬分立元件的輔助下進行 A/D 轉換以及其它的數(shù)據(jù)處理，將處理的結果送顯示部分進行顯示。 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 在標準模式 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 溫度補償 無鉛，符合 RoHS 規(guī)范， MSL 1 反應時間： 待機電流： 無需外部時鐘電路 圖 氣壓計結構 被 測 氣 壓 氣 壓 傳 感 器 單 片 機 LCD 顯 示 模 塊 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 設計 方案 方案一 采用單片機主控，通過壓力傳感器、 A/D 轉換采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過含有 單片機的檢測系統(tǒng)檢測，將結果傳送到單片機控制的主控器，數(shù)據(jù)通過顯示器顯示。需要說明的是，其測量值是絕對氣壓值。其中氣壓傳感器用來將被測氣壓轉換為電壓信號；用Ｖ／Ｆ轉換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號轉換成具有一定頻率的脈沖信號；以便用單片機接收該脈沖信號，并根據(jù)單位時間內得到 的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關系式計算出所對應的氣壓值，最后在單片機控制下由ＬＥＤ顯示出來。 由公式： 1 毫米汞柱 = 千帕 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 可得： 734? = 718? = 所以可得，西安地區(qū)大 致 氣壓范圍在 — 之間。 大氣壓強 隨高度升高而降低 在海拔 2020 米范圍內 .海拔每升高 12m 降低一個 毫米汞柱 。氣象觀測中常用的測量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計。Hg)、毫巴 (mb)。氣壓變化與風、天氣的好壞等關系密切，因而是重要氣象因子。一天中，氣壓有一個最高值、一個最低值，分別出現(xiàn)在 9～ 10 時和 15～ 16 時，還有一個次高值和一個次低值，分別出現(xiàn)在 21～ 22 時和 3～ 4 時。氣壓有日變化和年變化。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大小。經(jīng)過換算： 一個標準大氣壓＝ 1013 百帕（毫巴） 1 毫米水銀 (汞 柱）柱高＝ 4/3 百帕（毫巴） 1 個標準大氣壓＝ 760mm 水銀 (汞柱）柱高。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，這不便于對全球的氣壓進行比較分析。表示氣壓的單位，習慣上常用水銀柱高度。國際制單位：帕斯卡，簡稱帕，符號是 Pa。氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。 本課題的重點及難點 本課題的重點及難點就是對整體設計方案的選擇和各硬件模塊的選擇，具體表現(xiàn)為整個系統(tǒng)總共包含幾個模塊，對氣壓傳感器、 A/D 轉換器等的選擇，還有就是怎樣通過氣壓傳感器對氣壓信號的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動獲取，以及進行數(shù)字顯示等等。因此，研制性能可靠、功能完善并且價格能為當前多數(shù)國內消費者所接受的輪 胎爆胎預警技術產(chǎn)品很有必要。 據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會相關市場調查表明，國內輪胎爆胎預警系統(tǒng)的相關產(chǎn)品有推出，但都是技術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。在輪胎爆胎預警系統(tǒng)及相關技術的研究 方 面，美國、日本、德國、法國、英國在近幾年都取得了突破性的進展，形成了性能和功能完善的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品。當汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運行時，通過報警來通知駕駛員，控制輪胎爆胎發(fā)生，以達到安全駕駛的目的。引起輪胎漏氣和爆胎的原因主要有： (1)輪胎工作溫度過高； (2)輪胎氣壓過大； (3)輪胎使用時間過長； (4)輪胎負荷過大； (5)汽車行駛速度過快。市場研究的預測表明，直接系統(tǒng)技術將成為主流技術。本課題研究所用的氣壓計就附帶有溫度測控。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。另外，作為一種功能強大的平臺，該數(shù)字氣壓計具有很好的功能擴展性，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能易于擴展等優(yōu)點，為儀器及電子產(chǎn)品設計后續(xù)技術升級，以進一步滿足市場的需要提供了條件。 本課題設計充分利用了 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。 現(xiàn) 如今，人們對駕駛 過程中的 安全性與舒適性的追求越來越高，隨車攜帶 的 數(shù)字氣壓計 可以保證人們安全 的行 駛，有效地降低由于爆胎 而 導致的交通事故發(fā)生 的概率。因汽 車 輪 胎漏氣和爆炸西京學院本科畢業(yè)設計（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 。當汽車輪胎壓力處于非正常 運行 狀態(tài)時， 即 通過報警 電路 來通知駕駛員 注意控制 輪胎爆胎發(fā)生，以便 達到安全駕駛的目的。由于使用 胎壓計 有一定的參數(shù)要求 ， 所以 設計數(shù)字氣壓計時要仔細了解這些參數(shù)以防 由于 使用不當而損壞 胎壓計 。 我設計的是一種基于單片機的數(shù)字氣壓計的設計，主要針對的是 汽車輪胎胎壓計的設計 。 數(shù)字氣壓計大量應用在各種工礦企業(yè) 、 野外作業(yè) 、以及各 消費類電子產(chǎn)品 等 中，需求極為廣泛。例如在低層，每上升100m 氣壓便降低 10hPa；在 5～ 6km 的高空，高度每增加 100m，氣壓便會降低 7hPa；而當高度進一步增加時，即到 9～ 10km 的高空之后，高度每增加 100m，氣壓便會降低 5hPa；同樣，若 空氣中有下降氣流時，氣壓會增加；若空氣中有上升氣流時，作用于空氣柱底部的氣壓就會減小。相對 于普通的水銀氣壓計， 不僅 準確易讀，而且方便 攜帶 。氣壓傳感器 在監(jiān)視壓力 的 大小、控制壓力 的 變化以及物理參量的測量等方面起著重要 的 作用。 III 目錄 第 1 章