【正文】 計(jì)數(shù)頻率1 次。fo=K*Vin （32）其中，K= , Rs=R2+R3 （33）?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f?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(guò)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。電阻R5 和電容C7構(gòu)成典型的去耦合濾波電路。三端穩(wěn)壓器 78L05 實(shí)物圖如圖 所示。本設(shè)計(jì)電源電路中選用摩托羅拉公司的三端低電流線性穩(wěn)壓芯片 MC78L05。當(dāng) RS 和 RW 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， RW 為高電平時(shí)可以讀取忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 RW 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 714 腳： D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線；第 1516 腳：空腳。顯示器部分的電路如圖 所示：圖 顯示模塊原理圖 LCD1602 介紹LCD1602 是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，實(shí)物如圖 所示。本設(shè)計(jì)中選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的字符型液晶顯示器 LCD1602。液晶顯示器按其功能分為三類：筆端式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣式液晶顯示器、圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器?？赏ㄟ^(guò)軟件置 1 或清 0 來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉 T1TR0：T0 運(yùn)行控制位。（1）工作模式寄存器 TMOD 的位定義如下表 所示：表 工作模式寄存器 TMOD的位定義定時(shí)器 T1 定時(shí)器 T0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0（2）MM0 控制定時(shí)器 T1 和定時(shí)器 T0 的四種工作模式如下表 所示：表 四種工作模式M1 M0 工作模式 功能描述0 0 模式 0 13 位計(jì)數(shù)器0 1 模式 1 16 位計(jì)數(shù)器1 0 模式 2 自動(dòng)再裝入 8 位計(jì)數(shù)器1 1 模式 3 定時(shí)器 0:分成兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 1：停止計(jì)數(shù)（3）控制寄存器 TCON 的位定義和功能如下表 所示：表 控制寄存器 TCON 的位定義和功能8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88HTF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IE1（4）TCON 各位的作用如下 :TF1：T1 溢出標(biāo)志位，當(dāng) T1 溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)使中斷觸發(fā)器 TF1 置 1，并向 CPU 申請(qǐng)中斷。定時(shí)模式下的定時(shí)時(shí)間和計(jì)數(shù)模式下的計(jì)數(shù)均可通過(guò)程序設(shè)定。 單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器STC89C52 單片機(jī)內(nèi)部有三個(gè) 16 位的可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，他們均是二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿回零時(shí)能自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求，表示定時(shí)時(shí)間已到或計(jì)數(shù)己終止。每一個(gè)中斷源都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，他們?cè)O(shè)置在特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 中，當(dāng)這些中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志分別由 TCON 和 SCON 中的相應(yīng)位來(lái)鎖存。(4) T1 — 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 溢出中斷請(qǐng)求。(2) INT1 — 外部中斷 1 請(qǐng)求，低電平有效，通過(guò) 引腳輸入。有了中斷系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，CPU 可及時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，自行處理故障而不必停機(jī)。（3）故障處理。當(dāng)計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)，請(qǐng)求 CPU 提供服務(wù)時(shí)隨機(jī)發(fā)生的。因此，CPU 可以使多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，并分時(shí)為各外設(shè)提供服務(wù)，從而大大提高 CPU 的利用率和輸入/輸出的速度。當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒時(shí)，就 CPU 發(fā)中斷請(qǐng)求，CPU 響應(yīng)該中斷請(qǐng)求并為其服務(wù)完畢后，返回到原來(lái)的斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行主程序。計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)可以使 CPU 與外設(shè)同時(shí)工作。中斷可以提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理實(shí)效，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理報(bào)警和故障信息，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和系統(tǒng)的安全性，對(duì)系統(tǒng)做出應(yīng)急處理側(cè)。GND 地 單片機(jī)中斷技術(shù)單片機(jī)中斷是指 CPU 暫時(shí)停止當(dāng)前程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為其他程序服務(wù)，并在中斷服務(wù)完成后自動(dòng)返回原程序執(zhí)行的過(guò)程。 需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。EA ／VPP 外部訪問(wèn)允許。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖 （PROG）。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 l/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 RST 復(fù)位輸入。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 邏輯門電路。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器區(qū) R2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（TTL）。P1口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I /O 口，P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL邏輯門電路。在Flash 編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時(shí),每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用。 數(shù)據(jù)處理模塊電路的原理圖單片機(jī)部分的原理如下圖所示： 圖 數(shù)據(jù)處理模塊原理圖 STC89C52 引腳及功能圖 單片機(jī)引腳圖掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 。另外，STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。功能強(qiáng)大 STC89C52 單片機(jī)以其超高的性價(jià)比，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)中選用 STC89C52 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，STC89C52 單片機(jī)最為核心的部分是中央處理器CPU，它由運(yùn)算器和控制邏輯構(gòu)成，其中包括若干特殊功能寄存器。LM331 的性能特點(diǎn)：（1）變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá) 12 位；（2）數(shù)字脈沖輸出端電平與所有 5V 的標(biāo)準(zhǔn)邏輯電路兼容；（3) 線性度好, 最大非線性失真小于 0. 01 % , 工作頻率低到 0. 1Hz 時(shí)尚有較好的線性；（4）外接電路簡(jiǎn)單, 只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度；（5）低成本，低功耗。VCC（8 腳）：電源腳。CmpIn(7 腳) ：比較器電壓輸入腳。Thre（6 腳）：閾值電壓腳。R/C（5 腳）：阻容網(wǎng)絡(luò)引腳。該序列的頻率值對(duì)應(yīng)于輸入電壓的脈沖序列，OC 門結(jié)構(gòu),輸出脈沖寬度及相位同單穩(wěn)態(tài),不用時(shí)可懸空或接地。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。內(nèi)部相當(dāng)于脈沖恒流源，脈沖寬度與內(nèi)部單穩(wěn)態(tài)電路相同。其引腳圖如圖 所示。內(nèi)部精密計(jì)時(shí)器電路在很低偏置電流的情況下，也不會(huì)降低對(duì)100KHz電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)。當(dāng)作為電壓/頻率轉(zhuǎn)換器使用時(shí)，其輸出脈沖鏈的頻率精確地與輸入端施加的電壓成比例變化，體現(xiàn)了電壓/頻率轉(zhuǎn)換器的特有優(yōu)勢(shì)。而 3 號(hào)引腳 F0 是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端。]5[ 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路部分電路原理圖LM331 構(gòu)成的 V/F 轉(zhuǎn)換器的電路如圖 。針對(duì)電路的實(shí)際需求，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)，選用芯片LM331來(lái)實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。V/F 器件的突出特點(diǎn)就是它能夠把模擬電壓轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強(qiáng)、可以遠(yuǎn)距離傳輸并能直接輸入到單片機(jī)接口的脈沖序列。V/F轉(zhuǎn)換電路由V/F 器件實(shí)現(xiàn)。 %VFSS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片選擇氣壓傳感器 MPX4115 輸出的是模擬電壓，因此，必須進(jìn)行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換才能交由單片機(jī)處理。圖 MPX4115 實(shí)物圖及引腳排列圖氣壓傳感器 MPX4115 的管腳說(shuō)明如表 所示：表 氣壓傳感器 MPX4115的管腳說(shuō)明1 2 3 4 5 6VOUT GND VS N/S N/S N/S氣壓傳感器 MPX4114 的特性參數(shù)如表 所示：表 氣壓傳感器 MPX4114的特性參數(shù)? MPX41001 2 3 4 5 6VOUT GND VCC NC NC NC參 數(shù) 符 號(hào) 最 小 典 型 最 大 單 位壓力范圍 Pop 15 115 KPa供電電壓 Vs Vdc供電電流 Lo 10 mAdc最大壓力偏置 （0℃～85℃）Vs=Vpss Vdc滿量程輸出 （0℃～85℃）Vs=Voff Vdc滿量程比例 （0℃～85℃）Vs=VFSS Vdc精度（0℃～85℃） 177。還能為高水準(zhǔn)模擬輸出信號(hào)提供一個(gè)均衡壓力。圖 數(shù)據(jù)采集模塊原理圖 氣壓傳感器 MPX4115 的原理MPX4115 系列壓電電阻傳感器是一個(gè)硅壓力傳感器。其中 1 腳是輸出信號(hào)端，輸出的是與氣壓值相對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)。Error (31)式中， Vs 是工作電壓,，P 是大氣壓值,，Vout 為輸出電壓 。MPX4115可以產(chǎn)生與所加氣壓呈線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的數(shù)字大氣壓計(jì)顯示的是絕對(duì)氣壓值，同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補(bǔ)償能力的氣壓傳感器。一般要選用有溫度補(bǔ)償作用的氣壓傳感器，因?yàn)闇囟妊a(bǔ)償特性可以克服半導(dǎo)體壓力傳感器件存在的溫度漂移問(wèn)題。該模塊，可使用 7 段 LED 數(shù)碼管構(gòu)成，也可以使用字符液晶顯示器件構(gòu)成。? 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， 數(shù)據(jù)采集模塊（氣壓傳感器）A/D 轉(zhuǎn)換模塊（V/F 轉(zhuǎn)換器） 電源模塊數(shù)據(jù)處理模塊（單片機(jī)） 數(shù)據(jù)顯示模塊（液晶顯示器）此處理過(guò)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。? 數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊，主要核心是由氣壓傳感器構(gòu)成，其主要功能是對(duì)被測(cè)氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)穩(wěn)定的測(cè)量，并以模擬電壓的形式輸出，交由后面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化模塊處理。在主程序模塊中我們關(guān)鍵是使單片機(jī)初始化，以及分配地址空間交代程序中各個(gè)變量等。通過(guò)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(guò)顯示電路顯示給用戶。圖 單片機(jī)數(shù)字大氣壓計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由圖 可知，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如下：測(cè)量時(shí)被測(cè)氣壓由氣壓傳感器轉(zhuǎn)換為模擬的電壓輸出，此輸出信號(hào)不能直接交由單片機(jī)處理。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的了解，選擇適合的器件，畫(huà)出原理圖。軟件部分通過(guò)對(duì)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)和對(duì)單片機(jī)知識(shí)的了解，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)編寫(xiě)出單片機(jī)程序。模塊之間沒(méi)有復(fù)雜的信號(hào)傳輸,且干擾很少,因而系統(tǒng)整體比較穩(wěn)定。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì)思想在系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中, 需要考慮穩(wěn)定性、復(fù)雜程度、造價(jià)和調(diào)試的難易程度等因素。傳統(tǒng)的氣壓計(jì)(空盒式、彎管式等)精度低、實(shí)時(shí)顯示時(shí)穩(wěn)定性較差，而采用單片機(jī)控制的數(shù)字氣壓計(jì)，使用方便、顯示簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、擴(kuò)展性方面可靈活的加入超壓、低壓報(bào)警、無(wú)線傳輸?shù)忍厥夤δ埽铱梢源蠓岣弑豢貧鈮旱募夹g(shù)指標(biāo)。這類傳感器具有多能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可以肯定地說(shuō)，是傳感器重要的方向之一 。借助于半導(dǎo)體集成化技術(shù)把傳感器部分與信號(hào)預(yù)處理電路、輸入輸出接口、微處理器等制作在同一塊芯片上，即成為大規(guī)模集成智能傳感器。由上還可以看出，集成化對(duì)固態(tài)傳感器帶來(lái)了許多新的機(jī)會(huì)，同時(shí)它也是多功能化的基礎(chǔ)。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。傳感器的多功能化也是其發(fā)展方向之一。由于采用了集成工藝，將壓敏部分和集成電路分為幾個(gè)芯片，然后混合集成為一體。自從壓阻效應(yīng)發(fā)現(xiàn)后，有人把 4 個(gè)力敏電阻構(gòu)成的全橋做在硅膜上，就成為一個(gè)集成化壓力傳感器。隨著集成化技術(shù)的發(fā)展，各類混合集成和單片集成式壓力傳感器相繼出現(xiàn)，有的已經(jīng)成為商品。目前，各類集成化傳感器已有許多系列產(chǎn)品，有些已得到廣泛應(yīng)用。傳感器集成化包括兩種定義，一是同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個(gè)傳感元件用集成工藝在同一平面上排列起來(lái)，排成 1 維的為線性傳感器，CCD 圖象傳感器就屬于這種情況。如結(jié)構(gòu)材料的時(shí)效處理、冰冷處理、永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理，電氣元件的老化篩選等 。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因有：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。而在傳感器內(nèi)引入溫度誤差補(bǔ)償又常常是可行的。不少傳感器對(duì)溫度敏感，由于溫度變化引起的誤差十分可觀。對(duì)于傳感器特性，可以找出誤差的變化規(guī)律，或者測(cè)出其大小和方