便攜式氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-05 09:54本頁(yè)面
【正文】 內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。 (4)最后，片上采樣保持電路在第8個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿將移出第8(DDD0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。 (2) 前四個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第4和第5個(gè)位(DDDD3)，片上采樣保持電路在第4個(gè)I/O CLOCK 下降沿開(kāi)始采樣模擬輸入。 一組通常的控制時(shí)序?yàn)椋?1)將CS置低。當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I/O CLOCK丌起作用。然后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，達(dá)到上下限則采取對(duì)應(yīng)的措施。電路如圖39所示。 圖 37差分運(yùn)算電路圖后置放大電路如38所示，根據(jù)Uo=(1+R15/R14)Ui，得出后置放大系數(shù)為3，即為3倍。調(diào)節(jié)R22，使電路兩邊對(duì)稱既而增強(qiáng)了抗共模干擾的效果。前級(jí)差動(dòng)放大電路抑制共模干擾，電路如圖36所示，調(diào)節(jié)R22可以改變放大倍數(shù)（110）倍。在本設(shè)計(jì)采用差動(dòng)放大電路即可滿足需求，然而基本的差動(dòng)放大電路精密度較差，且差動(dòng)放大電路上變更放大增益時(shí)，必須調(diào)整兩個(gè)電阻。具體電路如圖35所示，運(yùn)放選用OP07。+%FS磁滯度177。但由于預(yù)算的限制，此次設(shè)計(jì)選擇了具有良好性價(jià)比的US9111絕壓型氣壓傳感器，差分輸出。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。D0D7是數(shù)據(jù)傳送口，接單片機(jī)P0口，數(shù)據(jù)傳至液晶并顯示。輸入片選。輸入串行移位脈沖引腳。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，VREF接地，VREF+－VREF≥1V，可用于較小信號(hào)的采樣。總失調(diào)諢差最大為177。圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)采用TLC549模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，TLC549是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可不通用微處理器、控制器通過(guò)CLK、CS、DATA OUT三條口線進(jìn)行串行接口。晶振、電容C3／C2及片內(nèi)與非門(mén)（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0～33MHz之間，電容CC2取值范圍在5～30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖32所示的復(fù)位電路，該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN無(wú)效。單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第—個(gè)單元取指令。 圖31 電源電路原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)是由單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路組成，如圖32所示。各部分電路的具體設(shè)計(jì)如下： 電源電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用鋰電池供電，然后對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其電路原理如圖31所示，主要部分是采用線性穩(wěn)壓芯片7805實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,在輸入電壓存在波動(dòng)時(shí)，輸出電壓保持恒定的裝置，轉(zhuǎn)換后的12V電壓供給擴(kuò)展部分，5V電壓供給單片機(jī)。 方案比較：蜂鳴器較語(yǔ)音芯片更好控制，且價(jià)格低廉，在本文設(shè)計(jì)中只需要在氣壓達(dá)到上下限時(shí)作一個(gè)簡(jiǎn)單的提示，所以本設(shè)計(jì)選擇方案二。語(yǔ)音芯片能夠清楚的報(bào)出語(yǔ)音，且能處理好幾種語(yǔ)音格式。方案比較：液晶能較方便的顯示多個(gè)字符，且功耗低，滿足本文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。 顯示器件的方案選擇本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)需要顯示氣壓值和高度值，顯示期價(jià)的選擇方案如下：方案一：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示的數(shù)字雖然清楚，但是其耗電量比較大，而且只顯示數(shù)字，但不能顯示些復(fù)雜的字符。它能方便的采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的方案選擇本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)在氣壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)，常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片有以下幾種：方案一：TLC0809TLC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的器件，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通一個(gè)通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。SCP1000D01的測(cè)量范圍在100pa+100pa。SCP1000D01提供了高精度、高速度、低功耗、和超級(jí)功耗4種模式。但由于預(yù)算的限制，此傳感器具有良好性價(jià)比的US9111絕壓型氣壓傳感器，差分輸出。 傳感器的方案選擇 本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)需要通過(guò)氣壓傳感器采集氣壓數(shù)據(jù)，供給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換。 方案比較：由于AT89S51單片機(jī)工作頻率高（AT89S51的工作最高頻率為33MHz）燒寫(xiě)時(shí)無(wú)需插拔，相比AT89C51更不易損壞，并且AT89S51具有ISP在線編程功能，在程序調(diào)試時(shí)方便，兼容AT89C51。方案二: AT89C51AT89C51的工作最高頻率為22MHz。在兼容性方面，AT89S51向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。AT89S51的最高工作頻率為33MHz,具有雙工UART串行通道, AT89S51內(nèi)部集成看門(mén)狗計(jì)時(shí)器,具有雙數(shù)據(jù),具有電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。方案比較：因?yàn)槭褂酶呻姵貢r(shí)間久了電壓會(huì)不穩(wěn)定且干電池所需體積較大，而鋰電池體積小，能重復(fù)充電，故選擇方案二。 圖21便攜式氣壓高度計(jì)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)的基本功能要求，設(shè)計(jì)方案的選擇如下： 電源的方案選擇本文設(shè)計(jì)的是便攜式氣壓高度計(jì)，必須要能夠攜帶方便，因此在電源供電上不能使用穩(wěn)壓源供電，而要考慮用電池供電，常用電池如下：方案一：使用干電池使用干電池，通過(guò)串聯(lián)然后穩(wěn)壓出5V的電壓。傳感器電路：實(shí)現(xiàn)氣壓數(shù)據(jù)的采集。顯示電路：顯示高度值和氣壓值。晶振電路：為單片機(jī)提供信號(hào)源。據(jù)實(shí)測(cè)，在近地面層中，高度每升高100米，大氣壓平均降低約12hPa.第二章 便攜式氣壓高度計(jì)的方案設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)由單片機(jī)、電源電路部分、液晶顯示部分、復(fù)位部分、晶振部分、報(bào)警部分、傳感器部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分組成,其結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示, 各部分作用如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)：便攜式氣壓高度計(jì)的控制核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)作，包括數(shù)據(jù)的處理、顯示以及數(shù)據(jù)的傳輸。海拔高度愈高，壓在其上的空
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