【正文】 送給單片機(jī)進(jìn)行處理。 該高度計(jì)可以測量 電壓范圍（ — ）， 高度范圍 — 。 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 便攜式氣壓高度計(jì)簡介 便攜 式氣壓高度計(jì)的研究目的 氣壓高度計(jì)是常見的測量工具，在人們進(jìn)行戶外旅行、登山運(yùn)動(dòng)、野外測量等活動(dòng)中起到非常重要的作用。但是， 低氣壓下的陰雨和下雪天氣、夏季雷雨前的高溫濕悶天氣，也就是大氣壓在降低，使人抑郁不適，雨后天睛的心情舒暢，就是氣壓升高的原因。 我們從報(bào) 紙 或電視中了解到：對于登山 運(yùn)動(dòng) 員，到了高山地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)頭痛、惡 心 、嘔吐等癥狀（所謂的高原反應(yīng)），高度增加，人的感覺越明顯。當(dāng)大氣壓下降時(shí)，大氣中的氧分壓、肺泡的氧分壓和動(dòng)脈血氧飽和度都隨之下降，導(dǎo)致人體發(fā)生一系列生理反應(yīng)。 便攜式氣壓高度計(jì)的工作原理 氣壓 高度計(jì) 是利用大氣壓的變化規(guī)律，來測量 所在地的海拔高度和 所在地的大氣壓變化，以及測量因地域變化發(fā)生的相對高度。 利用此原理 ,來實(shí)現(xiàn)對高度的計(jì)算。 要使用氣壓高度計(jì)， 必須了解以下基本知識(shí)： 大氣壓強(qiáng)（簡稱大氣壓）：即空氣作用在所在地面單位面積上的壓力（即空氣重量）。 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：根據(jù)國際假設(shè)規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下空氣作用在單位海平面的大氣壓力，即海拔 0 米高度面的大氣壓強(qiáng)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓大約為（ 760mmHg 或 ）。因此，大氣壓總是隨著高度的增加而降低的。 復(fù)位電路：復(fù)位單片機(jī)，使單片機(jī)從初始狀態(tài)開始工作。采用的晶 振頻率是 12MHz。 報(bào)警電路：發(fā)出聲音報(bào)警。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：實(shí)現(xiàn)模擬的氣壓值信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理。 方案二：使用鋰電池 使用 15V的鋰電池，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后得到 5V的電壓。 單片機(jī)的方案選擇 本文設(shè)計(jì)的 便攜式氣壓高度計(jì)以 單片機(jī)為核心，常用的單片機(jī)有以下幾種： 方案一： AT89S51 AT89S51 具有 ISP 在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作 環(huán)境上拔除 ,可以在線燒寫。 AT89S51 具有 全新的加密算法，這使得對于 89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。比如 805 89C51等產(chǎn)品。采用 FLASHROM，內(nèi)部具有 4KB 的存儲(chǔ)空間， 能在 3V超低壓下工作，而且 S51 單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)，由于不 具備 RSP 在線編程技術(shù)，當(dāng)對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ?，需要燒入程序時(shí)對芯片的多次插拔會(huì)對芯片造成一定的損壞。所以選擇方案一。可選用的氣壓傳感器 有如下： 方案一：氣壓傳感器 US9111 在本系統(tǒng)中傳感器的選擇是非常重要的一環(huán)，直接關(guān)系到測量的精度以及范圍。 方案二：氣壓傳感器 SCP1000D01 SCP1000D01是芬蘭 VTI 公司生產(chǎn)的一款基于 DMEMS 技術(shù)的絕對壓力傳感器，能在正常條件下達(dá)到亞米級(jí)別的分辨率和 1m 的精度?？晒┯脩粜枰孕羞x擇 測量方式。 方案比較： US9111 的測量范圍相對 SCP1000D01 大，且價(jià)格較為便宜，所以本設(shè)計(jì)選擇方案一。 方案二： TLC549 TLC549 是 TI 公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它以 8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于 17us,最大轉(zhuǎn)換速度為 40000HZ,4MHZ 典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為 3 至 6伏。 方案比較： TLC549 相對于 TLC0809 所需要用的端口資源少，能夠滿足本文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。 方案二：液晶顯示 液晶顯示具有 零輻射，低耗能，散熱小 ， 纖薄輕巧 ， 精確還原圖像 等優(yōu)點(diǎn)，而且能顯示星號(hào)。 報(bào)警電路的方案選擇 本文設(shè)計(jì)的 便攜式氣壓高度計(jì)需要實(shí)現(xiàn)對氣壓高度值的上下限給予一定的提醒，所以需要有報(bào)警電路，常用報(bào)警方案有以下幾種： 方案一：語音芯片 將語音信號(hào)通過采樣轉(zhuǎn)化 為數(shù)字，存儲(chǔ)在 IC 的 ROM 中，再通過電路將ROM中的數(shù)字還原成語音信號(hào)。 方案二：蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器 ，單片機(jī)的 I/O 口可以通過 PWM 脈寬或者利用定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平對蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，操作簡單方便。 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第三章 便攜式氣壓高度計(jì)的硬件設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的 便攜式氣壓高度計(jì) 以單片機(jī) AT89S51 為核心，由電源電路，傳感器電 路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，顯示電路，報(bào)警電路組成。圖中15V的電壓由鋰電池提供。 AT89S51 是一個(gè)低功耗 ，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位 。地址鎖存信號(hào) ALE也為高電平。 AT89S51引腳 XTAL1和 XTAL2與晶體振蕩器及電容 C C2按圖 32所示方式連接。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用 12MHZ外部晶振， 電容取值為 30pF。具有 4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長 17μs ， TLC549 允許的最高轉(zhuǎn)換速率為 45500 次 /s， TLC549 為 40000 次 /s。 ，典型功耗值為 6mW。 TLC549 的引腳分布圖如圖 33所示，每個(gè)引腳的功能見表 1： 具體電路設(shè)計(jì)如圖 33 所示， P1 是氣壓信號(hào)放大后的接口。 DO 接單片機(jī) 口，輸出串行移位數(shù)據(jù)。 表 1 引腳功能表 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 引 腳 1引 腳 2引 腳 3引 腳 4引 腳 5引 腳 6引 腳 7引 腳 8R E F + ： 輸 入 ， 電 壓 為 + 2 5 v 基 準(zhǔn) 電 壓A N A L O G I N ： 輸 人 ， 信 號(hào) 輸 人 0 ～ + 2 . 5 V 電 壓 ：R E F ： 輸 人 ， 負(fù) 基 準(zhǔn) 電 壓 ， 接 地G N D ： 輸 人 ， 地 ， 接 地C S ： 輸 入 ， 片 選D A T A O U T ： 輸 出 ， 串 行 移 位 數(shù) 據(jù)I / O C L O C K ： 輸 人 ， 串 行 移 位 脈 沖V C C ： 輸 入 ， 電 源 圖 33 TLC549電路設(shè)計(jì)圖 顯示電路設(shè)計(jì) 本文便攜式氣壓高度計(jì)采用的是 1602 字符液晶。 RS 接單片機(jī) 口是寫指令和寫數(shù) 據(jù)控制腳。 E接單片機(jī) 口是使能端。 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。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應(yīng) 的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。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，它的測量范圍為 0 至，差分輸出。 + %FS 磁滯度 177。具體電路如圖 35所示，其中 穩(wěn)壓二極管選用 ，運(yùn)放選用 OP07。 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。 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 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。調(diào)節(jié) R22，使電路兩邊對稱既而增強(qiáng)了抗共模干擾的效果。 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。電路如 圖 39 所示 。然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，達(dá)到上下限則采取對應(yīng)的措施。 當(dāng) CS 為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出 (DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，