【正文】 用于監(jiān)測汽車行駛過程中輪胎氣壓，車內(nèi)主控機(jī)板顯示模塊實(shí)時顯示輪胎氣壓狀態(tài)。而性能可靠、功能完善、技術(shù)成熟的產(chǎn)品均是一些國外知名公司的品牌產(chǎn)品，但價格較為昂貴。國內(nèi)汽車行業(yè)正迫切需求成熟的輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)及產(chǎn)品的投放市場以解決因輪胎爆胎而引起的行駛安全性問題。原理框圖如下：顯示器單片機(jī)控制的檢測系統(tǒng)單片機(jī)控制的主控制器A/D轉(zhuǎn)換器壓力傳感器總線圖21 方案一原理圖 設(shè)計方案二：采用集成的單片機(jī)主控，通過壓力傳感器將氣壓信號送入帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)中，以及在相關(guān)模擬分立元件的輔助下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及其它的數(shù)據(jù)處理，將處理的結(jié)果送顯示部分進(jìn)行顯示。設(shè)計51單片機(jī)數(shù)字氣壓計系統(tǒng)時，需要考慮下面4個方面的內(nèi)容。選擇合適的氣壓傳感器芯片，這要根據(jù)實(shí)際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)來決定。選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器件，它的作用是將氣壓傳感器輸出的模擬電流或電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。設(shè)計單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器件的接口電路。實(shí)現(xiàn)氣壓信息采集并輸出的軟件設(shè)計。基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計設(shè)計初始化模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)處理模塊顯示模塊圖23 單片機(jī)數(shù)字氣壓計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由圖23可知，整個系統(tǒng)的工作流程如下。因此，需要經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換模塊把氣壓傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖（其頻率隨輸入電壓呈線性變化）。通過對單片機(jī)各個端口的設(shè)置，以及定時器工作方式和串行口工作方式的選擇，并對定時器和串行口進(jìn)行初始化用以實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)和各個功能模塊芯片之間通訊聯(lián)絡(luò)的設(shè)定。其中最為關(guān)鍵的是連接子程序的各個功能模塊。 數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)處理模塊主要是對A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集，并且對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，此處理過程主要是對采集的數(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。在數(shù)據(jù)的顯示模塊中，我們采用的是LED動態(tài)顯示的方式。7段數(shù)碼管選用共陽連接方式，通過端口輸出編碼后的段碼，對應(yīng)筆畫為“高電平“時點(diǎn)亮。氣壓傳感器的主要性能參數(shù)如下。測量范圍即所能測量的大氣壓力范圍，單位為kPa。測量精度測量結(jié)果（電流或電壓）的精度。溫度補(bǔ)償范圍一般要選用具有溫度補(bǔ)償能力的氣壓傳感器，因?yàn)闇囟妊a(bǔ)償特性可以克服半導(dǎo)體壓力敏感器件存在的溫度漂移問題。測量的是否是絕對氣壓值絕對氣壓值對應(yīng)的即是實(shí)際的氣壓值，顯然要實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計需要測量絕對氣壓值的氣壓傳感器。經(jīng)過綜合考慮，我們選用美國摩托羅拉公司的集成壓力傳感器芯片MPX4105作為氣壓傳感器。供電范圍：~。測量范圍：15~105kPa。工作溫度范圍：0~85℃。溫度補(bǔ)償范圍：40~+125℃。測量精度為177。 A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇氣壓傳感器MPX4105輸出的是模擬電壓，因此，必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換才能交由單片機(jī)處理。我采用一種電壓/頻率（V/F）轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)模擬電壓的數(shù)字化處理。V/F器件的作用是將輸入電壓的幅值轉(zhuǎn)換成頻率與輸入電壓幅值成正比的脈沖序列，雖然V/F器件本身還不能算做量化器，但加上定時器與計數(shù)器以后也可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。通過測試V/F的輸出頻率。針對電路的實(shí)際需要，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)，我選用國家半導(dǎo)體公司的芯片LM331來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。%?？蓡?、雙電源供電，電壓范圍為5~40V。脈沖輸出可兼容任何邏輯形式。內(nèi)部具有溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，因而具有極佳的溫度穩(wěn)定性，最大溫漂為177。 三端穩(wěn)壓器本設(shè)計中的LM331工作電源采用+15V，但是單片機(jī)、MPX4105等其他芯片需要+5V供電，因此還需要設(shè)計專門的供電電路以滿足整個系統(tǒng)的電源需求。其輸入電壓范圍：~24V，輸出+5V 固定電壓；具有內(nèi)部短路電路限制和熱過載保護(hù)功能，無需外部元器件。靜態(tài)顯示時，較小的電流能得到較高的亮度且字符不閃爍，當(dāng)顯示器位數(shù)較少時，采用靜態(tài)顯示的方法是合適的。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。若顯示器的位數(shù)不大于8，則控制顯示器公共極電位只需一個I/O口，控制顯示器的各位所顯示的字型也只需一個8位口。有10個引腳，對應(yīng)于７個段、1個小數(shù)點(diǎn)和2個公共端[9]。 系統(tǒng)配置我們以AT89C52單片機(jī)為整個系統(tǒng)的核心，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(jìn)行數(shù)字顯示等等。進(jìn)行多次A/D轉(zhuǎn)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(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶，進(jìn)而達(dá)到了我們對整個系統(tǒng)設(shè)計的基本要求。硬件電路離不開功能性器件，因此首先來看看本數(shù)字胎壓計所采用的主要器件。如下圖31所示： 圖31 單片機(jī)引腳圖89C52單片機(jī)引腳功能主電源及時鐘引腳此類引腳包括電源引腳Vcc、Vss、時鐘引腳XTALXTAL2。（2）Vss（20腳）接地。（4）XTAL2（18腳）在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸出端。（1）RSR/ VPD（9腳）：復(fù)位信號輸入端，高電平有效，當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，在此引腳加上兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位（REST）。掉電期間，此引腳可接上備用電源（VPD），以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。）時，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的下降沿用于鎖存16位地址的低8位。但是每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，在兩個機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個ALE脈沖。（3）PSEN（29腳）：程序存儲器允許輸出控制端。在從外部程序存儲器取指令（或取常數(shù)）期間，每個機(jī)器周期均PSEN兩次有效。PSEN同樣可以驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。當(dāng)EA端保持高電平時，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH時將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。（1）P0（~）是一個8位三態(tài)雙向I/O口，在不訪積壓處部存儲器時，做通用I/O口使用，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)訪問外部存儲器時，此口為地址總路線低8位及數(shù)據(jù)總路線分時復(fù)用口，可帶8個LSTTL負(fù)載。（3）P2（~）是一個8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總路線高8位復(fù)用，可驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。? MPX4100123456VOUT GND VCC NC NC NC圖32 MPX4105引腳分布圖各引腳功能說明如下：VOUT(1腳)：電壓輸出腳。NC（6腳）：空引腳，用于芯片內(nèi)部連接，懸空不適用。?LM33112347665CO RefCFOGNDVCCCmpInThreR/C圖33 LM331引腳分布圖各引腳功能說明如下：CO(1腳)：電流輸出腳。此引腳可接一固定電阻串聯(lián)一個可變電阻器的組合，用于調(diào)整轉(zhuǎn)換增益。該序列的頻率值對應(yīng)于輸入電壓的脈沖序列。R/C（5腳）：組容網(wǎng)絡(luò)引腳。芯片內(nèi)部的電壓比較器會對此引腳上的電壓和7腳CmpIn上的電壓作比較。需要進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換的電壓經(jīng)過低通濾波后由此引腳輸