【正文】 。本氣壓計(jì)能夠在氣壓傳感器的線性范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量相應(yīng)氣壓值。本文研究的氣壓計(jì)BMP085的技術(shù)指標(biāo)如下。氣 壓 傳 感 器A/D 轉(zhuǎn) 換 器的 檢 測 系 統(tǒng)單 片 機(jī) 控 制總 線 的主控系統(tǒng)單片機(jī)控制顯 示 器 設(shè)計(jì)方案一 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(hào)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(jì)51單片機(jī)數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要考慮下面4個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。設(shè)計(jì)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(jì)?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)初始化模塊數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)碼顯示模塊警報(bào)模塊 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，整個(gè)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖（其頻率隨輸入電壓呈線性變化）。如果該氣壓值不在預(yù)設(shè)值范圍之內(nèi)，則傳送一個(gè)脈沖信號(hào)給單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，提示用戶氣壓出現(xiàn)異常。 //初始化lcd1602void WriteDataLCM(uchar dataW)。void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData)。void Single_Write(uchar SlaveAddress,uchar REG_Address,uchar REG_data)。 //單個(gè)讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)void Multiple_Read(uchar,uchar)。其初始化程序如下：void bmp085Calibration()//BMP085初始化設(shè)置；{ ac1 = bmp085ReadInt(0xAA)。 ac3 = bmp085ReadInt(0xAE)。 ac5 = bmp085ReadInt(0xB2)。 b1 = bmp085ReadInt(0xB6)。 mb = bmp085ReadInt(0xBA)。 md = bmp085ReadInt(0xBE)。 數(shù)碼顯示模塊本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)的P1口連接一個(gè)LCD1602液晶顯示屏顯示。 警報(bào)電路模塊當(dāng)氣壓傳感器所測到的氣壓值超出預(yù)設(shè)值范圍時(shí)，即給單片機(jī)一個(gè)脈沖信號(hào)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。 各功能模塊的選擇 單片機(jī)的選擇方案一：選擇arm系列芯片，arm系列具有低功耗，高性能的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)機(jī)器周期能處理32位數(shù)據(jù)，可以使氣壓計(jì)的精度更高。方案三：選擇使用八位處理的51系類單片機(jī)?？紤]到我們身處平原地區(qū)，氣壓值浮動(dòng)較小，不需要精度太高綜合價(jià)格，我們最終選擇51系類單片機(jī)，采用STC89S52。方案二：采用BOCSH的BMP085，BMP085是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，可以應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備中。A。C總線直接與各種微處理器相連。 數(shù)碼顯示的選擇方案一：采用八連排七段數(shù)碼管，七段數(shù)碼管有共陰和共陽兩種，如用共陽顯示電路需要用74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)集成電路，無論共陰還是共陽七段顯示電路，都需要加限流電阻。但其價(jià)格便宜， 使用簡單。綜上考慮，我們選用第二種方案，即用LCD1602作為數(shù)碼顯示。方案二：采用無源蜂鳴器。 系統(tǒng)的配置我們用AT89S52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，氣壓傳感器、LCD1602數(shù)碼顯示器、蜂鳴器等為重要組成部分，組成了一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)。在此過程中需要利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器對(duì)其進(jìn)行度量，再使用軟件模塊對(duì)其進(jìn)行處理，即得到了A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。第3章 硬件電路的搭建 單片機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 20世紀(jì)80年代以來，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠家已投入市場的產(chǎn)品就有50多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測控制的主角。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。C P U外 部 設(shè) 備 計(jì)數(shù)器ROM中斷I/O口RAM圖 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)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(jī)。 單片機(jī)引腳排列圖 AT89S52主要特性* 與MCS51 兼容* 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器* 壽命：1000寫/擦循環(huán)* 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年* 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz* 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定* 128*8位內(nèi)部RAM* 32可編程I/O線 AT89S52管腳說明VCC：供電電壓。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、晶振電路等組成。BMP085是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，可以應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備中。A。C總線直接與各種微處理器相連。 BMP085 發(fā)送控制命令的方式圖向BMP085 發(fā)送命令的步驟如下： 1）發(fā)送模塊地址+W（表示寫操作）。3）發(fā)送寄存器的值(control register data)。不同的值分別代表，測量溫度；低精度壓力測量；中精度壓力測量；高精度壓力測量。 BMP085讀取數(shù)據(jù)方式從BMP085 讀取數(shù)據(jù)的步驟如下。 2）送寄存器地址(register address)。4）發(fā)送模塊地址+R（表示要進(jìn)行讀操作）。 6）讀取測量值的低8位（LSB）。其實(shí)對(duì) BMP085 的控制可以概括為兩句話：向固定的寄存器（0xF4）寫特定值，從特定的寄存器讀返回值。 1）向固定的寄存器（0xF4）寫特定值其實(shí)就是向0xF4地址寫不同的值從而完成溫度測量或不同的壓力精度的測量。從0xF6，0xF7，0xF8，讀取UT或者UP，具體是UP還是UT要由前面進(jìn)行的操作決定（進(jìn)行了溫度轉(zhuǎn)換就存有溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行了壓力轉(zhuǎn)換就存有壓力數(shù)據(jù)）。 BMP085電路結(jié)構(gòu) LCD數(shù)碼顯示 1602字符型LCD簡介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用，和行等的模塊。 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。 引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。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15腳：背光源正極。 1602LCD的時(shí)序。 讀操作時(shí)序 寫操作時(shí)序 1602電路結(jié)構(gòu)。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。 系統(tǒng)總原理圖第 4 章 軟件的設(shè)計(jì) 應(yīng)用軟件的介紹 Altium Designer軟件介紹Altium Designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能。并集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理功能,使得Altium Designer成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案－一個(gè)既滿足當(dāng)前，也滿足未來開發(fā)需求的解決方案。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 氣壓與海拔的關(guān)系海拔高度與大氣壓力的關(guān)系在大氣物理學(xué)里面有明確的定義。但是看大氣物理學(xué)的書比較復(fù)雜。有一點(diǎn)特別需要注意，就是海拔高度與壓力大小的關(guān)系受溫度的影響。 （） : 大氣靜壓: 海平面氣壓（相應(yīng)層下界氣壓），=101325R： 氣體常數(shù) R=*: 海平面高度（相應(yīng)底層下界高度） =0m： 自由落體標(biāo)準(zhǔn)加速度 =: 相應(yīng)層大氣溫度 =288K=15176。開始 系統(tǒng)初始化BMP_init()=1?初始化BMP085檢測溫度氣壓數(shù)據(jù)Temp=30?蜂鳴器報(bào)警LCD數(shù)碼顯示否是是否 程序流程圖第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 硬件調(diào)試 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試本設(shè)計(jì)中單片機(jī)所用電源為5V電源，可直接使用USB供電，所用晶振為12MHz,經(jīng)小段程序調(diào)試，比如控制流水燈的閃爍，運(yùn)行后都可以正常工作。1602剛開始顯示時(shí)，不是很清楚，屏幕對(duì)比度不是很好，后來加了一個(gè)滑動(dòng)變阻器，可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來改變1602的屏幕對(duì)比度，使得顯示更清晰，效果更好。 蜂鳴器的調(diào)試剛開始蜂鳴器的聲音很小，后面檢查線路和程序，也沒發(fā)現(xiàn)出什么問題。然后通過軟件程序設(shè)置時(shí)序來改變蜂鳴器的頻率。（1）開啟Keil，建立工程文件并且從器件數(shù)據(jù)庫里挑選出項(xiàng)目實(shí)際使用的器件。 新建源程序 添加程序進(jìn)工程（3）設(shè)置硬件相關(guān)的選項(xiàng)。 調(diào)試結(jié)果 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)在整個(gè)編程過程中，我都是很仔細(xì)的，因?yàn)橹兰词故呛苄〉膯栴}，都可能使整個(gè)程序出現(xiàn)問題，所以在一步步小心謹(jǐn)慎的情況下，基本上沒出什么問題，出了些小問題當(dāng)時(shí)都解決了，最后把整個(gè)程序燒進(jìn)單片機(jī)后，所有模塊都能正工作，整個(gè)系統(tǒng)也能正常運(yùn)行。經(jīng)過