便攜式氣壓高度計的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計-在線瀏覽
2024-08-09 09:54本頁面
【正文】 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，且價格較為便宜，所以本設(shè)計選擇方案一。 方案二：TLC549 TLC549是TI公司生產(chǎn)的一種低價位、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，而且能顯示星號。 報警電路的方案選擇 本文設(shè)計的便攜式氣壓高度計需要實現(xiàn)對氣壓高度值的上下限給予一定的提醒，所以需要有報警電路，常用報警方案有以下幾種：方案一：語音芯片 將語音信號通過采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字，存儲在IC的ROM中，再通過電路將ROM中的數(shù)字還原成語音信號。 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脈寬或者利用定時翻轉(zhuǎn)電平對蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動，操作簡單方便。第三章 便攜式氣壓高度計的硬件設(shè)計本文設(shè)計的便攜式氣壓高度計以單片機(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，報警電路組成。圖中15V的電壓由鋰電池提供。AT89S51是一個低功耗，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只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。地址鎖存信號ALE也為高電平。AT89S51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容CC2按圖32所示方式連接。根據(jù)實際情況，本設(shè)計中采用12MHZ外部晶振，電容取值為30pF。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長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，每個引腳的功能見表1： 具體電路設(shè)計如圖33所示，P1是氣壓信號放大后的接口。輸出串行移位數(shù)據(jù)。表 1 引腳功能表圖 33 TLC549電路設(shè)計圖 顯示電路設(shè)計本文便攜式氣壓高度計采用的是1602字符液晶。VL接出的一個滑動變阻器用來調(diào)節(jié)液晶的亮度。這樣一來就組成某個字符。其電路設(shè)計如圖34所示： 圖34 LCD1602顯示電路圖 氣壓傳感器電路設(shè)計 本文便攜式氣壓高度計采用的氣壓傳感器US9111。具體參數(shù)如表2：表2氣壓傳感器us9111參數(shù)最小值典型值最大值單位激勵電壓510V激勵電流mA橋電阻456kΩ量程15psi(高靈敏度型)130170210mV零偏移30030mV溫度系數(shù)（電壓激勵）%FS/℃溫度系數(shù)（電流激勵）+%FS/℃溫度系數(shù)（零偏移）+%FS/℃線性度177。+%FS過壓3psi工作溫度40+125℃儲存溫度55+150℃ 引腳及功能如表3所示： 表 3 引腳及功能 為了正確測量氣壓，并將測得的氣壓值轉(zhuǎn)換成單片機(jī)需要的電壓信號，需要將傳感器輸出信號進(jìn)行處理，處理電路包括激勵源電路和信號放大電路兩部分，具體設(shè)計如下：傳感器激勵源設(shè)計由于采用電流激勵的溫度特性要優(yōu)于電壓激勵，因此本設(shè)計采取恒流源供電的思路。 圖 35電流激勵源電路圖信號放大設(shè)計 因為氣壓傳感器檢測到的信號大概是毫伏級，然而單片機(jī)所需要的電壓需要+5V，因此在本設(shè)計中需要將信號放大。但是因為需要有效的調(diào)試，所以考慮之后選擇了三級放大電路。 圖36 差動放大共模抑制電路圖圖中，S，S+是傳感器輸出信號，由于信號源的內(nèi)阻處于理想化，有S+=S，R4間的電流處于0。中級差分運算電路如圖37所示，將前級信號進(jìn)行差分運算，將信號放大5倍然后送至后置繼續(xù)放大。圖 38 同比例放大電路圖 報警電路的設(shè)計 本設(shè)計中的報警電路設(shè)計采用一個三極管驅(qū)動一個蜂鳴器，主要用于當(dāng)氣壓達(dá)到上下極限值時進(jìn)行報警提醒。 圖39 報警電路圖第四章 便攜式氣壓高度計的軟件設(shè)計本文設(shè)計的便攜式氣壓高度計的軟件程序包括主程序，顯示子程序，模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序，數(shù)據(jù)處理子程序，報警子程序，具體設(shè)計如下： 主程序設(shè)計主程序流程圖如圖41所示，首先進(jìn)行狀態(tài)初始化，LCD顯示器上顯示初始界面，然后根據(jù)輸入的信號顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)。 圖 41 主程序流程圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 TLC 549是8位串口AD轉(zhuǎn)換芯片，可用單片機(jī)控制，通過CLK,CS,DATA OUT，三條口線進(jìn)行串行接口。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC549時，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。內(nèi)部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動將 前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。 (3)接下來的3個I/O CLOCK周期的下降沿移出第8(DDD0)個轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù)4個內(nèi)部時鐘周期，然后開始進(jìn)行32個內(nèi)部時鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。如果CS為低時I/O CLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器/控
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