基于单片机的数字气压计的设计和实现毕业设计方案.doc
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1、基于单片机数字气压计设计与实现学生: 指引教师:内容摘要:数字气压计重要构成某些是压敏元件。压敏元件可以将数字气压计需要测量气压转化成为一种电流或者是一种电压信号。此时形成电流或者电压信号具备容易传播、容易检测特点。之后,通过后续电路解决这种电流或者是电压信号,它就可以显示在数字气压计屏幕上。这就是数字气压计电流传播、解决、显示与读数过程。在数字气压计中,气压传感器起着决定性作用。 数字气压计设计与实现是一种复杂而繁琐过程。它设计需要硬件与软件两者相结合,再通过系统仿真调试得以实现。气压传感器起着核心性、决定性作用。本设计中咱们将采用型号为MPX4105传感器。通过此型号传感器测出相相应具备模
2、仿性电压值,之后通过电压/频率(V/F)变换手段将其电压值输入到单片机进行解决,显示出相相应气压值。本设计总体目的是将大学三年多所学专业知识运用到实践当中去。在这次设计中可以实现数字气压计系统所有特性。核心词:压敏元件 数字气压计 单片机 气压传感器The Design and Implementation of Digital Barometer Base on Single Chip MicrocomputerAbstract:Digital barometer is a device that makes full use of pressure sensitive components
3、,which can make the tested pressure change into current or voltage signal easily. At the same time,pressure sensors is the core component for barometer.The ariticle introduces a excellent way that illustrated digital precision barometer can obtain the function of soft and hardware at the same time.T
4、he air pressure via MPX4105 which achieving the value of analong voltage,and the signal is converted by V/F converter,then coped with SCM. Finally,the signal can be displayed on LED synchronously.As we can see that this kind of system is reliable,stable security and economy.Keywords:Pressure-sensing
5、 element Digital barometer single chip microcomputer Gs pressure transducer目 录前言11 系统总体设计31.1 设计整体思想31.2 系统总体框图31.3 元器件选取41.3.1 气压传感器41.3.2 电压/频率(V/F)转换器41.3.3 三端稳压器51.3.4 单片机51.3.5 LED显示52 硬件电路设计52.1 气压传感和电压/频率(V/F)转换电路某些52.2 单片机电路某些82.2.1 89C52单片机93 软件设计113.1 软件开发C语言简介113.2 运用频率计算出气压值123.3 基于单片机设计
6、程序流程图134系统调试与仿真144.1 C语言软件开发系统144.2 PROTEUS软件简介144.3 联机调试过程155 设计总结165.1 设计成果165.2 感谢16参照文献17附录118附录219基于单片机数字气压计设计与实现前言气压计是一种测量大气压装置。气压计重要构成某些是压敏元件。压敏元件可以将数字气压计需要测量气压转化成为一种电流或者是一种电压信号。此时形成电流或者电压信号具备容易传播、容易检测特点。之后,通过后续电路解决这种电流或者是电压信号,它就可以显示在数字气压计屏幕上。这就是数字气压计电流传播、解决、显示与读数过程。在数字气压计中,气压传感器起着决定性作用。本课题运用
7、单片机控制数字气压计设计与实现功能。单片机接口信号必要是数字信号,因而想要运用单片机获取气压此类非电信号信息,需要使用气压传感器。将气压信息转换成电流或电压输出是气压传感器作用,转换后电流或电压输出常为模仿信号。因而必要进行A/D转换,以满足单片机接口需要。数字气压计大量应用在各种工矿公司,野外作业,消费类电子产品等地方。它需求极为广泛。常用气压计有盒式气压计和液体气压计。飞机上使用高度计事实上是通过盒式气压计改装而成。常用液体气压计有酒精气压计和水银气压计两种。这两种气压计都是老式气压计,不以便于携带并且容易损坏。在科技飞速发展今天,各行各业不断浮现新技术新材料。进入20世纪90年代后来,微
8、电子行业发展极为迅速,各行各业电子传感器被创造并运用到各个领域当中,给人们生产生活带来了极大便利。数字气压传感器已经浮现,并大量运用到寻常生活中。当前诸多手持设备中都植入了气压计功能。例如手机、GPS等,为人们出行旅游带来以便。当前国际国内诸多电子公司都推出了数字气压传感器。如摩托罗拉公司MPX4105、Intersema公司MS5534b及华普微电子公司HP03系列数字气压传感器。多样化数字化气压测量装置、用品大量浮现,致使此产品越来越普及,精准度也越来越高。数字气压计除了测量气压一种功能以外,还具备了测量温度、指南针、码表功能。此前电子气压计只是一种专业场合只能通过专业人才干使用测量器具。
9、现如今,电子气压计已经成为大众化产品,在大街小巷随处可见。它也成为人们以便携带与运用电子产品之一。气压传感器在数字气压计中起着至关重要作用。在当今社会中,数字气压计运用范畴广泛。在国防领域中,它运用于火箭、导弹升空气压监测。在工业领域,它运用于汽车制造方面颇多。在医疗领域,它多运用高压氧舱气压测量。数字气压计浮现及广泛使用,为咱们平民百姓寻常生活提供了很大便利条件。在本次设计与实验过程中,数字气压计是采用单片机数字气压计控制。这种采用单片机数字气压计使用起来以便,精准度较高,显示数字易读,以便携带。产品质量得以保障。基于气压传感器核心性作用。此实验设计一方面需要简介一下气压传感器有关知识。为后
10、续工作奠定一种良好基本。一方面对于气压传感器技术性能作出如下简介。在气压传感器中,普遍采用技术是差动技术。差动技术最大长处是减小大气温度变化对实验测量影响。另一方面它还具备减少外界对实验干扰,影响气压传感器精准度长处。在气压传感器中可以产生一种平均效应。这是由于气压传感器采用了平均技术。每一种单元都可以感受到数字气压计测量是它原理。每一种单元所感受到误差值看做随后误差并且服从正态分布话,总误差将会明显减小。在气压传感器中,补偿性修正技术也被广泛应用。在气压传感器自身特性发生变化时,可以运用补偿性修正技术进行修复。还可以在外界环境容许条件下,对气压传感器进行修正一种技术。对气压传感器整体或者材料
11、、元器件进行必要稳定性解决是为了提高传感器性能稳定性。气压传感器在使用过程中,若测量规定较高,必要时也应对附加调节元件,后续电路核心元器件进行老化解决1。另一方面对于气压传感器发展趋势作出如下简介。气压传感器发展不但仅只涉及到一种领域。它在专业技术水平发展平台上使用诸多,在选用材料办法及使用上也有涉及,在工业方面它应用更加广泛。传感器集成化也可以称为“多功能一体化”,它是将传感器温度补偿、放大及运算各种环节一体化,并运用它们组装成一种元器件。当前,各类集成传感器已浮现许多系列性产品,广泛应用于生产生活中。传感器技术发展迅速,集成化成为它发展一种重要方向。在集成化技术迅速发展前提条件下,相继浮现
12、了各类混合集成和单片集成式压力传感器,大某些已经推广上市。弄清晰气压定义是设计电子气压计首要条件。气压是作用在单位面积上大气压力,即等于单位面积上向上延伸到大气上界垂直空气柱重量。气压以百帕(hPa)为单位,取一位小数。国际制单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。惯用单位:原则大气压。表达气压单位,普通运用水银柱高度。一种标注大气压=1013百帕(毫巴),1毫米水银(汞柱)柱高=4/3百帕(毫巴),1个标注大气压=760mm水银(汞柱)柱高。气压产生因素:根据分子动理论可知,气体压强是通过大量分子频繁碰撞容器壁面产生。大量分子频繁碰撞容器壁,对气壁作用力是持续、均匀。压强大小就是这个压力与气壁面积
13、比值。影响压强因素:海拔因素、大气温度、大气密度都会影响气压大小。普通随着高度升高按指数律递减。大气压强变化有日、月及年差别。在一天当中,气压有一种最高值、最低值,分别出当前910时和1516时。在一年当中,夏季气压低于冬季气压。水银气压表、空盒气压表、气压计是气象观测中惯用测量气压仪器。意大利科学家托里拆利最先测出原则大气压。1 系统总体设计1.1 设计整体思想本次系统设计将采用型号为MPX4105气压传感器。数字气压计设计思路包括软件设计及硬件设计2。软件设计涉及C语言编程与设计。硬件设计涉及传感器、单片机技术设计及调试。一方面,我应当先对C语言进行全面学习,学会编写程序。对单片机选取也需
14、要有自己一定结识。另一方面,要将学习成果运用到整体设计中去。最后,得出原理图及实现设计目的。1.2 系统总体框图数字气压计总体设计需要将大气中提供非电信号数据进行解决。信息采集时硬件设计前提条件,数据再通过转换,在硬件元器件中进行解决。最后,将相应数据显示在数字气压计屏幕上。图1.2-1为系统总框图。 图1.2-1 系统总框图1.3 元器件选取1.3.1 气压传感器在气压传感器选取上,应选取具备温度补偿能力这种特性仪器。具备这种特性气压传感器可以简化电路,提高稳定性和抗干扰能力3。在系统设计元器件中,咱们选取是型号为MPX4105气压传感器。重要因素是MPX4105特点符合咱们设计材料选用规定
15、。4.855.35V是MPX4105供电范畴。在此范畴内供电会达到安全状态。085是MPX4105正常温度工作范畴。当在测量过程中,温度在这个给定范畴之内,测试值都会达到抱负状态。15105kPa是MPX4105测量范畴。大气压强在此范畴之内都可以精准测量。在实验过程中,咱们需要一种微解决器接口,而MPX4105刚好符合咱们需要条件。由于MPX4105这种传感芯片特点,符合实验规定。因此在综合多方面因素考虑之后,咱们将选用MPX4105作为本次实验气压传感器。基于MPX4105气压传感器在气体压力控制方面能发挥较好作用,输出电子信号能力强,可供参照性强。1.3.2 电压/频率(V/F)转换器在
16、系统总体设计中选取电压/频率(V/F)转换器是至关重要一种环节。电压/频率(V/F)转换器在实验中起着转换电路作用。因此,转换器选取为数字气压计读数与否精准奠定基本。电压/频率(V/F)转换器第一步是将电压幅值输入到转换器中。第二步是通过脉冲序列转换,将电路进行转换得以实现。为了实现A/D转换功能,必要先测量出电压/频率转换电路得到输出频率。为了达到实验目,在本次设计中,咱们将采用集成芯片LM331。LM331特点符号实验精准规定。它在电源电压达到低值4.0V依然可以精准测量。LM331这种集成芯片另一种特点是温度补偿能力非常强,为测试精准度打下坚实基本。1.3.3 三端稳压器在本次实验设计中
17、需要选取三端稳压器。三端稳压器作用是稳定这个系统电源电压。在整个系统中,系统所需电源+5V供电。而三端稳压器正好拥有这项特性。解决了基于MPX1045气压传感器、单片机提供+5V电压不匹配难题。本实验采用是摩托罗拉公司三端低电流线性稳压芯片MC78L05无需外部元器件解决,热过载保护和内部短路电路限制是它最优功能。1.3.4 单片机单机片是实验设计重要构成元器件。也称单片微控制器。在产品中运用上单片机技术,就可以使产品升级换代,从而达到“智能型”。本设计采用型号为AT89C52单片机。AT89C52单机片片内具有8K存储器。这种存储器特点是可以重复擦写,并且是一种只读程序FEROM。这种基于A
18、T89C52单机片功能十分强大,为数字气压计测量提供强有力条件。1.3.5 LED显示LED是在寻常生活听到比较多,运用比较广泛产品。LED显示也是本实验设计一种重要环节。LED是由二极管构成。如果需要显示一种LED,就必要要由7个二极管并且是在发光条件构成。这样才干显示一种LED单元。本设计中显示单元需要由5个LED构成。2 硬件电路设计2.1 气压传感和电压/频率(V/F)转换电路某些在系统设计元器件选取中,咱们选取了基于MPX4105气压传感器。气压传感器在数字气压计中起着至关重要作用。MPX4150引脚分布如图2.1-1所示:MPX4150123456VOUT GND VCC NC N
19、C NC图2.1-1 MPX4105引脚分布图MPX4105引脚分布图如上图2.1.1所示。在图中很清晰看到,此图有六个引脚构成。1脚为电压输出脚,2脚为接地端,3脚为VCC,4脚、5脚及6脚这三脚都应用与内部连接。在系统设计总体中咱们已经选好电压/频率转换器,是型号为LM331转换器。这种转换器是一种高精度转换芯片。LM331转换器引脚分布如图2.1-2所示:ADC083212347665CO RefCFOGNDVCCCmpInThreR/C图2.1-2 ADC0832引脚分布图LM331引脚图如上图2.1.2所示。在图中很清晰看到,此图有六个引脚构成。1脚为电流输出脚,简称CO。2脚比较复
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