便攜式氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）便攜式氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)目 錄摘 要i前 言ii第一章 便攜式氣壓高度計(jì)簡(jiǎn)介11.1 便攜式氣壓高度計(jì)的研究目的11.2 便攜式氣壓高度計(jì)的工作原理1第二章 便攜式氣壓高度計(jì)的方案設(shè)計(jì)22.1 電源的方案選擇22.2 單片機(jī)的方案選擇22.3 傳感器的方案選擇32.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的方案選擇32.5 顯示器件的方案選擇42.6 報(bào)警電路的方案選擇4第三章 便攜式氣壓高度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)53.1 電源電路設(shè)計(jì)53.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)63.4 顯示電路設(shè)計(jì)73.5 氣壓傳感器電路設(shè)計(jì)83.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)11第四章 便攜式氣壓高

2、度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)124.1 主程序設(shè)計(jì)124.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)134.3 數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計(jì)144.4 顯示子程序設(shè)計(jì)154.5 報(bào)警處理子程序設(shè)計(jì)15第五章 便攜式氣壓高度計(jì)測(cè)試17第六章 總 結(jié)19致 謝20參考文獻(xiàn)21附錄22摘 要隨著人們生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)便攜戶外高度測(cè)壓這一問(wèn)題也變的尤其突出，傳統(tǒng)的氣壓計(jì)由于其體積的問(wèn)題，便攜性能低，無(wú)法滿足人們的需求，因此設(shè)計(jì)便攜性能更高的氣壓高度計(jì)便有更大的實(shí)用意義。因此，本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的便攜式氣壓高度計(jì)，該高度計(jì)主要由氣壓監(jiān)測(cè)電路、單片機(jī)控制及顯示電路組成。高度計(jì)通過(guò)氣壓傳感器測(cè)出氣壓值，然后根據(jù)氣壓與高度的關(guān)系，經(jīng)單片機(jī)的

3、處理計(jì)算出高度值，并用液晶顯示測(cè)得的高度值和氣壓值。該便攜式氣壓高度計(jì)價(jià)格低廉，可操作性強(qiáng)，功能實(shí)用，可用于戶外、汽車(chē)等場(chǎng)所進(jìn)行氣壓值和海拔高度值的監(jiān)測(cè)，具有推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:氣壓高度計(jì)；單片機(jī)；tlc549 ；前 言氣壓計(jì)就是利用一種特殊的感應(yīng)原件來(lái)感應(yīng)大氣壓強(qiáng)度的變化并產(chǎn)生位移變化，再利用機(jī)械放大機(jī)構(gòu)將此位移變化放大表示出來(lái)能使人很直觀的知道大氣壓強(qiáng)的變化趨勢(shì)。另外，根據(jù)大氣壓總是隨著高度的增加而降低的規(guī)律，人們又開(kāi)發(fā)了氣壓高度計(jì)。氣壓高度計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中有著較為廣泛的應(yīng)用，例如：專(zhuān)業(yè)登山隊(duì)員在登山時(shí)往往希望得到有關(guān)山峰的海拔高度、氣壓以及溫度的值；飛機(jī)在高空?qǐng)?zhí)行任務(wù)時(shí)也需要

4、獲得及時(shí)的高度值，以便矯正系統(tǒng)的飛行路線。因此，制作一個(gè)集顯示海拔高度、溫度和氣壓值為一體的氣壓高度計(jì)是十分有意義。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為主控制器，結(jié)合復(fù)位電路、晶振電路、液晶顯示電路、傳感器電路、信號(hào)放大電路以及電源電路組成了便攜式氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)。高度計(jì)通過(guò)氣壓傳感器us9111采集的氣壓值，然后將氣壓值經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成0-5v電壓值送給單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路獲得電壓之后，根據(jù)電壓與氣壓、氣壓與高度的關(guān)系，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氣壓值和高度值，并將其通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)。該高度計(jì)可以測(cè)量電壓范圍（-80.0mv80.0mv），高度范圍0.0m65

5、56.3m。由于tlc549分辨率為1/255,所以所測(cè)的數(shù)據(jù)基本能達(dá)到我們生活需要。第一章 便攜式氣壓高度計(jì)簡(jiǎn)介1.1 便攜式氣壓高度計(jì)的研究目的氣壓高度計(jì)是常見(jiàn)的測(cè)量工具，在人們進(jìn)行戶外旅行、登山運(yùn)動(dòng)、野外測(cè)量等活動(dòng)中起到非常重要的作用。氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)原理都是利用氣壓與高度的關(guān)系，先通過(guò)壓力傳感器測(cè)量出氣壓的值，然后再通過(guò)測(cè)量氣壓來(lái)獲取高度的便攜式高度計(jì)的設(shè)計(jì)法大氣壓與人們的生活息息相關(guān)，與人體的健康息息相關(guān)，我們長(zhǎng)期生活在某個(gè)地區(qū)的大氣底層，已經(jīng)適應(yīng)了該地區(qū)的大氣壓，對(duì)氣壓變化的感覺(jué)不大。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

6、睛的心情舒暢，就是氣壓升高的原因。所以，一般根據(jù)大氣壓的變化可以預(yù)測(cè)天氣的變化。我們從報(bào)紙或電視中了解到：對(duì)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(jué)越明顯。這就是因?yàn)殡S海拔高度的增高大氣壓降低，大氣壓的降低影響了人體內(nèi)氧氣的供應(yīng)。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)?；谝陨显颍疚脑O(shè)計(jì)了一款實(shí)用的便攜式氣壓高度計(jì)，該氣壓高度計(jì)能夠方便的時(shí)時(shí)檢測(cè)到氣壓值與高度值，當(dāng)氣壓值達(dá)到極限值時(shí)能夠及時(shí)限警報(bào)，來(lái)提醒使用者注意氣壓環(huán)境。1.2 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

7、壓的變化規(guī)律，來(lái)測(cè)量所在地的海拔高度和所在地的大氣壓變化，以及測(cè)量因地域變化發(fā)生的相對(duì)高度。利用氣壓測(cè)量海拔高度的具體原理是：根據(jù)計(jì)算和實(shí)測(cè)的結(jié)果表明，在海拔高度-100m0m+4000m范圍內(nèi),可近似地認(rèn)為大氣壓的降低和海拔高度的升高成反比關(guān)系,比例系數(shù)約為(12. 311. 5) pa/m，即:大約每升高1m，大氣壓力下降約12pa。利用此原理,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高度的計(jì)算。推導(dǎo)計(jì)算公式：u=1.3p-155（kpa）,其中p初始值為100kpa。要使用氣壓高度計(jì)，必須了解以下基本知識(shí)：1、大氣壓強(qiáng)（簡(jiǎn)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）。大氣壓強(qiáng)的單位有：百帕（hpa）、

8、毫巴（mbr）、毫米汞柱（mmhg）、英寸汞柱（inhg）。2、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：根據(jù)國(guó)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1013.25hpa（760mmhg或29.92inhg）。3、海拔高度愈高，壓在其上的空氣柱愈短，大氣壓也就愈低。因此，大氣壓總是隨著高度的增加而降低的。據(jù)實(shí)測(cè)，在近地面層中，高度每升高100米，大氣壓平均降低約12hpa.第二章 便攜式氣壓高度計(jì)的方案設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)由單片機(jī)、電源電路部分、液晶顯示部分、復(fù)位部分、晶振部分、報(bào)警部分、傳感器部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分組成,其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示,

9、 各部分作用如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)：便攜式氣壓高度計(jì)的控制核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)作，包括數(shù)據(jù)的處理、顯示以及數(shù)據(jù)的傳輸。復(fù)位電路：復(fù)位單片機(jī)，使單片機(jī)從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。晶振電路：為單片機(jī)提供信號(hào)源。采用的晶振頻率是12mhz。顯示電路：顯示高度值和氣壓值。報(bào)警電路：發(fā)出聲音報(bào)警。傳感器電路：實(shí)現(xiàn)氣壓數(shù)據(jù)的采集。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。 圖2-1便攜式氣壓高度計(jì)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)的基本功能要求，設(shè)計(jì)方案的選擇如下：2.1 電源的方案選擇本文設(shè)計(jì)的是便攜式氣壓高度計(jì)，必須要能夠攜帶方便，因此在電源供電上不能使用穩(wěn)壓源供電，而要考慮用電池供電，常用電池如下：方案一：

10、使用干電池使用干電池，通過(guò)串聯(lián)然后穩(wěn)壓出5v的電壓。方案二：使用鋰電池使用15v的鋰電池，然后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換之后得到5v的電壓。方案比較：因?yàn)槭褂酶呻姵貢r(shí)間久了電壓會(huì)不穩(wěn)定且干電池所需體積較大，而鋰電池體積小，能重復(fù)充電，故選擇方案二。2.2 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：at89s51at89s51具有isp在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)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(xiě)。at89s51的最高工作頻率為33mhz,具有雙工uart串行通道, at89s51內(nèi)部集成看門(mén)狗計(jì)時(shí)器,具有雙數(shù)據(jù),具有電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)

11、。 at89s51具有全新的加密算法，這使得對(duì)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。在兼容性方面，at89s51向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89c51等產(chǎn)品。方案二: at89c51at89c51的工作最高頻率為22mhz。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(duì)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埽枰獰氤绦驎r(shí)對(duì)芯片的多次插拔會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。 方案比較：由于at89s51單片機(jī)工作頻

12、率高（at89s51的工作最高頻率為33mhz）燒寫(xiě)時(shí)無(wú)需插拔，相比at89c51更不易損壞，并且at89s51具有isp在線編程功能，在程序調(diào)試時(shí)方便，兼容at89c51。所以選擇方案一。2.3 傳感器的方案選擇 本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)需要通過(guò)氣壓傳感器采集氣壓數(shù)據(jù)，供給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換?？蛇x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(cè)量的精度以及范圍。但由于預(yù)算的限制，此傳感器具有良好性價(jià)比的us9111絕壓型氣壓傳感器，它的測(cè)量范圍為0至103.4kpa，差分輸出。 方案二：氣壓傳感器scp1000-d01 scp1000

13、-d01是芬蘭vti公司生產(chǎn)的一款基于d-mems技術(shù)的絕對(duì)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。scp1000-d01提供了高精度、高速度、低功耗、和超級(jí)功耗4種模式?？晒┯脩粜枰孕羞x擇測(cè)量方式。scp1000-d01的測(cè)量范圍在-100pa+100pa。 方案比較：us9111的測(cè)量范圍相對(duì)scp1000-d01大，且價(jià)格較為便宜，所以本設(shè)計(jì)選擇方案一。2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的方案選擇本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)在氣壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)，常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片有以下幾種：方案一：tlc0809tlc0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行

14、數(shù)模轉(zhuǎn)換的器件，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通一個(gè)通道進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。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(kāi)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。它能方便的采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)。方案比較：tlc549相對(duì)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。2.5 顯示器件的方案選擇本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)需要顯示氣壓值和高度值，顯示

15、期價(jià)的選擇方案如下：方案一：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示的數(shù)字雖然清楚，但是其耗電量比較大，而且只顯示數(shù)字，但不能顯示些復(fù)雜的字符。 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)。方案比較：液晶能較方便的顯示多個(gè)字符，且功耗低，滿足本文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。 2.6 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(duì)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(yǔ)音芯片 將語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字，存儲(chǔ)在ic的rom中，再通過(guò)電路將rom中的數(shù)字還原成語(yǔ)音信號(hào)。語(yǔ)音芯片能夠清楚的報(bào)出語(yǔ)音，且能處理好

16、幾種語(yǔ)音格式。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(guò)pwm脈寬或者利用定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，操作簡(jiǎn)單方便。方案比較：蜂鳴器較語(yǔ)音芯片更好控制，且價(jià)格低廉，在本文設(shè)計(jì)中只需要在氣壓達(dá)到上下限時(shí)作一個(gè)簡(jiǎn)單的提示，所以本設(shè)計(jì)選擇方案二。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。各部分電路的具體設(shè)計(jì)如下：3.1 電源電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用鋰電池供電，然后對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其電路原理如圖3-1所示，主要部分是采用線性穩(wěn)壓芯片7805實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,在輸入電壓存在波

17、動(dòng)時(shí)，輸出電壓保持恒定的裝置，轉(zhuǎn)換后的12v電壓供給擴(kuò)展部分，5v電壓供給單片機(jī)。圖中15v的電壓由鋰電池提供。 圖3-1 電源電路原理圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)是由單片機(jī)，晶振電路和復(fù)位電路組成，如圖3-2所示。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(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)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)mcs-51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

18、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。單片機(jī)復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后pc0000h，使單片機(jī)從第個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)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。在復(fù)位期間（即rst為高電平期間），p0口為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)psen無(wú)效。地址鎖存信號(hào)ale也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖3-2所示的復(fù)位電路，該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路。at89s51引腳xtal1和xtal2與晶體振蕩器及電容c3、c2按圖3-2所示方式連接。晶振、電容c3c2及片內(nèi)與

19、非門(mén)（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容c3、c2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033mhz之間，電容c3、c2取值范圍在530pf之間。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。圖 3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)采用tlc549模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片對(duì)氣壓數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，tlc549是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行a/d轉(zhuǎn)換器芯片，可不通用微處理器、控制器通過(guò)clk、cs、data out三條口線進(jìn)行串行接口。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(zhǎng)17s，tlc5

20、49允許的最高轉(zhuǎn)換速率為45500次/s，tlc549為40000次/s?？偸д{(diào)諢差最大為0.5lsb，典型功耗值為6mw。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，vref-接地，vref+vref-1v，可用于較小信號(hào)的采樣。 tlc549的引腳分布圖如圖3-3所示，每個(gè)引腳的功能見(jiàn)表1： 具體電路設(shè)計(jì)如圖3-3所示，p1是氣壓信號(hào)放大后的接口。sck接單片機(jī)的p1.6口，輸入串行移位脈沖引腳。do接單片機(jī)p1.5口，輸出串行移位數(shù)據(jù)。cs接單片機(jī)p1.7口，輸入片選。表 1 引腳功能表圖 3-3 tlc549電路設(shè)計(jì)圖3.4 顯示電路設(shè)計(jì)本文便攜式氣壓高度計(jì)采用的是16

21、02字符液晶。d0-d7是數(shù)據(jù)傳送口，接單片機(jī)p0口，數(shù)據(jù)傳至液晶并顯示。rs接單片機(jī)p2.0口是寫(xiě)指令和寫(xiě)數(shù)據(jù)控制腳。rw接單片機(jī)p2.1口是單片機(jī)讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)控制腳。e接單片機(jī)p2.2口是使能端。vl接出的一個(gè)滑動(dòng)變阻器用來(lái)調(diào)節(jié)液晶的亮度。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(duì)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。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在lcd上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找

22、出顯示ram對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。其電路設(shè)計(jì)如圖3-4所示： 圖3-4 lcd1602顯示電路圖3.5 氣壓傳感器電路設(shè)計(jì)本文便攜式氣壓高度計(jì)采用的氣壓傳感器us9111。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(cè)量范圍為0至103.4kpa，差分輸出。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(lì)電壓-510v激勵(lì)電流-1.002.00ma橋電阻456k量程15psi(高靈敏度型)130170210mv零偏移-30030mv溫度系數(shù)（電壓激勵(lì)）-0.17-0.22-0.27%fs/溫度系數(shù)（電流

23、激勵(lì)）-0.05-0.02+0.05%fs/溫度系數(shù)（零偏移）-0.05-0.02+0.05%fs/線性度-0.30.1+0.3%fs磁滯度-0.30.1+0.3%fs過(guò)壓3psi工作溫度-40+125儲(chǔ)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(cè)量氣壓，并將測(cè)得的氣壓值轉(zhuǎn)換成單片機(jī)需要的電壓信號(hào)，需要將傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行處理，處理電路包括激勵(lì)源電路和信號(hào)放大電路兩部分，具體設(shè)計(jì)如下：1、傳感器激勵(lì)源設(shè)計(jì)由于采用電流激勵(lì)的溫度特性要優(yōu)于電壓激勵(lì)，因此本設(shè)計(jì)采取恒流源供電的思路，設(shè)計(jì)了一個(gè)用來(lái)給傳感器提供1.5ma電流的恒流源。具體電路如圖3-5所示，其中穩(wěn)壓二極管

24、選用lm385-1.2，運(yùn)放選用op07。 圖 3-5電流激勵(lì)源電路圖2、信號(hào)放大設(shè)計(jì)因?yàn)闅鈮簜鞲衅鳈z測(cè)到的信號(hào)大概是毫伏級(jí)，然而單片機(jī)所需要的電壓需要+5v，因此在本設(shè)計(jì)中需要將信號(hào)放大。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。但是因?yàn)樾枰行У恼{(diào)試，所以考慮之后選擇了三級(jí)放大電路。前級(jí)差動(dòng)放大電路抑制共模干擾，電路如圖3-6所示，調(diào)節(jié)r22可以改變放大倍數(shù)（1-10）倍。 圖3-6 差動(dòng)放大共模抑制電路圖圖中，s-，s+是傳感器輸出信號(hào)，由于信號(hào)源的內(nèi)阻處于理想化，有s+=s-，r4間的電流處于0。調(diào)節(jié)r22

25、，使電路兩邊對(duì)稱既而增強(qiáng)了抗共模干擾的效果。中級(jí)差分運(yùn)算電路如圖3-7所示，將前級(jí)信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算，將信號(hào)放大5倍然后送至后置繼續(xù)放大。 圖 3-7差分運(yùn)算電路圖后置放大電路如3-8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。圖 3-8 同比例放大電路圖3.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路設(shè)計(jì)采用一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)一個(gè)蜂鳴器，主要用于當(dāng)氣壓達(dá)到上下極限值時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒。電路如圖3-9所示。 圖3-9 報(bào)警電路圖第四章 便攜式氣壓高度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)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(bào)警子程序，具體設(shè)計(jì)如下：4

26、.1 主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖4-1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(hào)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。然后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，達(dá)到上下限則采取對(duì)應(yīng)的措施。 圖 4-1 主程序流程圖4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)tlc549是8位串口ad轉(zhuǎn)換芯片，可用單片機(jī)控制，通過(guò)clk,cs,data out，三條口線進(jìn)行串行接口。當(dāng)cs為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(data out)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)i/o clock丌起作用。這種cs控制作用允許在同時(shí)使用多片tlc549時(shí)，共用i/o clock，以減少多路(片)a/d并用時(shí)的i/o控制端口。 一組通常的控制時(shí)序?yàn)椋?1)將cs置低。內(nèi)部電路在

27、測(cè)得cs下降沿后，再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將 前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(d7)位輸出到data out端上。 (2) 前四個(gè)i/o clock周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5個(gè)位(d6、d5、d4、d3)，片上采樣保持電路在第4個(gè)i/o clock 下降沿開(kāi)始采樣模擬輸入。 (3)接下來(lái)的3個(gè)i/o clock周期的下降沿移出第6、7、8(d2、d1、d0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。 (4)最后，片上采樣保持電路在第8個(gè)i/o clock周期的下降沿將移出第6、7、8(d2、d1、d0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù)4個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期，然后開(kāi)始進(jìn)行32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的a/

28、d轉(zhuǎn)換。第8個(gè)i/o clock后，cs必須為高，戒i/o clock保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果cs為低時(shí)i/o clock上出現(xiàn)一個(gè)有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將不器件的i/o時(shí)序失去同步；若cs為高時(shí)出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過(guò)程。tlc549的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-2 所示： 圖4-2 tlc549轉(zhuǎn)換子程序流程圖4.3 數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計(jì)對(duì)tlc549采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。流程圖如4-3所示： 圖 4-3 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖4.4 顯示子程序設(shè)計(jì)開(kāi) 始lcd初始化確認(rèn)顯示位置寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)結(jié)束顯示完

29、？yn顯示子程序中首先確認(rèn)顯示位置，然后寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)。顯示子程序流程圖如圖4-4所示：圖 4-4 顯示子程序流程圖4.5 報(bào)警處理子程序設(shè)計(jì)當(dāng)氣壓值達(dá)到預(yù)定值（也就是上下限值）時(shí)，單片機(jī)向報(bào)警電路發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警子程序流程圖如圖4-5所示： 圖4-5 報(bào)警處理子程序流程圖 第五章 便攜式氣壓高度計(jì)測(cè)試本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)的測(cè)試電路板如圖5-1所示。主要包括單片機(jī)控制電路，lcd顯示電路，信號(hào)放大電路和氣壓調(diào)節(jié)電路等。圖5-1 高度計(jì)檢測(cè)電路板在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（100kpa），氣壓傳感器輸出電壓為25mv時(shí)，高度值為0m，測(cè)試結(jié)果如圖5-2所示： 圖5-2標(biāo)準(zhǔn)大氣

30、壓時(shí)測(cè)量結(jié)果當(dāng)海拔高度增加時(shí)氣壓降低，測(cè)試時(shí)通過(guò)增大氣筒密封部分體積來(lái)模擬氣壓降低的效果，當(dāng)測(cè)得傳感器輸出電壓為26.3mv時(shí)，對(duì)應(yīng)氣壓和高度值的測(cè)試結(jié)果如圖5-3所示：圖5-3氣壓為99 kpa時(shí)所測(cè)圖第六章 總 結(jié)本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度出發(fā)，采用美國(guó)atmel公司的單片機(jī)at89s51與作為主控芯片，結(jié)合外圍、顯示、報(bào)警電路并用c語(yǔ)言編寫(xiě)主控芯片的控制程序，研制了一款可以檢測(cè)氣壓以及高度的具有報(bào)警功能的便攜式氣壓高度計(jì)。使用單片機(jī)制作的便攜式氣壓高度計(jì)具有軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開(kāi)發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，可應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)登山隊(duì)員在登山時(shí)往往希望得到有關(guān)山峰的海拔

31、高度、氣壓以及溫度的值，有一定的實(shí)用性。該電路設(shè)計(jì)控制報(bào)警電路等多種功能。本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)也存在一些缺點(diǎn)，在數(shù)值精度需求上存在某些不足，這是本設(shè)計(jì)的改進(jìn)方向。致 謝在本次論文設(shè)計(jì)過(guò)程中，張靜老師對(duì)該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！我還要感謝給予我很多關(guān)心和幫助的同學(xué)們，三年學(xué)習(xí)生活使我們結(jié)下深厚的友誼。俗話說(shuō)天下沒(méi)有不散之筵席，在畢業(yè)之際，我衷心地同學(xué)和朋友們?cè)谝院蟮娜松缆飞显阶咴綄拸V，也深深相信在未來(lái)的日子里我們將一路攜手前行，會(huì)有很多的碰撞和交流，我們將始終記得我們?cè)诮?jīng)貿(mào)學(xué)院同窗學(xué)習(xí)，這將是我克服困難、不斷前進(jìn)的精神動(dòng)力。參考文獻(xiàn)1王忠飛編.mcs-51單片機(jī)原理及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,20072侯振鵬編.嵌入式c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)使用mcs-51m.北京:人民郵電出版社,20063李群芳編.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)m