单片机气压计课程设计报告.doc

课程设计报告 名 称：：学 号：学生姓名：完成日期：20年 月日MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%，温度补偿是-40℃-125℃。 MPX4115具有温度补偿作用，稳定性和抗干扰能力很强。且可以产生与所加气压呈线性关系的高精度模拟输出电压。具体输出关系如下: Vout = Vs ( 0. 01059 P - 0. 1528) ±Error 式中, Vs 是工作电压, P 是大气压值, Vout 为输出电压。 2. 数据转换芯片LM331 气压传感器MPX4115输出的是模拟电压，因此，必须进行模拟到数字的转换才能交由单片机处理。 LM331是一款高精度电压频率转换芯片。LM331芯片的突出特点就是它能够把模拟电压转换成抗干扰能力强、可以远距离传输并能直接输入到单片机接口的脉冲序列。通过测量V/F输出频率，可以实现A/D转换功能。 LM331 各引脚功能说明如脚1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉冲宽度与内部单稳态电路脚2 为输出端脉冲电流幅度调节,RS 越小,输出电流越脚3 为脉冲电压输出端,OC 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空或接地脚4 为地脚5 为单稳态外接定时时间常数RC 脚6 为单稳态触发脉冲输入端,低于脚7 电压触发有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度Tw 脚7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低脚8 为电源Vcc , 正常工作电压范围为4～40V。线性度好, 最大非线性失真小于0. 01 % , 工作频率低到0. 1Hz 时尚有较好的线性变换精度高数字分辨率可达12 位外接电路简单, 只需接入几个外部元件就可方便构成V/ F 或F/ V 等变换电路,并且容易保证转换精度。MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个系列传感器结合了高级的微电机技术和薄膜镀金属技术，还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%，温度补偿是-40℃-125℃。 数据采集模块由气压传感器MPX4115构成，采集的是大气压值。其中1脚是输出信号端，输出的是与气压值相对应的模拟电压信号。数据采集模块的原理如图2-1所示。 图3-1 数据采集模块原理图 2数据转换模块 气压传感器MPX4115输出的是模拟电压，因此，必须进行模拟到数字的转换才能交由单片机处理。在数据转换模块选用的是LM331芯片，它是一款高精度电压频率转换芯片。 V/F器件的作用是将输入电压的幅值转换成频率与输入电压幅值成正比的脉冲序列，虽然V/F器件本身还不能算作量化器，但加上定时器与计数器以后也可以实现A/D转换。V/F器件的突出特点就是它能够把模拟电压转换成抗干扰能力强、可以远距离传输并能直接输入到单片机接口的脉冲序列。通过测量V/F输出频率，可以实现A/D转换功能。 LM331构成的V/F转换器的电路如图2-2所示。其中图中的7号引脚Vin是数据转换模块的数据输入端，接到上一个数据采集模块的输出端。而3号引脚F0是数据转换模块的输出端。 图3-2 数据转换模块原理图 LM331是性能价格比比较高的集成芯片。它是当前最简单的一种高精度V/F转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。LM331输出的频率信号要经过单片机的数据处理，通过频率与气压之间的关系计算出气压值。本设计应用的是单片机芯片是STC89C52。STC89C52单片机最为核心的部分是中央处理器CPU，它由运算器和控制逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄存器。STC89C52单片机有8K字节程序存储空间，512字节数据存储空间，和内带2K字节EEPROM存储空间。而普通的51系列单片机芯片仅带有8K字节程序存储空间和256字节数据存储空间，没有内带的EEPROM存储空间。STC系列是增强型的51单片机，可以兼容标准51系列的，但反过来AT51系列的未必能兼容STC的某些功能。两者的下载器不一样，AT型号用并行口下载，一般的AVR下载器就可以使用；而STC的是串口下载，两者下载器不兼容。 单片机部分的原理如下图所示。 图 3-3 单片机的部分应用原理图 STC89C52的引脚如图2-4所示。 图3-4 单片机引脚图 本设计中单片机的主要功能是对上一A/D转换模块的数据进行多次采集并出来，其处理过程主要是对采集的数据进行初值定义以及相应的移位处理，把处理好的数据送入相应的缓冲区，为后面的模块做准备。 4显示模块 本设计使用的显示器件为液晶显示器。液晶显示器简称LCD显示器，它是利用液晶经过处理后能够改变光线的传