毕业设计(论文)基于单片机的数字气压计的设计.doc

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基于AT89S52的数字气压计设计 摘要:本文介绍基于气压传感器MPX4105的精密数字气压计系统的软、硬件实现方法。通过气压传感器MPX4105获得与气压相对的模拟电压值,并经过电压/频率(V/F)转换模块转换为数字脉冲,通过单片机对此脉冲序列的计数等处理后获得实际的气压值,并通过数码管显示电路显示。阐述了系统的软件设计,以C语言为开发工具,进行了详细设计和编码。总体目标是实现系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。 关键词:气压传感器,电压/频率转换,单片机 The Design of Numeral-barometer Abstract:Introduces a precise numerical barometer system based on MPX4105, giving the achieve-method of soft and hardware Obtain the value of analog voltage according to the air pressure via MPX4105, and convert it into numerical pulse by the voltage/frequency conversion. Recur to the take count of the pulse-sequence and relevant management by the SCM, an actual air-pressure value is obtained. On the system software design, development tools is C language, a detailed design and coding. The overall objective is to achieve system reliability, stability, security and economy. Key words: Gs pressure transducer,Voltage / frequency conversion,SCM 1引言 1.1课题背景 数字气压计是利用压敏元件将待测气压直接变换为容易检测、传输的电流或电压信号,然后再经过后续电路处理并进行实时显示的一种设备。其中的核心元件就是气压传感器,它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。运用于气压计的气压传感器基本都是依靠不同高度时的气压变化来获取气压值的。气象学研究表明,在垂直方向上气压随高度 图2.1 方案一原理图 (2) 设计方案二: 采用集成的单片机主控,通过压力传感器将气压信号送入带A/D转换的单片机中,以及在相关模拟分立元件的辅助下进行A/D转换以及其它的数据处理,将处理的结果送显示部分进行显示。原理框图如图2.2所示。 图2.2 方案二原理图 综上所述,方案一电路虽然与方案二类似,都较方案一调整方便、可兼顾的指标多,但方案一利用PC机平台实现软件操作,在操作运行复杂,并且性价较底,因为耗费较大,所以在实际应用中一般不用,所以我们选择第二种方案。 设计51单片机数字气压计系统时,需要考虑下面4个方面的内容。 ①选择合适的气压传感器芯片,这要根据实际需要以及各种气压传感器的性能参数来决定。 ②选择合适的A/D转换器件,它的作用是将气压传感器输出的模拟电流或电压信号转换为数字信号。 ③设计单片机和A/D转换器件的接口电路。 ④实现气压信息采集并输出的软件设计。 2.2 系统总体结构 本系统的总体结构框图如图2.3所示。 图2.3 单片机数字气压计系统结构框图 由图2.3可知,整个系统的工作流程如下。 测量时被测气压由气压传感器转换为模拟的电压输出,此输出信号不能直接交由单片机处理。因此,需要经过V/F转换模块把气压传感器输出的模拟电压信号转换为数字脉冲(其频率随输入电压呈线性变化)。通过单片机接收该脉冲信号,得到单位时间内获得的脉冲数,依据电压与频率的线性关系式计算出所对应的实际气压值,最后通过数码管显示电路显示给用户。 2.3系统各功能模块的设计思想 通过对单片机各个端口的设置,以及定时器工作方式和串行口工作方式的选择,并对定时器和串行口进行初始化用以实现对单片机和各个功能模块芯片之间通讯联络的设定。在主程序模块中我们关键是使单片机初始化,以及分配地址空间交代程序中各个变量等。其中最为关键的是连接子程序的各个功能模块。 2.3.1 A/D转换模块 单片机接受传感器的电压值为模拟信号,它要和A/D转换模块的锯齿波发生装置发送过来的标准模拟信号相比较,即通过P1.0和P1.1引脚进行比较,同时开发定时器0,当待测模拟信号超过标准模拟信号时,P3.6引

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