基于氣壓檢測(cè)的高度表設(shè)計(jì)

1、 基于氣壓檢測(cè)的高度表的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 能源與動(dòng)力工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 目 錄摘 要I前 言II第一章 基于氣壓檢測(cè)的高度表簡(jiǎn)介11.1 基于氣壓檢測(cè)的高度表的研究目的11.2 基于氣壓檢測(cè)的高度表的工作原理1第二章 基于氣壓檢測(cè)的高度表的方案設(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4第三章 基于氣壓檢測(cè)的高度表的硬件設(shè)計(jì)43.1 電源電路設(shè)計(jì)43.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)53.4 顯示電路設(shè)計(jì)63.5 氣壓傳感器電路設(shè)計(jì)

2、71、傳感器激勵(lì)源設(shè)計(jì)82、信號(hào)放大設(shè)計(jì)8第四章 基于氣壓檢測(cè)的高度表的軟件設(shè)計(jì)104.1 主程序設(shè)計(jì)104.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì)114.3 數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計(jì)134.4 顯示子程序設(shè)計(jì)13第六章 總 結(jié)14參考文獻(xiàn)15摘 要對(duì)于身處野外的人來(lái)說(shuō)，一個(gè)比較關(guān)心的問(wèn)題就是所在地的海拔是多少。而目前市面上這類(lèi)產(chǎn)品很少，一般都是高端產(chǎn)品才帶有此項(xiàng)功能。有的機(jī)械式海拔儀雖然價(jià)格較低，但精度太低。所以急需研制一種精度高，價(jià)格低廉的高度表，以滿(mǎn)足大眾消費(fèi)的需求。對(duì)于海拔高度的測(cè)量，常用的方法。一是GPS全球定位系統(tǒng);二是通過(guò)測(cè)量大氣壓來(lái)間接的獲得海拔高度。前一種方法成本較高且難度較大，而采用后一種方法相

3、對(duì)來(lái)說(shuō)，器件的選擇范圍要更廣一些，因而可以把成本降到最低。本文設(shè)計(jì)了一種基于氣壓檢測(cè)的高度表，該高度表主要由氣壓檢測(cè)電路、單片機(jī)控制及顯示電路組成。高度表通過(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?；跉鈮簷z測(cè)的高度表計(jì)價(jià)格低廉，可操作性強(qiáng)，功能實(shí)用，可用于戶(hù)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)，具有研究推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞:氣壓傳感器 單片機(jī)前 言氣壓傳感器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

4、著高度的增加而降低的規(guī)律，人們又開(kāi)發(fā)了氣壓高度表。氣壓高度表在工業(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基于氣壓檢測(cè)的高度表的設(shè)計(jì)。高度表通過(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)

5、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0.0m6556.3m。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 基于氣壓檢測(cè)的高度表簡(jiǎn)介1.1 基于氣壓檢測(cè)的高度表的研究目的氣壓高度表是常見(jiàn)的測(cè)量工具，在人們進(jìn)行戶(hù)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。氣壓高度表的設(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。大氣壓與人們的生活息息相關(guān)，與人

6、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?，本文

7、設(shè)計(jì)了一款實(shí)用的基于大氣壓檢測(cè)的高度表，該氣壓高度表能夠方便的時(shí)時(shí)檢測(cè)到氣壓值與高度值。1.2 基于氣壓檢測(cè)的高度表的工作原理氣壓高度表是利用大氣壓的變化規(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?？紤]氣壓和氣溫影響時(shí)利用氣壓測(cè)量海拔高度的計(jì)算公式是:其中：e =2.71828182845905；p氣壓，單位：帕（Pa）；h海拔高度，單位：米（m）。利用此原理,可得考慮氣壓和氣溫影響時(shí)的高度計(jì)算公式：要使用氣壓高度表，必須了解以下基本知識(shí)：1、大氣壓強(qiáng)（簡(jiǎn)稱(chēng)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）、毫

8、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。第二章 基于氣壓檢測(cè)的高度表的方案設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的基于大氣壓檢測(cè)的高度表由單片機(jī)、電源電路部分、液晶顯示部分、復(fù)位部分、晶振部分、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, 各部分作用如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)：基于大氣壓檢測(cè)的高度表的控制核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)

9、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。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基于大氣壓檢測(cè)的高度表結(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)的是基于氣壓檢測(cè)的高度表，考慮用電池供電，常用電池如下：方案一：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?/p>

10、電池時(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)的基于氣壓檢測(cè)的高度表以單片機(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)。 AT89S51具有全新的加密算法，這使得對(duì)于AT89S51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

11、。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?，需要燒入程序時(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

12、，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)的基于氣壓檢測(cè)的高度表需要通過(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?xún)r(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-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。SCP10

13、00-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?hù)需要自行選擇測(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)的基于氣壓檢測(cè)的高度表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：TLC54

14、9 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(mǎn)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)的基于氣壓檢測(cè)的高度表需要顯示氣壓值和高度值，顯示器件的選擇方案如下：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

15、。 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：液晶顯示能較方便的顯示多個(gè)字符，且功耗低，滿(mǎn)足本文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。 第三章 基于氣壓檢測(cè)的高度表的硬件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的基于氣壓檢測(cè)的高度表以單片機(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

16、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AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。單片機(jī)復(fù)位是使CPU

17、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，該電路是最簡(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、

18、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)的基于氣壓檢測(cè)的高度表采用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，TLC549允許的最高轉(zhuǎn)換速率為45500次/s，TLC549為40000次/s?？偸д{(diào)

19、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)基于氣壓檢測(cè)的高度表采用的是1602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

20、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6×8或8×8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)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該

21、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)本文基于氣壓檢測(cè)的高度表采用的氣壓傳感器US9111。但由于預(yù)算的限制，此次設(shè)計(jì)選擇了具有良好性?xún)r(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)（電流激勵(lì)）-0.05-0.02+0.05%F

22、S/溫度系數(shù)（零偏移）-0.05-0.02+0.05%FS/線性度-0.3±0.1+0.3%FS磁滯度-0.3±0.1+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)壓二極管選用

23、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(mǎn)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，使

24、電路兩邊對(duì)稱(chēng)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 同比例放大電路圖第四章 基于氣壓檢測(cè)的高度表的軟件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的基于氣壓檢測(cè)的高度表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，具體設(shè)計(jì)如下：4.1 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)。圖 4-1 主程序流程圖4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換子

25、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開(kāi)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)