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

便攜式氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)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、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（-80.0mv—80.0mv），高度范圍0.0m—6556.3m。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?，本文設(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-100m～0m～+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–(12.3～11.5)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）、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,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：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。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89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?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?，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。可選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-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)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的器件，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(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CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫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ISPFlash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)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，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)，P1－P3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C3／C2及片內(nèi)與非門（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0～33MHz之間，電容C3、C2取值范圍在5～30pF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、DATAOUT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)17μs，TLC549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3-3TLC549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)傳至液晶并顯示。RS接單片機(jī)P2.0口是寫指令和寫數(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3-4LCD1602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456kΩ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%FS/℃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，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：4.1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) TLC 549是8位串口AD轉(zhuǎn)換芯片，可用單片機(jī)控制，通過(guò)CLK,CS,DATAOUT，三條口線進(jìn)行串行接口。當(dāng)CS為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(DATAOUT)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)I/OCLOCK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/OCLOCK，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DATAOUT端上。(2)前四個(gè)I/OCLOCK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/OCLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。(3)接下來(lái)的3個(gè)I/OCLOCK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/OCLOCK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，然后開始進(jìn)行32個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個(gè)I/OCLOCK后，CS必須為高，戒I/OCLOCK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/OCLOCK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。TLC 549的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-2所示： 圖4-2TLC549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)開始LCD初始化開始LCD初始化確認(rèn)顯示位置寫入顯示數(shù)據(jù)結(jié)束顯示完？YN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99KPa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，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，可應(yīng)用于專業(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，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,2007[2]侯振鵬編.嵌入式C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)——使用MCS-51[M].北京:人民郵電出版社,2006[3]李群芳編.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)訓(xùn)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2006[4]沈永林編.嵌入式單片機(jī)技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006[5]李朝青編.單片機(jī)原理及串行外設(shè)接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版出社,2007附錄程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint///////////////端口定義sbitDO=P1^5;sbitCLK=P1^6;sbitCS=P1^7;sbitP10=P1^0;sbitP11=P1^1; sbitP12=P1^2;sbitP13=P1^3;sbitJ1=P3^0;sbitQ=P3^1;sbitrs=P2^0;sbitrw=P2^1;sbite=P2^2;/////////////////參數(shù)設(shè)置charchuan[]="chuanganqi";ucharbaiwei,shiwei,gewei,qianwei,wanwei,kk,t;uintadbl;//////延時(shí)voiddelay(uintx)//delay40us{for(;x!=0;x--);}voiddelay1(uchark)///1ms{ uchari,j; for(i=0;i<k;i++) for(j=0;j<121;j++); }////////////////////ad549charread_549(){ uchari; CS=0; adbl=0x00; for(i=0;i<8;i++) { CLK=1; adbl=adbl<<1; if(DO==1)adbl++; CLK=0; } CS=1; returnadbl;}//////////////對(duì)ad549(轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)處理//u=1.3p-155。再根據(jù)氣壓與高度的關(guān)系，每上升1m,氣壓下降12pa)略。voiddeal(){ adbl=adbl*50000.0/256; wanwei=adbl/10000+'0'; qianwei=adbl%10000/1000+'0'; baiwei=(adbl%1000)/100+'0'; shiwei=(adbl%100)/10+'0'; gewei=adbl%10+'0';}////////////////////液晶等待bitlcdbz(){bitresult;rs=0;rw=1;e=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();result=(bit)(P0&0x80);e=0;returnresult;} //////////////液晶寫指令voidwrite_cmd(ucharcmd){while(lcdbz());rs=0;rw=0;P0=cmd;e=1;delay(1);e=0;delay(100);//delay40us}//////////////液晶寫數(shù)據(jù)voidwrite_date(uchardate){while(lcdbz());rs=1;rw=0;P0=date;e=1;delay(1);e=0;delay(100);//delay40us}//////////////液晶初始化voidInitLcd(){write_cmd(0x30);write_cmd(0x30);write_cmd(0x30);write_cmd(0x38);//設(shè)置工作方式write_cmd(0x0c);//顯示狀態(tài)設(shè)置write_cmd(0x01);//清屏write_cmd(0x06);//輸入方式設(shè)置} //////////////定時(shí)0初始化voidinit_time(){ TMOD=0X01; TH0=0xee; TL0=0x00; EA=1; ET0=1; TR0=1;}////////////////顯示voiddisplay1(){ InitLcd(); write_cmd(0x80+2); write_date(chuan[0]); write_date(chuan[1]); write_date(chuan[2]); write