單片機數(shù)字氣壓計的設計與實現(xiàn)

...wd......wd......wd...單片機的數(shù)字氣壓計的設計與實現(xiàn)數(shù)字氣壓計的重要組成局部是壓敏元件。壓敏元件可以將數(shù)字氣壓計需要測量的氣壓轉化成為一種電流或者是一種電壓信號。此時形成的電流或者電壓信號具有容易傳輸、容易檢測的特點。之后，經過后續(xù)電路處理這種電流或者是電壓信號，它就可以顯示在數(shù)字氣壓計的屏幕上。這就是數(shù)字氣壓計的電流傳輸、處理、顯示與讀數(shù)過程。在數(shù)字氣壓計中，氣壓傳感器起著決定性的作用。數(shù)字氣壓計的設計與實現(xiàn)是一個復雜而繁瑣的過程。它的設計需要硬件與軟件二者相結合，再經過系統(tǒng)的仿真調試得以實現(xiàn)。氣壓傳感器起著關鍵性、決定性的作用。本設計中我們將采用型號為MPX4105的傳感器。通過此型號的傳感器測出相對應的具有模擬性的電壓值，之后通過電壓/頻率〔V/F〕變換手段將其電壓值輸入到單片機進展處理，顯示出相對應的氣壓值。本設計的總體目標是將大學三年多所學的專業(yè)知識運用到實踐當中去。在這次設計中可以實現(xiàn)數(shù)字氣壓計系統(tǒng)的所有特性。關鍵詞：壓敏元件數(shù)字氣壓計單片機氣壓傳感器TheDesignandImplementationofDigitalBarometerBaseonSingleChipMicrocomputerAbstract:Digitalbarometerisadevicethatmakesfulluseofpressuresensitivecomponents,whichcanmakethetestedpressurechangeintocurrentorvoltagesignaleasily.Atthesametime,pressuresensorsisthecorecomponentforbarometer.Theariticleintroducesaexcellentwaythatillustrateddigitalprecisionbarometercanobtainthefunctionofsoftandhardwareatthesametime.TheairpressureviaMPX4105whichachievingthevalueofanalongvoltage,andthesignalisconvertedbyV/Fconverter,thencopedwithSCM.Finally,thesignalcanbedisplayedonLEDsynchronously.Aswecanseethatthiskindofsystemisreliable,stablesecurityandeconomy.Keywords:Pressure-sensingelementDigitalbarometersinglechipmicrocomputerGspressuretransducer目錄TOC\o"1-4"\h\z\u前言11系統(tǒng)總體設計31.1設計整體思想31.2系統(tǒng)總體框圖31.3元器件的選擇41.3.1氣壓傳感器41.3.2電壓/頻率〔V/F〕轉換器41.3.3三端穩(wěn)壓器51.3.4單片機51.3.5LED顯示52硬件電路設計52.1氣壓傳感和電壓/頻率〔V/F〕轉換電路局部52.2單片機電路局部82.2.189C52單片機93軟件設計113.1軟件開發(fā)C語言介紹113.2運用頻率計算出氣壓值123.3基于單片機設計的程序流程圖134系統(tǒng)調試與仿真144.1C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)144.2PROTEUS軟件介紹144.3聯(lián)機調試過程155設計總結165.1設計成果165.2感謝16參考文獻17附錄118附錄219基于單片機的數(shù)字氣壓計的設計與實現(xiàn)前言氣壓計是一種測量大氣壓的裝置。氣壓計的重要組成局部是壓敏元件。壓敏元件可以將數(shù)字氣壓計需要測量的氣壓轉化成為一種電流或者是一種電壓信號。此時形成的電流或者電壓信號具有容易傳輸、容易檢測的特點。之后，經過后續(xù)電路處理這種電流或者是電壓信號，它就可以顯示在數(shù)字氣壓計的屏幕上。這就是數(shù)字氣壓計的電流傳輸、處理、顯示與讀數(shù)過程。在數(shù)字氣壓計中，氣壓傳感器起著決定性的作用。本課題利用單片機控制的數(shù)字氣壓計設計與實現(xiàn)功能。單片機的接口信號必須是數(shù)字信號，因此想要運用單片機獲取氣壓這類非電信號的信息，需要使用氣壓傳感器。將氣壓信息轉換成電流或電壓輸出是氣壓傳感器的作用，轉換后的電流或電壓輸出常為模擬信號。因此必須進展A/D轉換，以滿足單片機接口的需要。數(shù)字氣壓計大量應用在各種工礦企業(yè)，野外作業(yè)，消費類電子產品等地方。它的需求極為廣泛。常見的氣壓計有盒式氣壓計和液體氣壓計。飛機上使用的高度計實際上是通過盒式氣壓計改裝而成的。常見的液體氣壓計有酒精氣壓計和水銀氣壓計兩種。這兩種氣壓計都是老式氣壓計，不方便于攜帶而且容易損壞。在科技飛速開展的今天，各行各業(yè)不斷出現(xiàn)新技術新材料。進入20世紀90年代以后，微電子行業(yè)開展極為迅速，各行各業(yè)的電子傳感器被創(chuàng)造并運用到各個領域當中，給人們的生產生活帶來了極大的便利。數(shù)字氣壓傳感器已經出現(xiàn)，并大量運用到日常生活中。現(xiàn)在很多手持設備中都植入了氣壓計功能。例如手機、GPS等，為人們的出行旅游帶來方便。目前國際國內很多電子公司都推出了數(shù)字氣壓傳感器。如摩托羅拉公司的MPX4105、Intersema公司的MS5534b及華普微電子公司的HP03系列數(shù)字氣壓傳感器。多樣化的數(shù)字化氣壓測量裝置、用品大量出現(xiàn)，致使此產品越來越普及，準確度也越來越高。數(shù)字氣壓計除了測量氣壓一種功能以外，還具備了測量溫度、指南針、碼表的功能。以前電子氣壓計只是一種專業(yè)場合只能通過專業(yè)人才能使用的測量器具。現(xiàn)如今，電子氣壓計已經成為群眾化產品，在大街小巷隨處可見。它也成為人們方便攜帶與利用的電子產品之一。氣壓傳感器在數(shù)字氣壓計中起著至關重要的作用。在當今社會中，數(shù)字氣壓計的運用范圍廣泛。在國防領域中，它運用于火箭、導彈升空的氣壓監(jiān)測。在工業(yè)領域，它運用于汽車制造方面頗多。在醫(yī)療領域，它多運用高壓氧艙的氣壓測量。數(shù)字氣壓計的出現(xiàn)及廣泛使用，為我們平民百姓的日常生活提供了很大的便利條件。在本次設計與實驗的過程中，數(shù)字氣壓計是采用單片機的數(shù)字氣壓計控制。這種采用單片機的數(shù)字氣壓計使用起來方便，精準度較高，顯示的數(shù)字易讀，方便攜帶。產品的質量得以保障?；跉鈮簜鞲衅鞯年P鍵性作用。此實驗設計首先需要介紹一下氣壓傳感器的相關知識。為后續(xù)的工作奠定一個良好的根基。首先對于氣壓傳感器的技術性能作出以下介紹。在氣壓傳感器中，普遍采用的技術是差動技術。差動技術的最大優(yōu)點是減小大氣溫度變化對實驗測量的影響。其次它還具有減少外界對實驗干擾，影響氣壓傳感器準確度的優(yōu)點。在氣壓傳感器中可以產生一種平均效應。這是由于氣壓傳感器采用了平均技術。每一個單元都可以感受到數(shù)字氣壓計的測量是它的原理。每一個單元所感受到的誤差值看做隨即誤差并且服從正態(tài)分布的話，總的誤差將會顯著減小。在氣壓傳感器中，補償性修正技術也被廣泛應用。在氣壓傳感器本身特性發(fā)生變化時，可以利用補償性修正技術進展修復。還可以在外界環(huán)境允許的條件下，對氣壓傳感器進展修正的一種技術。對氣壓傳感器的整體或者材料、元器件進展必要的穩(wěn)定性處理是為了提高傳感器性能的穩(wěn)定性。氣壓傳感器在使用的過程中，假設測量要求較高，必要時也應對附加的調整元件，后續(xù)電路的關鍵元器件進展老化處理[1]。其次對于氣壓傳感器的開展趨勢作出以下介紹。氣壓傳感器的開展不僅僅只涉及到一個領域。它在專業(yè)的技術水平開展平臺上使用很多，在選取材料的方法及使用上也有涉及，在工業(yè)方面它的應用更加廣泛。傳感器集成化也可以稱為“多功能一體化〞，它是將傳感器的溫度補償、放大及運算多種環(huán)節(jié)一體化，并運用它們組裝成一個元器件。當前，各類集成傳感器已出現(xiàn)許多系列性產品，廣泛應用于生產生活中。傳感器技術開展迅速，集成化成為它開展的一個重要方向。在集成化技術快速開展的前提條件下，相繼出現(xiàn)了各類混合集成和單片集成式壓力傳感器，大局部已經推廣上市。搞清楚氣壓的定義是設計電子氣壓計的首要條件。氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。氣壓以百帕〔hPa〕為單位，取一位小數(shù)。國際制單位：帕斯卡，簡稱帕，符號是Pa。常用單位：標準大氣壓。表示氣壓的單位，通常運用水銀柱高度。一個標注大氣壓=1013百帕〔毫巴〕，1毫米水銀(汞柱)柱高=4/3百帕〔毫巴〕，1個標注大氣壓=760mm水銀〔汞柱〕柱高。氣壓產生的原因：依據分子動理論可知，氣體的壓強是通過大量分子頻繁碰撞容器壁面產生的。大量分子頻繁碰撞容器壁，對氣壁的作用力是持續(xù)、均勻的。壓強大小就是這個壓力與氣壁面積的比值。影響壓強的因素：海拔因素、大氣溫度、大氣密度都會影響氣壓的大小。一般隨著高度升高按指數(shù)律遞減。大氣壓強的變化有日、月及年的差異。在一天當中，氣壓有一個最高值、最低值，分別出現(xiàn)在9～10時和15～16時。在一年當中，夏季氣壓低于冬季氣壓。水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計是氣象觀測中常用的測量氣壓的儀器。意大利科學家托里拆利最先測出標準大氣壓。1系統(tǒng)總體設計1.1設計整體思想本次系統(tǒng)設計將采用型號為MPX4105的氣壓傳感器。數(shù)字氣壓計的設計思路包含軟件設計及硬件設計[2]。軟件設計包括C語言的編程與設計。硬件設計包括傳感器、單片機的技術設計及調試。首先，我應領先對C語言進展全面的學習，學會編寫程序。對單片機的選擇也需要有自己的一定認識。其次，要將學習的結果運用到整體設計中去。最后，得出原理圖及實現(xiàn)設計的目標。1.2系統(tǒng)總體框圖數(shù)字氣壓計的總體設計需要將大氣中提供的非電信號數(shù)據進展處理。信息采集時硬件設計的前提條件，數(shù)據再通過轉換，在硬件元器件中進展處理。最后，將相應的數(shù)據顯示在數(shù)字氣壓計的屏幕上。圖1.2-1為系統(tǒng)總框圖。圖1.2-1系統(tǒng)總框圖1.3元器件選擇1.3.1氣壓傳感器在氣壓傳感器的選擇上，應選擇具有溫度補償能力這種特性的儀器。具有這種特性的氣壓傳感器可以簡化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力[3]。在系統(tǒng)設計元器件中，我們選擇的是型號為MPX4105的氣壓傳感器。主要原因是MPX4105的特點符合我們的設計材料選取要求。4.85～5.35V是MPX4105的供電范圍。在此范圍內供電會到達安全狀態(tài)。0～85℃是MPX4105的正常溫度工作范圍。當在測量的過程中，溫度在這個給定范圍之內，測試值都會到達理想狀態(tài)。15～105kPa是MPX4105的測量范圍。大氣壓強在此范圍之內都可以精準測量。在試驗過程中，我們需要一個微處理器接口，而MPX4105剛好符合我們需要的條件。由于MPX4105這種傳感芯片的特點，符合試驗要求。所以在綜合多方面因素的考慮之后，我們將選用MPX4105作為本次試驗的氣壓傳感器?；贛PX4105的氣壓傳感器在氣體壓力控制方面能發(fā)揮很好的作用，輸出的電子信號能力強，可供參考性強。1.3.2電壓/頻率〔V/F〕轉換器在系統(tǒng)總體設計中選擇電壓/頻率〔V/F〕轉換器是至關重要的一個步驟。電壓/頻率〔V/F〕轉換器在試驗中起著轉換電路的作用。所以，轉換器的選擇為數(shù)字氣壓計讀數(shù)是否精準奠定根基。電壓/頻率〔V/F〕轉換器第一步是將電壓的幅值輸入到轉換器中。第二步是經過脈沖序列的轉換，將電路進展轉換得以實現(xiàn)。為了實現(xiàn)A/D的轉換功能，必須先測量出電壓/頻率轉換電路得到的輸出頻率。為了到達試驗目的，在此次設計中，我們將采用集成芯片LM331。LM331的特點符號試驗精準要求。它在電源電壓到達低值4.0V仍然可以精準測量。LM331這種集成芯片的另一個特點是溫度補償能力非常強，為測試精準度打下堅實的根基。三端穩(wěn)壓器在本次試驗設計中需要選擇三端穩(wěn)壓器。三端穩(wěn)壓器的作用是穩(wěn)定這個系統(tǒng)的電源電壓。在整個系統(tǒng)中，系統(tǒng)所需的電源+5V供電。而三端穩(wěn)壓器正好擁有這項特性。解決了基于MPX1045的氣壓傳感器、單片機提供+5V電壓的不匹配難題。本試驗采用的是摩托羅拉公司的三端低電流線性穩(wěn)壓芯片MC78L05無需外部元器件的處理，熱過載保護和內部短路電路限制是它的最優(yōu)功能。1.3.4單片機單機片是試驗設計的重要組成元器件。也稱單片微控制器。在產品中運用上單片機技術，就可以使產品升級換代，從而到達“智能型〞。本設計采用型號為AT89C52的單片機。AT89C52的單機片片內含有8K存儲器。這種存儲器的特點是可以反復擦寫，而且是一種只讀程序的FEROM。這種基于AT89C52的單機片功能十分強大，為數(shù)字氣壓計的測量提供強有力的條件。1.3.5LED顯示LED是在平常生活聽到的對比多，運用對比廣泛的產品。LED顯示也是本試驗設計的一個重要環(huán)節(jié)。LED是由二極管構成的。如果需要顯示一個LED，就必須要由7個二極管并且是在發(fā)光條件構成的。這樣才能顯示一個LED單元。本設計中顯示單元需要由5個LED組成。2硬件電路設計2.1氣壓傳感和電壓/頻率〔V/F〕轉換電路局部在系統(tǒng)設計元器件的選擇中，我們選擇了基于MPX4105的氣壓傳感器。氣壓傳感器在數(shù)字氣壓計中起著至關重要的作用。MPX4150的引腳分布如圖2.1-1所示：MPX4150MPX4150123456VOUTGNDVCCNCNCNC圖2.1-1MPX4105引腳分布圖MPX4105的引腳分布圖如上圖2.1.1所示。在圖中很清楚的看到，此圖有六個引腳組成。1腳為電壓輸出腳，2腳為接地端，3腳為VCC，4腳、5腳及6腳這三腳都應用與內部連接。在系統(tǒng)設計總體中我們已經選好電壓/頻率轉換器，是型號為LM331的轉換器。這種轉換器是一種高精度的轉換芯片。LM331轉換器的引腳分布如圖2.1-2所示：??ADC083212347665CORefCFOGNDVCCCmpInThreR/C圖2.1-2ADC0832引腳分布圖LM331的引腳圖如上圖2.1.2所示。在圖中很清楚的看到，此圖有六個引腳組成。1腳為電流輸出腳，簡稱CO。2腳對比復雜，是通過組合得來的，轉換增益方面效果明顯，簡稱REFC。3腳為前述提到過的脈沖序列的輸出腳，簡稱FO，在后章節(jié)的公式中以簡稱FO出現(xiàn)。4腳和上述MPX4105的2腳作用一樣，都是接地端。5腳為組容式網絡引腳。6腳用來與7腳作相對應的對比。芯片內部的電壓會自動在6、7腳中作對比。8腳在5～40V的輸入電壓內工作，簡稱VCC。與前述MPX4105的3腳作用一樣，單電源、雙電源都可供電。MC78L05三端穩(wěn)壓器：三端穩(wěn)壓器的作用是穩(wěn)定這個系統(tǒng)的電源電壓。在整個系統(tǒng)中，系統(tǒng)所需的電源+5V供電。而三端穩(wěn)壓器正好擁有這項特性。解決了基于MPX1045的氣壓傳感器、單片機提供+5V電壓的不匹配難題。本試驗采用的是摩托羅拉公司的三端低電流線性穩(wěn)壓芯片MC78L05無需外部元器件的處理，有+5V的固定電壓輸出，熱過載保護和內部短路電路限制是它的最優(yōu)功能。MC78L05三端穩(wěn)壓器的引腳分布如圖2.1-3所示：??MC78L05123VoutGNDVin圖2.1-3MC78L05引腳分布圖MC78L05的引腳圖如上圖2.1-3所示。在圖中很清楚的看到，此圖有三個引腳組成。分別是1腳，有+5V固定電壓輸出的腳，簡稱Vout。2腳和LM331的4腳、MPX4105的2腳作用一樣。3腳簡稱Vin，是電壓輸入腳。數(shù)字氣壓計的硬件電路組成，包括四個元器件。它們是上述選擇的元器件：氣壓傳感器、V/F轉換電路、單片機電路和電源電路。氣壓傳感和電壓/頻率〔V/F〕轉換電路的原理圖如圖2.1-4所示：圖2.1-4基于MPX4105的數(shù)字胎壓計系統(tǒng)氣壓傳感及V/F轉換電路原理圖圖2.1-4中,基于MPX4105的氣壓傳感器用U3所代表，它的工作電壓在前面章節(jié)已經得出。電壓輸出腳Vin將輸送電壓到基于LM331電壓/頻率的轉換電路中。其中U2代表基于LM331電壓/頻率的轉換電路。+5V輸入電壓Vin和輸出脈沖FO的頻率fo的轉換關系滿足公式〔2.1-1〕。Fo=Kvin(2.1-1)其中，K=,Rs=R2+R3〔2.1-2〕電路中，6.8k?、0.01pf和100k?分別是Rt、Ct和RL的典型值。通過公式2.1-2中Rs=R2+R3，可以看出R2是一個定值電阻，二者是通過串聯(lián)組成。在電路中，K的求解公式中，Rs是未知的。假設要求解K的值，必須先求解出Rs的值。在本試驗的計算中可以改變電阻R3的值，因為R3是一個可變電路。通過改變R3的值調節(jié)Rs的阻值大小。最終求解K值。由于前面章節(jié)所述可以得到輸入電壓Vin的變化時根據大氣氣壓變化而變化的。當Vin隨氣壓發(fā)生變化時，F(xiàn)O的值和K的值隨即發(fā)生變化。而在試驗設計中V的典型值時4.590V，由此得出Vin的變化幅度不會太大。所以必須增大K值，才可以提高數(shù)字氣壓計測量的精準度。2.2單片機電路局部2.2.189C52單片機基于89C52的單機片如以以以下列圖2.2.1-1所示是由40條引腳構成?？梢詫⑦@些引腳分成三個局部。這種分類方法是通過89C52單片機的功能用途來劃分的。圖2.2.1-1單片機引腳圖89C52單機片的引腳圖如上圖2.2.1-1所示。在圖中很清楚的看到，此圖有40個引腳組成。其中最為主要的是18、19和40腳。18腳是作用于89C52單片機的的內部，它在振蕩器的反向輸出端上作用連接。19腳與18腳一樣，也作用于89C52單片機的的內部，為89C52單片機的時鐘控制提供相對應的信號。在上圖89C52單機片的引腳圖2.2.1-1中可以發(fā)現(xiàn)，按功能將40個引腳劃分為三個局部。每個局部都存在一個或兩個接觸口。分別是P0口、P1口、P2口及P3口。P0口是一個原碼輸入口。P0口輸出原碼的前提條件是必須先經過flash進展校驗。P1口是一個被作為第八位地址接收的入口。當89C52單機片輸出4TTL門電流，P1口的緩沖器都可以將其接收。P2口也是作為緩沖器可以承受輸出的4TTL門電流。當P2口內部被拉高時，它將被改寫，與P1口的作用一致，也可以接收第八位地址。P3口是一個內部上拉的雙向口，這種雙向口簡稱為I/O口。它是89C52單機片的特殊功能口。它與P2口的情況相似，也是作為緩沖器可以承受輸出的4TTL門電流。當P3口內部被拉高時，它將被改寫，與P1口的作用一致。P3口是一種特殊的功能口。P3口功能表如下表2.2.1-2所示：表2.2.2-1P3口功能表P3口各個位的第二功能P3口的位第二功能說明P3.0RXD串行數(shù)據接收口P3.1TXD串行數(shù)據發(fā)射口P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫信號P3.7RD外部RAM讀信號上述2.2.1-2表中P3口的P3.0為接收口，簡稱RESET。這是一個復位輸入接收口。在P3口中存在8個引腳。它們的功能與特點也各不一樣。例如P3.1的PSEN，它是一種選通信號。它只選擇外面程序存儲器的有效值。當PSEN信號不出現(xiàn)在P3.1口處時，說明此值為無效值。第31引腳簡稱VPP，在flash編程區(qū)間，此引腳也可試用于施加12V變成電源的引腳。同時，它可以一直保持低電平的狀態(tài)。第30引腳簡稱ALE/PROG，它可以將輸出電平的地址的低位字節(jié)存儲下來。應用于編程過程中。此引腳的作用是輸入脈沖FO。89C52單片機設計思路圖如2.2.1-3所示：圖2.2.1-389C52設計思路電路原理圖的制作〔附錄一〕：在總設計方案擬定完成，元器件選擇完成及硬件電路設計完成之后，我們可以進展電路原理圖的設計。電路原理圖的設計步驟總共分為七個步驟。第一個步驟是設計原理圖的環(huán)境。主要是設計原理圖的工作環(huán)境。圖紙的大小設定，模板的設計都為電路原理圖的設計打下根基。第二個步驟是對前面章節(jié)選好的元器件進展放置。在圖紙上合理的放置好這些已經選好的元器件也是一件不容易的事情。第三個步驟是原理圖的布線工作。第四個步驟是對已經放置好的元器件進展屬性的編輯。第五個步驟是檢查設計制作好的原理圖?？纯锤鱾€元器件的連接是否合理。作出相應的報告，查缺補漏。第六個步驟是生成網絡表。第七個步驟是將原理圖進展排版打印。此電路原理圖在附錄一中顯示。印制電路板〔PCB〕制作〔附錄二〕：印制電路板的設計與制作是非常復雜而繁瑣的過程。制作它需要做充分的準備。完成整個印制電路板的設計需要五個步驟。第一步是檢查電氣，設計出印制電路板的原理圖。網絡表的生成是第一步的關鍵。第二步電路板的層數(shù)、尺寸進展確定。第三步導入第一步的網絡表。第四步是制作并完成整個印制電路板，分配好各個元器件在電路板上的位置。3軟件設計3.1軟件開發(fā)C語言介紹C語言是本設計中使用的編程語言。在當今單片機的開發(fā)過程中，C語言以其方便、靈活、邏輯性強、易于維護及可移植性好等強有利的優(yōu)勢，占據著單片機開發(fā)的主要地位。在C語言環(huán)境下，只需要關心程序的邏輯關系，編譯器將完成細節(jié)工作。這位快速開發(fā)單片機提供了很好的條件，也縮短了開發(fā)單片機的工作量。C語言編譯器提供嵌入式匯編與匯編互調用和匯編級的代碼查看等功能，從而解決了單片機的實現(xiàn)細節(jié)問題。在這里主要介紹一下C語言編程與匯編語言編程相比的優(yōu)勢[4]。C語言編程與匯編語言編程相比的優(yōu)勢：編程調試靈活方便。原因在于它是一門高級語言。高級語言的特點是編程方式靈活。同時，當前所有的單機片都有相應的C語言級別的仿真調試系統(tǒng)，使得它的調試十分方便。生產代碼的編譯效率高。在較為復雜的單片機系統(tǒng)中，C語言開發(fā)更具有明顯優(yōu)勢。就目前而言，較好的C語言編輯系統(tǒng)的編譯效率已經根本到達中高級程序人員的開發(fā)水平。完全化模塊化。函數(shù)是C語言的根本構成單位，其本身就是模塊化的開發(fā)方式。程序的模塊化可以最大程度實現(xiàn)資源共享，有利于多人協(xié)作，進展大系統(tǒng)工程的開發(fā)。便于工程維護管理。C語言開發(fā)的代碼便于開發(fā)小組方案工程、靈活管理、分工合作以及后期維護。根本上可以杜絕因開發(fā)人員變化而給工程進度、后期維護或升級所帶來的影響，從而保證了整個系統(tǒng)的高品質[5]。3.2運用頻率計算出氣壓值信號的變換步驟有如下兩步：第一步，基于型號MPX4105的氣壓傳感器，將待測氣壓轉換成為電壓輸出。輸出電壓VOUT和大氣壓P的關系如下：VOUT=VCC(0.01P-0.09)〔3.2-1〕這里VCC為+5V，因此可得：VOUT=5(0.01P-0.09)〔3.2-2〕第二步，基于型號MPX4105的氣壓傳感器的輸出電壓，將VOUT這種輸出電壓作為Vin這種輸入電壓。V/F轉換電路，得到對應的頻率fo的脈沖序列FO。Vin和FO的這種對應關系如上一節(jié)的式〔3.2-1〕所示。綜合式〔3.2-1〕和式〔3.2-2〕，可得：P==+9〔3.2-3〕注：VOUT=Vin式〔3.2-3〕中，Hz是fo的單位，kPa是壓強〔P〕的單位，V/F是K的轉換增益。在本次試驗設計中K的取值我們將定為2000。P是通過上述公式〔3.2-3〕編程計算得到的氣壓值。3.3基于單片機設計的程序流程圖本試驗的程序流程如圖3.3-1所示：圖3.3-1單片機實現(xiàn)數(shù)字氣壓計的程序流程圖系統(tǒng)調試與仿真4.1C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)在本次試驗設計中，系統(tǒng)調試采用C語言軟件。KEIL-C51是一款兼容單機片C語言軟件發(fā)開系統(tǒng)的軟件。由于在本設計中運用到了KEIL-C軟件，所以介紹一下KEIL-C的知識。KEIL-C51標準C編譯器提供了C語言環(huán)境，同時它還具備匯編代碼高效性、快速性特點，并據以保存。隨著編譯器功能的不斷增強，在日常生活中我們可以更直接的接近CPU本身以及它的延伸推廣產品。UVision2的集成開發(fā)環(huán)境中已經完全融入了C51系列兼容單片機C語言開發(fā)系統(tǒng)。編譯器，匯編器。實時操作系統(tǒng)，工程管理器，調試器是這個集成開發(fā)環(huán)境包含的內容。uVision2IDE為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。目前最高效、靈活的開發(fā)平臺是C51V7版本。它支持的物品有：8051的衍生推廣的所有產品，所有兼容仿真器的支持，它第三方開發(fā)工具的支持。C語言系統(tǒng)開發(fā)軟件中，最重要的一個環(huán)節(jié)是工程管理。工程管理也稱作“工程〞。它集開發(fā)工具的選擇，源頭文件和編程說明組成。在此次試驗設計中，我們所取的工程是uVision2。一個單一的uVision2是由一個目標程序構成，在特殊的情況下uVision2也可以由多個目標程序構成。它同時包括器件數(shù)據庫。它為了滿足顧客利用特定微控制器的要求，所以自動設置生產匯編器、編譯器、連接定位器以及調試器選項。C語言系統(tǒng)開發(fā)軟件中，另一個重要的一個環(huán)節(jié)是源代碼的編輯器。在上述uVision2編輯器的前提條件下，將C語言編程的源代碼進展優(yōu)化。uVision2編輯器的作用表達于提供了優(yōu)先、快速的便利條件。再利用源代碼編輯器調試程序，提高了檢測的速度。在檢查與修改的準確度上得以大幅度提高。C語言系統(tǒng)開發(fā)軟件中，還存在一個重要的編輯器。這個編輯器就是上述提到的C51編輯器。它是由微控制器特別設計出來的。C51編輯器的最大優(yōu)點在于它的擴展功能?？梢宰屖褂谜吒玫睦盟匈Y源。例如它的儲存，中斷功能，靈活的指針等功能。我們在本次試驗中運用的是C語言軟件。它為本次試驗測試程序方面打下堅實的根基。在前述uVision2調試器的跟蹤調試下，再依據Shift語言和DDE界面的支持。就可以自動生成程序測試。方便了試驗需求，提高了測試時間。4.2PROTEUS軟件介紹在本次試驗設計系統(tǒng)仿真環(huán)節(jié)中，我們將采用PROUTEUS軟件。這是一款仿真軟件，也稱EDA工具。它是一款集電路仿真、PCB設計和虛擬模型仿真等優(yōu)點為一體的軟件。Proteus軟件的功能有：原理布圖、PCB自動或人工布線和SPICE電路仿真。同時，Proteus軟件還具備完善的電路仿真功能。Proteus軟件作為被選擇軟件的一個特點是，它具有混合仿真的特性，可以很有效地實現(xiàn)數(shù)字電路。同時它的仿真顯示也是直觀顯示的，可以生動的將動態(tài)器件結合，更好的顯示在數(shù)字氣壓計上。超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件。多樣的鼓勵源：包括脈沖、分段線性脈沖、直流、正弦、音頻、單頻FM、指數(shù)信號、數(shù)字時鐘及碼流，還支持文件形式的信號輸入。它還有豐富的虛擬儀器，包括了13中虛擬儀器，例如波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，它們的面板操作仿真程度高，為實驗