畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于mpx4105數(shù)字氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)正文</p><p>　　2007年 6 月 9 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要介紹了基于氣壓傳感器MPX4105的精密數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的硬件組成、軟件設(shè)計(jì)及其工作原理。該系統(tǒng)通過氣壓傳感器MPX4105獲得與大氣壓相對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，并經(jīng)過電壓/頻率（V/F）

2、轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，再通過單片機(jī)對(duì)此脈沖序列的計(jì)數(shù)等處理后獲得實(shí)際的氣壓值，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示。單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心器件，它對(duì)本設(shè)計(jì)中的信號(hào)采集、控制和數(shù)據(jù)處理起著重要的作用。該方法制成的數(shù)字氣壓計(jì)攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，精確度高，完全符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氣壓計(jì)；氣壓傳感器；V／F轉(zhuǎn)換器； 單片機(jī)</p><p><b>　　Abstract<

3、;/b></p><p>　　This article mainly introduced based on one kind of pneumatic transmitter MPX4105 precise numeral air gage system hardware composition, the software design and its the principle of work. Thi

4、s system obtains the simulation voltage value through pneumatic transmitter MPX4105 which corresponds with the atmospheric pressure, and (V/F) transforms the module after the voltage/frequency to transform into the digit

5、al pulse, in counts regarding this through the monolithic integrated circuit pulse sequenc</p><p>　　Key words：Air gage Pneumatic transmitter V/F switch Monolithic integrated circuit</p><p>

6、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 壓力測(cè)量的歷史1</p><p>　　1.1.1 機(jī)械測(cè)量技術(shù)1</p><p>　　1.1.2 電測(cè)技術(shù)1</p><p>　　1.2.3

7、傳感器時(shí)代1</p><p>　　1.2本設(shè)計(jì)的主要工作2</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)的主要目的2</p><p>　　第二章 單片機(jī)概述3</p><p>　　2.1單片機(jī)的歷史及發(fā)展概況3</p><p>　　2.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　2.3

8、 單片機(jī)的應(yīng)用4</p><p>　　2.3.1 單片機(jī)的特點(diǎn)4</p><p>　　2.3.2單片機(jī)的應(yīng)用范圍5</p><p>　　2.4 本章小結(jié)5</p><p>　　第三章ATMEL系列單片機(jī)6</p><p>　　3.1 ATMEL系列單片機(jī)簡(jiǎn)介6</p><p&

9、gt;　　3.2 ATMEL單片機(jī)型號(hào)的選擇6</p><p>　　第四章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　4.2 主要器件選擇9</p><p>　　4.2.1氣壓傳感器9</p><p>　　4.2.2 電壓/頻率轉(zhuǎn)換器10</p>

10、;<p>　　4.2.3 三端穩(wěn)壓器12</p><p>　　4.3 電路原理圖設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.3.1 氣壓傳感器和V/F轉(zhuǎn)換電路原理圖設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.3.2電源及單片機(jī)電路原理圖設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.3.35位7段數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路原理圖設(shè)計(jì)14</p&

11、gt;<p>　　4.3 本章小結(jié)16</p><p>　　第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.1C語(yǔ)言介紹17</p><p>　　5.2由頻率計(jì)算出氣壓值17</p><p>　　5.3 程序流程圖17</p><p>　　5.4 程序代碼18</p>

12、<p>　　5.5 本章小結(jié)18</p><p><b>　　結(jié) 論19</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b>　　附 錄22<

13、/b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、速度和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如，在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等許多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)加熱爐、熱處理爐、和鍋爐中的氣壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測(cè)氣壓直接變換為容易檢測(cè)、傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘?hào)，然

14、后再經(jīng)過后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的一種設(shè)備。其中的核心元件就是氣壓傳感器，它的監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測(cè)量等方面起著重要作用。</p><p>　　采用單片機(jī)對(duì)他們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控氣壓的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。</p><p>　　1.1 壓力測(cè)量的歷史</p><p>　

15、　1.1.1 機(jī)械測(cè)量技術(shù)</p><p>　　1843年，法國(guó)科學(xué)家Lucien Vidie發(fā)明無(wú)液膜盒氣壓計(jì)，其以彈簧平衡代替液體來測(cè)量大氣壓力。彈簧在測(cè)量?jī)x表中受壓力作用而伸長(zhǎng)。Eugene Bourdon(Bourdon Sedeme公司創(chuàng)始人)使用Vidie的指示器方式，于1849年獲得用于更高壓力的彈性金屬曲管式壓力計(jì)的專利。</p><p>　　1.1.2 電測(cè)技術(shù)<

16、;/p><p>　　1930年，第一個(gè)壓力傳感器是一種轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，在此機(jī)構(gòu)中，膜片、彈簧或Bourdon管的移動(dòng)量變?yōu)殡娏坎糠?，壓力膜片成為電容部分，指示器可?dòng)機(jī)構(gòu)成為電位計(jì)分支。</p><p>　　1938年，加利福尼亞技術(shù)學(xué)院的E．E．Simmons和麻薩諸塞州技術(shù)學(xué)院的A．C．Ruge獨(dú)立地研制結(jié)合型應(yīng)變儀。Simmons較快地獲得了專利權(quán)。1955年，第一個(gè)應(yīng)變片提供綜合式全電阻電橋，

17、若把它粘結(jié)在膜片上，就可看到中心和邊緣的應(yīng)力是相對(duì)的。1965年，應(yīng)變片的膜片連接，總會(huì)引起滯后和非穩(wěn)定性。在60年代，Statham 提出第一個(gè)穩(wěn)定性好，滯后少的薄膜式傳感器。今天， 在大壓力的市場(chǎng)上它是主要的競(jìng)爭(zhēng)者。</p><p>　　1973年，WilliamR．Royle獲得以玻璃或石英為基礎(chǔ)的電容式傳感器的專利權(quán)。幾年后，1979年Kavlico的Bob Bell獲得以陶瓷為基礎(chǔ)的傳感器的專利權(quán)， 此

18、技術(shù)填補(bǔ)了低壓范圍(薄膜不適宜)的空缺。今天，陶瓷膜片上帶有電阻。這使此技術(shù)廣泛地在非良好介質(zhì)的用途中得到應(yīng)用。</p><p>　　1.2.3 傳感器時(shí)代</p><p>　　1967年美國(guó)Minneapolis的Honeywell研究中心Art．R．Zias和John Egan獲得邊界約束型硅膜片的專利權(quán)，1969年Hans W．Keller獲得網(wǎng)格式批量擴(kuò)散硅芯片的專利權(quán)， 此技術(shù)

19、利用了集成電路技術(shù)的巨大進(jìn)展成果。</p><p>　　現(xiàn)代傳感器的典型重量為0．01克，如果所有非晶態(tài)膜片具有固有的滯后現(xiàn)象， 那么用今天的工具也不能測(cè)出其精確的界限。</p><p>　　2000年，擴(kuò)散硅壓阻技術(shù)是最通用的技術(shù)，其應(yīng)用的壓力范圍在絕對(duì)壓力、表壓和差壓狀況是從100mbar到1500bar。由于美國(guó)的公司未能發(fā)展合適的外殼，使此技術(shù)長(zhǎng)期來比較緩慢地在非良好介質(zhì)的用途中應(yīng)

20、用。30年來，KELLER公司已使此技術(shù)迅猛發(fā)展并可與任何其它技術(shù)相匹敵。</p><p><b>　　本設(shè)計(jì)的主要工作</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是利用壓力傳感器MPX4105（摩托羅拉公司生產(chǎn)的集成壓力傳感器芯片）將被測(cè)氣壓轉(zhuǎn)換成模擬電壓輸出，然后利用V/F電壓/頻率轉(zhuǎn)換器（國(guó)家半導(dǎo)體公司的高精度V/F轉(zhuǎn)換芯片LM331）將電壓幅值轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖序

21、列，通過測(cè)量該頻率，可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，最后進(jìn)行數(shù)碼顯示的數(shù)字氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.給出測(cè)量系統(tǒng)的總體思路。</p><p>　　2.根據(jù)實(shí)際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)，選擇合適的氣壓傳感器芯片。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)硬件電路，包括氣壓傳感器和V/F轉(zhuǎn)換電路和單片機(jī)電路原理部分以及電源部分C51程序設(shè)計(jì)，對(duì)于單片機(jī)而言，輸入信號(hào)為具有

22、一定頻率的脈沖序列，通過單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器可以獲得此脈沖序列的頻率，此頻率對(duì)應(yīng)于某個(gè)大氣壓值，在設(shè)計(jì)程序是應(yīng)考慮如何將頻率轉(zhuǎn)換成該氣壓值。</p><p><b>　　本設(shè)計(jì)的主要目的</b></p><p>　　1.培養(yǎng)了我們的科學(xué)研究的思維方法，開發(fā)應(yīng)用工程技術(shù)的綜合能力，創(chuàng)新思維和分析解決問題的能力。</p><p>　　2.通過設(shè)計(jì)，探

23、討了單片機(jī)在非電信號(hào)測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用，使我們具有將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)的基本能力，同時(shí)對(duì)理論學(xué)習(xí)中的不足也可以通過實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充和再次學(xué)習(xí)。</p><p>　　3.可以系統(tǒng)的掌握51 單片機(jī) C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，氣壓傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇，以及硬件電路的設(shè)計(jì)，并掌握其工作原理。</p><p>　　第二章 單片機(jī)概述</p><p>　　單片微型計(jì)

24、算機(jī)（簡(jiǎn)稱單片機(jī)）作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)很重要的分支，自70年代以來，以極其高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣，發(fā)展也很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。廣大工程技術(shù)人員通過學(xué)習(xí)有關(guān)單片機(jī)的知識(shí)后，也能依靠自己的力量來開發(fā)所希望的單片機(jī)系統(tǒng)，并可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。正因?yàn)槿绱?，在我?guó)，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在智能儀器儀表、機(jī)電設(shè)備過程控制、自動(dòng)控制、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個(gè)方面。&

25、lt;/p><p>　　單片機(jī)的歷史及發(fā)展概況</p><p>　　單片機(jī)是在一塊硅片上集成了中央處理器，存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口，這樣一塊芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)。由于單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)的功能都是按工業(yè)控制要求而設(shè)計(jì)的，常用在工業(yè)的檢測(cè)、控制裝置中，因而也稱為微控制器（Micro-Controller）或者嵌入式控制器（Embedded-Controlle

26、r）。</p><p>　　單片機(jī)按照其用途可以分為通用型和專用型兩大類，根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為1位單片機(jī)、4位單片機(jī)、8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)的發(fā)展歷史可以劃分為四個(gè)階段：</p><p>　　第一階段（1974～1976年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因工藝限制，單片機(jī)采用雙片的形式而且功能比較簡(jiǎn)單。</p>

27、<p>　　第二階段（1976～1978年）：低性能單片機(jī)階段。以Inter公司制造的MCS-48單片機(jī)為代表。</p><p>　　第三階段（1978～現(xiàn)在）：高性能單片機(jī)階段。這個(gè)階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口，多級(jí)中斷系統(tǒng)，16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)ROM、RAM容量加大，且尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　第四階段（1982

28、～現(xiàn)在）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。此階段的主要特征是一方面發(fā)展16位單片機(jī)、32位單片機(jī)及專用型單片機(jī)；另一方面不斷完善高檔8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同的用戶需要。</p><p>　　2.2 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是向大容量、高性能化，外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。為滿足不同的用戶要求，各公司競(jìng)相推出能滿足不同需要的產(chǎn)

29、品。</p><p><b>　　1. CPU的改進(jìn)</b></p><p>　?。?）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高處理能力。</p><p>　?。?）增加數(shù)據(jù)總線寬度，單片機(jī)內(nèi)部采用16位數(shù)據(jù)總線，其處理力明顯優(yōu)于一般8位單片機(jī)。</p><p>　?。?）采用流水線結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?/p>

30、4）串行總線結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　2. 存儲(chǔ)器的發(fā)展</b></p><p>　?。?）加大存儲(chǔ)容量。</p><p>　　（2）片內(nèi)EPROM開始EEPROM化。</p><p><b>　?。?）程序保密化。</b></p><p>　　3. 片內(nèi)I/O的改

31、進(jìn)</p><p>　?。?）增加并行口的驅(qū)動(dòng)能力。</p><p>　　（2）增加I/O口的邏輯控制功能。</p><p>　　（3）有些單片機(jī)設(shè)置了一些特殊的串行接口功能，為單片機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)提供了方便條件。</p><p>　　4. 外圍電路內(nèi)裝化</p><p>　　隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的外圍功

32、能器件集成在片內(nèi)。這也是單片機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。除了一般必須具有的ROM、RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)外，隨著單片機(jī)檔次的提高，以適應(yīng)檢測(cè)、控制功能更高的要求，片內(nèi)集成的部件還有模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、中斷控制器、鎖相環(huán)、頻率合成器、字符發(fā)生器、聲音發(fā)生器、CRT控制器、譯碼驅(qū)動(dòng)等。</p><p><b>　　5. 低耗化</b></p><p>

33、　　8位單片機(jī)中有二分之一的產(chǎn)品已COMS化，COMS芯片的單片機(jī)具有功耗小的優(yōu)點(diǎn)，而且為了充分發(fā)揮低功耗的特點(diǎn)，這類單片機(jī)普遍配置有Wait和Stop兩種工作方式。</p><p>　　2.3 單片機(jī)的應(yīng)用</p><p>　　單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中，具有如下特點(diǎn)。</p><p>　　2.3.1

34、 單片機(jī)的特點(diǎn)</p><p>　　1．小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。它能方便地組裝成各種智能式測(cè)控設(shè)備及各種智能儀器儀表。</p><p>　　2.可靠性好，適應(yīng)溫度范圍寬。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其他機(jī)種無(wú)法比擬的。</p><p>　　3.易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指

35、令系統(tǒng)有各種控制功能用指令。</p><p>　　4.可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。</p><p><b>　　單片機(jī)的應(yīng)用范圍</b></p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)用范圍很廣，在下述的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.工業(yè)方面：各種測(cè)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、智能化儀器、機(jī)電一體化

36、產(chǎn)品。</p><p>　　2.智能儀器儀表方面：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用在智能儀器、儀表方面，不僅使傳統(tǒng)的儀器儀表發(fā)生根本的變革，也給傳統(tǒng)的儀器、儀表行業(yè)改造帶來了曙光。</p><p>　　3.通訊方面：調(diào)制解調(diào)器、程控交換技術(shù)。</p><p>　　4.民用方面：電子玩具、錄像機(jī)、激光唱機(jī)。</p><p>　　5.導(dǎo)彈與控制方面：導(dǎo)彈控制、

37、魚雷制導(dǎo)控制、智能武器裝備、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。</p><p>　　6.各種計(jì)算機(jī)外部設(shè)備及電器方面：打印機(jī)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、彩色與黑白復(fù)印機(jī)，磁帶機(jī)等。</p><p>　　7.多機(jī)分布式系統(tǒng)：可用單片機(jī)構(gòu)成分布式測(cè)控系統(tǒng)，它使單片機(jī)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的水平。</p><p>　　由上所述，單片機(jī)從家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)控制到火箭導(dǎo)航尖端技術(shù)領(lǐng)域，單片機(jī)都發(fā)揮

38、著十分重要的作用。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要對(duì)單片機(jī)的歷史及發(fā)展?fàn)顩r、單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和單片機(jī)的應(yīng)用等作了簡(jiǎn)要的介紹。</p><p>　　單片機(jī)已經(jīng)無(wú)處不在，與我們生活更加相關(guān)并滲透入生活的方方面面，為我們方便生產(chǎn)和生活發(fā)揮了巨大的作用，在未來的社會(huì)主義工業(yè)化的建設(shè)中，單片機(jī)無(wú)疑會(huì)發(fā)揮

39、更大的作用的。</p><p>　　ATMEL系列單片機(jī)</p><p>　　3.1 ATMEL系列單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　美國(guó)ATMEL公司是世界上著名的高性能、低功耗、非易失性存儲(chǔ)器和數(shù)字集成電路的一流半導(dǎo)體制造公司。ATMEL公司最令人矚目的是E2PROM和閃速(Flash)存儲(chǔ)器技術(shù)，一直處在世界領(lǐng)先地位。該公司把E2PROM和Flash存儲(chǔ)器技巧

40、巧妙地運(yùn)用于單片機(jī)，并采用多種封裝形式和高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量檢測(cè)。</p><p>　　ATMEL單片機(jī)可分為AT89、AT90、AT91和智能IC卡等四個(gè)系列，這些單片機(jī)內(nèi)部含有Flash存儲(chǔ)器，故它們?cè)诒銛y類產(chǎn)品中大有用武之地。ATMEL單片機(jī)按使用環(huán)境可分為C（商業(yè)）檔、I（工業(yè)）檔、A（汽車）檔和M（軍用）檔，其中M檔產(chǎn)品的環(huán)境使用溫度為-55～+150℃。因此，ATMEL單片機(jī)除廣泛用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、通信設(shè)備、

41、自動(dòng)化工業(yè)控制、儀器儀表和各種消費(fèi)類產(chǎn)品以外，還在航空航天儀表、雷達(dá)系統(tǒng)、導(dǎo)彈、智能自適應(yīng)儀器、機(jī)器人和各類武器系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　AT89系列單片機(jī)可分為標(biāo)準(zhǔn)型、抵擋型和高檔型三類，均屬于8位機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)有AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52、AT89C55和AT89S8252和AT89S4D12等型號(hào)。其中，數(shù)字9表示內(nèi)含F(xiàn)lash存儲(chǔ)器，C表示CMO

42、S工藝，LV表示低電壓，S表示含有串行下載Flash存儲(chǔ)器，51、52和8252等表示型號(hào)。</p><p>　　3.2 ATMEL單片機(jī)型號(hào)的選擇</p><p>　　單片機(jī)芯片是本系統(tǒng)的核心器件，本設(shè)計(jì)選用ATMEL公司的單片機(jī)AT89C52，該芯片是美國(guó)公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256 bytes的

43、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。因此， 它完全可以滿足本設(shè)計(jì)中采集、控制和數(shù)據(jù)處理的需要。</p><p>　　AT89C52的引腳分布圖如圖3—1所示，它有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出

44、（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　圖3—1 AT89C52單片機(jī)引腳分布圖</p><p><b>　　VCC : 電源<

45、/b></p><p><b>　　GND: 接地</b></p><p>　　P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在

46、程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)

47、器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外

48、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。</p><p>　　P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端

49、口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用,在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUX

50、R(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。</p><p>　　ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。</p><p>　　在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)

51、，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。</p><p>　　PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89C

52、52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。</p><p>　　EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。</p><p>　　XTAL1:振蕩器反相放

53、大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　通過以上介紹，使我們可以知道AT89C52單片機(jī)完全可以滿足本設(shè)計(jì)中信號(hào)采集、控制和數(shù)據(jù)處理的需要。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</

54、p><p>　　本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖4—1所示。</p><p>　　圖4—1 單片機(jī)數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　在整個(gè)系統(tǒng)中，氣壓傳感器用來將被測(cè)氣壓轉(zhuǎn)換為模擬的電壓信號(hào)輸出，但此輸出信號(hào)不能直接交由單片機(jī)處理。因此，需要經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換模塊把氣壓傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號(hào)（其頻率隨輸入電壓呈線性變化）。以便用單片機(jī)接收該

55、脈沖信號(hào)，并根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)得到的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的實(shí)際氣壓值，最后在單片機(jī)的控制下由數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶。</p><p>　　本氣壓計(jì)能夠在氣壓傳感器的線性范圍內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量相應(yīng)氣壓值。需要說明的是，其測(cè)量值是絕對(duì)氣壓值。本設(shè)計(jì)研究的氣壓計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如下：</p><p>　　測(cè)量范圍：15～105kPa；</p><p>　　測(cè)量精

56、度：1.7％FS(20℃)；</p><p>　　顯示精度：0.1％，由5位7段數(shù)碼顯示管實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　工作溫度范圍：0～85℃；</p><p>　　電源電壓：+15V。</p><p>　　4.2 主要器件選擇</p><p>　　硬件電路離不開功能性器件，因此首先介紹一下本設(shè)計(jì)所采用的主要器件。&

57、lt;/p><p><b>　　氣壓傳感器</b></p><p>　　氣壓傳感器對(duì)于本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，因此需要綜合實(shí)際的需求和各類氣壓傳感器的性能參數(shù)加以選擇。</p><p>　　本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的數(shù)字氣壓計(jì)顯示的是絕對(duì)氣壓值，同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使用具有溫度補(bǔ)償能力的氣壓傳感器。經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用集成壓力傳感芯

58、片MPX4105作為氣壓傳感器。MPX4105屬于美國(guó)MOTOROLA公司的MPX系列硅壓力傳感器，主要以氣壓測(cè)量為主，適合用于醫(yī)療器械，氣體壓力控制等領(lǐng)域，輸出數(shù)字信號(hào)。其測(cè)量方式可分為：表壓（GP）、絕壓（A、AP）、差壓（D、DP）型。在寬溫度范圍工作時(shí)需外加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)調(diào)整電路。</p><p>　　MPX4105可以產(chǎn)生與所加氣壓呈線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓，它具有以下特點(diǎn)。</p>

59、<p>　　供電范圍：4085～5.35V，典型值為5.1V。</p><p>　　測(cè)量范圍：15～105kPa。</p><p>　　工作溫度范圍：0～85℃。</p><p>　　溫度補(bǔ)償范圍：-40～+125℃。</p><p>　　測(cè)量精度為：±1.7﹪VFSS。</p><p>　　最低氣

60、壓對(duì)應(yīng)的輸出電壓VOFF為0.184～0.428V，典型值為0.306V；最高氣壓對(duì)應(yīng)的輸出電壓VOFF為4.804～4.988V，典型值為4.896V；滿刻度輸出電壓間距VOFF的典型值為4.590V。</p><p>　　理想的微處理器接口。</p><p>　　壓力傳感芯片MPX4105的引腳分布圖</p><p>　　如圖4—2所示，其各引腳功能說明如下。&

61、lt;/p><p>　　VOUT（1腳）：電壓輸出腳。</p><p>　　GND（2腳）：接地端。</p><p>　　NC（4、5、6腳）：空引腳，用于芯片 圖4—2 MPX4105引腳分布圖</p><p>　　內(nèi)部連接，懸空不使用。 </p><p>　　4.2.2

62、 電壓/頻率轉(zhuǎn)換器</p><p>　　氣壓傳感器MPX4105輸出的是模擬電壓，因此，必須進(jìn)行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換），才能交由單片機(jī)處理。這里將采用一種電壓/頻率（V/F）轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)模擬電壓的數(shù)字化處理。</p><p>　　V/F轉(zhuǎn)換電路由V/F器件實(shí)現(xiàn)。V/F器件的作用是將輸入電壓的幅值轉(zhuǎn)換成頻率與輸入電壓幅值成正比的脈沖序列，雖然V/F器件本身還不能算做量化器，但是加

63、上定時(shí)器與計(jì)數(shù)器以后也可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。V/F器件的突出特點(diǎn)就是它能夠把模擬電壓轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離傳送并能直接輸入單片機(jī)接口的脈沖序列。通過測(cè)量V/F的輸出頻率，可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能。</p><p>　　針對(duì)本設(shè)計(jì)電路的實(shí)際需要，并考慮到外圍電路實(shí)現(xiàn)的難易程度和相應(yīng)的性能指標(biāo)，本設(shè)計(jì)選用國(guó)家半導(dǎo)體公司的芯片LM331來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。LM331是美國(guó)NS 公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片,可用作

64、精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、A/ D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長(zhǎng)時(shí)間積分器及其他相關(guān)器件。LM331 采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到4.0V 電源電壓下都有極高的精度。LM331的外接電路簡(jiǎn)單, 只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成V/ F 或F/ V 等變換，它具有以下特點(diǎn)。</p><p>　　最大非線性誤差為0.01﹪。</p><p>　　可單、雙電源供電，電壓范圍

65、為5～40V。</p><p>　　脈沖輸出可兼容任何邏輯形式。</p><p>　　內(nèi)部具有溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，因而具有極佳的溫度穩(wěn)定性，最大溫度漂為±50ppm/℃。</p><p>　　寬的滿量程頻率范圍：1Hz～100Hz。</p><p>　　LM331引腳分布如圖4—3所示。</p><p>　

66、　CO（1腳）：電流輸出腳。</p><p>　　RefC（2腳）：基準(zhǔn)電流腳。此引腳可接一固定電阻串聯(lián)一個(gè)可變電阻器的組合，用于轉(zhuǎn)換增益。</p><p>　　FO(3腳):脈沖序列輸出腳。該序列 圖4—3 LM331引腳分布圖</p><p>　　的頻率值對(duì)應(yīng)于輸入電壓的脈沖序列。</p><p>　　GND（4腳）：接地

67、端。</p><p>　　R/C（5腳）：阻容網(wǎng)絡(luò)引腳。此引腳連接一個(gè)阻容網(wǎng)絡(luò)，電阻和電容的值會(huì)影響到轉(zhuǎn)換增益。</p><p>　　Thre（6腳）：閾值電壓腳。芯片內(nèi)部的電壓比較器會(huì)對(duì)此腳上的電壓和7腳CmpIn上的電壓作比較。</p><p>　　CmpIn（7腳）：比較器電壓輸入腳。需要進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換的電壓經(jīng)過低通濾波后由此引腳輸入。</p>

68、<p>　　VCC（8腳）：電源腳?？刹捎脝?、雙電源供電，輸入電壓5～40V。</p><p>　　4.2.3 三端穩(wěn)壓器</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)采用的是+15V電源供電，LM331工作于+15V，但是單片機(jī)、MPX4105等其他芯片需要+5V供電，因此還需要設(shè)計(jì)專門的供電電路以滿足整個(gè)系統(tǒng)的電源需求。本設(shè)計(jì)的電源電路選用摩托羅拉公司的三端低電流線性穩(wěn)壓芯片MC78L0

69、5。MC78L05具有以下特點(diǎn)。</p><p>　　輸入電壓范圍：2.6～24V，輸出+5V固定電壓；</p><p>　　具有內(nèi)部短路電路限制和熱過載保護(hù)功能；</p><p><b>　　無(wú)須外部元件。</b></p><p>　　MC78L05引腳分布如圖4—4所示，其各引腳</p><p&g

70、t;<b>　　功能說明如下。</b></p><p>　　VOUT（1腳）：+5V固定電壓輸出腳。</p><p>　　GND（2腳）：接地端。 圖4—4 MC78L05引腳分布如圖</p><p>　　Vin（3腳）：電壓輸入腳。</p><p>　　4.3 電路原理圖設(shè)計(jì)&

71、lt;/p><p>　　該數(shù)字氣壓計(jì)的硬件電路可分為5個(gè)部分：氣壓傳感電路、V/F轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電路、電源電路和數(shù)碼顯示管電路。</p><p>　　4.3.1 氣壓傳感器和V/F轉(zhuǎn)換電路原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　氣壓傳感器和V/F轉(zhuǎn)換電路的原理圖如圖4—5所示。</p><p>　　圖4-5中，U3為氣壓傳感器芯片MPX4105，它工

72、作于+5V電壓，將被測(cè)氣壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓（對(duì)應(yīng)圖中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)為Vin），送至V/F轉(zhuǎn)換電路。電阻R5和電容C7構(gòu)成典型的去耦合濾波電路。</p><p>　　U2為V/F轉(zhuǎn)換芯片LM331，它工作于+15V電壓，在此電路中，電壓Vin和輸出脈沖FO的頻率fo的轉(zhuǎn)換關(guān)系滿足公式（1）。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>&

73、lt;b>　　其中，</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　電路中，Rt、Ct、RL的典型值分別為6.8ｋΩ、0.01pf和100ｋΩ，Rs由一個(gè)定值電阻R2和一個(gè)可變電阻R3串聯(lián)組成，其中，R2為22ｋΩ，R3的最大阻值為12ｋΩ，通過可變電阻R3調(diào)節(jié)Rs的阻值可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路轉(zhuǎn)換增益的調(diào)整。</p>

74、<p>　　圖4—5 基于MPX4105的數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)氣壓傳感器及V/F轉(zhuǎn)換電路原理圖</p><p>　　氣壓的變化引起Vin的變化，而Vin在滿刻度輸出電壓間距VFSS內(nèi)變化，VFSS典型值為4.590V，所以Vin變化范圍很小，那么根據(jù)fo=KVin的關(guān)系式，必須增大K值提高測(cè)量的精度。本設(shè)計(jì)中，fo通過單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)測(cè)得，該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為0～65536，500ms計(jì)算頻率1

75、次。因此，K值的選取還要考慮到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍。綜合考慮之后，將K設(shè)為2000，這樣代人式（2）計(jì)算，可知R3的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)到6.424ｋΩ。</p><p>　　圖4—5中，Cin和Rin構(gòu)成低通濾波器，濾除輸入電壓信號(hào)中的干擾脈沖。其中，Cin取0.1µf，Rin取100ｋΩ，CL的取容值為1µf的漏極電流小的電容。</p><p>　　電源及單片機(jī)電路原理圖設(shè)計(jì)&l

76、t;/p><p>　　本設(shè)計(jì)的電源及單片機(jī)電路原理圖如圖4—6所示。</p><p>　　圖4—6中，U4為電源轉(zhuǎn)換芯片MC78L05，它將+15V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，提供單片機(jī)和氣壓傳感芯片使用。U1為單片機(jī)芯片AT89C52，工作于11.0590MHz時(shí)鐘，它的P3.5腳（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部脈沖輸入端）和FO相連，對(duì)脈沖序列計(jì)數(shù)，以獲取頻率信息，從而轉(zhuǎn)換為氣壓值。U1的P0口和P2口是和

77、數(shù)碼管顯示電路的接口，其中，P0口為8位段碼，P2口提供5位位碼（5位7段數(shù)碼顯示）。</p><p>　　圖4—6 基于MPX4105的數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)電源及單片機(jī)電路原理圖</p><p>　　5位7段數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示兩種方法，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有

78、顯示器的8個(gè)筆畫字段（a～g和dp）同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM各自獨(dú)立的接受I/O線控制。CPU向字段輸出端口輸出字型碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟使用哪個(gè)顯示器，則取決于COM端，而這一端由I/O控制的，由單片機(jī)決定何時(shí)顯示哪一位。動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的

79、印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)顯示需要分時(shí)顯示，需要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，可以大幅度地降低硬件成本和電源的功耗，還可以節(jié)省線路板空間。</p><p>　　基于MPX4105數(shù)字氣壓計(jì)數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖4—7所示。U5為六路反相放大器CD4069UB，它對(duì)單片機(jī)的P2.0～P2.4進(jìn)行反相操作以提供正確的數(shù)碼管位選擇信號(hào)，它可以提供足夠的

80、驅(qū)動(dòng)電流。U1的P2口P2.0～P2.4用于產(chǎn)生5位數(shù)碼管的位選擇信號(hào)，控制應(yīng)該顯示的7段數(shù)碼管發(fā)光，位選擇信號(hào)S1～S5需由P2.0～P2.4經(jīng)過六路反相器CD4096UB反相驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　圖4—7 基于MPX4105數(shù)字氣壓計(jì)數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)電路原理圖 </p><p>　　圖4—8 基于MPX4105數(shù)字氣壓計(jì)5位7段數(shù)碼管顯示電路原理圖</p><

81、p>　　基于MPX4105數(shù)字氣壓計(jì)5位7段數(shù)碼管顯示電路原理圖如圖4—8所示。U01、U02、U03、U04和U05為7段數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)采用共陰極數(shù)碼管。U1的P0口用于7段數(shù)碼管的字段選擇信號(hào)，控制數(shù)碼管的字段LED發(fā)光，RP1為220Ω的上拉排阻。</p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　這一章主要介紹了基于MPX410

82、5數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的外圍電路的設(shè)計(jì)過程，對(duì)外圍電路的所用到的芯片作了簡(jiǎn)要的介紹。其中對(duì)氣壓傳感器電路和數(shù)碼管顯示電路作了比較詳細(xì)的分析。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　C語(yǔ)言介紹</b></p><p>　　C語(yǔ)言是近年來在國(guó)內(nèi)外得到迅速推廣的一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。C語(yǔ)言功能豐富，表

83、達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，應(yīng)用面廣，目標(biāo)程序效率高，可植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。缺點(diǎn)是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編高。</p><p>　　以前的操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件主要是匯編語(yǔ)言編寫的。但是由于匯編語(yǔ)言依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序的可讀性和可移植性都比較差。為了提高可讀性和可移植性，最好改用高級(jí)語(yǔ)言，但是一般高級(jí)語(yǔ)言難以實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的

84、某些功能。而C語(yǔ)言既具有高級(jí)語(yǔ)言的特性，又具有低級(jí)語(yǔ)言的特性。</p><p><b>　　由頻率計(jì)算出氣壓值</b></p><p>　　在測(cè)量過程中信號(hào)的變換過程如下：</p><p>　　第一步，被測(cè)氣壓經(jīng)過氣壓傳感器MPX4105轉(zhuǎn)換成電壓輸出，根據(jù)MPX4105芯片資料可知，輸出電壓VOUT和大氣壓P的關(guān)系如下。</p>

85、<p><b>　?。?）</b></p><p>　　這里VCC為+5V，因此可得：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　第二步，MPX4105的輸出電壓VOUT作為輸入電壓Vin，經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑?duì)應(yīng)頻率fo的脈沖序列FO。Vin和FO的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系如上一節(jié)的式（1）

86、所示。</p><p>　　綜合式（1）和式（4），根據(jù)VOUT=Vin，可得：</p><p><b>　　（5）</b></p><p>　　式（5）中，fo的單位為Hz，P的單位為kPa，K為V/F轉(zhuǎn)換增益，本設(shè)計(jì)中K值為2000。在程序中，根據(jù)式（5）編程計(jì)算得到氣壓值P。</p><p>　　5.3 程序流程

87、圖</p><p>　　單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計(jì)的程序流程如圖5—1所示。</p><p>　　圖5—1 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字氣壓計(jì)的程序流圖</p><p><b>　　5.4 程序代碼</b></p><p>　　所有程序代碼見最后附錄。</p><p><b>　　5.5 本章小結(jié)&l

88、t;/b></p><p>　　這一章主要介紹了基于MPX4105數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程，對(duì)C語(yǔ)言編程作了簡(jiǎn)要的介紹，解決了由頻率換算實(shí)際對(duì)應(yīng)氣壓值的問題。再次學(xué)習(xí)了C51程序設(shè)計(jì)的方法。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　經(jīng)過幾個(gè)月的研究設(shè)計(jì)，已經(jīng)很好地完成了課題任務(wù)，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也能滿足要求，

89、實(shí)現(xiàn)所要求的功能。</p><p>　　在現(xiàn)在的工業(yè)控制系統(tǒng)中，各種型號(hào)的單片機(jī)的使用越來越廣泛，而各種新型單片機(jī)系統(tǒng)越來越顯示出其在運(yùn)算能力、適應(yīng)范圍、可擴(kuò)展性以及抗故障能力等方面的優(yōu)勢(shì)。本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是基于一種低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)單片機(jī)AT89C52來實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、控制和數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成的工作如下：</p><p

90、>　　對(duì)氣壓傳感器和V/F轉(zhuǎn)換器的合理選擇；</p><p>　　利用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模數(shù)的轉(zhuǎn)換；</p><p><b>　　設(shè)計(jì)硬件電路；</b></p><p><b>　　編寫軟件控制程序；</b></p><p>　　在程序中實(shí)現(xiàn)了所測(cè)脈沖序列的頻率和所對(duì)應(yīng)的實(shí)際氣壓值的換算。<

91、;/p><p>　　單片機(jī)除了可以用于測(cè)量電信號(hào)以外，還可以應(yīng)用于非電信號(hào)的測(cè)量，本設(shè)計(jì)就是單片機(jī)在非電信號(hào)測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用。由本設(shè)計(jì)制成的數(shù)字氣壓計(jì)具有精度高、穩(wěn)定性好、功能易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，可為儀器及電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一種新的思路。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在xx老師的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。

92、xx老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的學(xué)術(shù)洞察力以及平易近人的師長(zhǎng)風(fēng)范，都給我留下了深刻的印象。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，xx老師雖然自己的工作非常忙，但他一直關(guān)注我的進(jìn)度，對(duì)我在這期間所遇到的不懂的問題都給以了細(xì)致的解答，直至我明白為止。值此論文完成之際，謹(jǐn)向xx老師致以深深的敬意和衷心的感謝。</p><p>　　另外還要感謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我?guī)椭钠渌蠋熀屯瑢W(xué)。

93、 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).[M]北京：清華大學(xué)出版社，1996</p><p>　　[2]李朝青.單片機(jī)原理及其接口技術(shù). [M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><

94、p>　　[3]高海生，楊文煥.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全. [M]成都：西南交通大學(xué)出版社，1996</p><p>　　[4]徐愛鈞，彭秀華.單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì). [M]北京：電子工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[5]徐愛鈞，朱清詳.單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51的編程與實(shí)際. [J]計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1997</p><p>　　[6]戴佳. 51 單

95、片機(jī) C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講. [M]北京：電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[7]丁元杰.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[8]徐愛卿，孫涵芳.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用. [M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1987</p><p>　　[9]徐澤善.傳感器與壓電器件——信息裝備的特種元件. [M]

96、北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　[10]張友德，趙志英，涂時(shí)亮.單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，1992</p><p>　　[11]潘新民，王燕芳.微型計(jì)算機(jī)與傳感器. [M]北京：人民郵電出版社，1998</p><p>　　[12]何立民.單片機(jī)應(yīng)用文集. [M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991</p

97、><p>　　[13]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). [M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990</p><p>　　[14]沙占友，王彥朋，孟志永.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì). [M]北京：電子工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[15]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì). [M]北京：清華大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[16]徐惠民，安德

98、寧.單片微型計(jì)算機(jī)原理、接口、應(yīng)用. [M]北京：北京郵電大學(xué)出版社，1900</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　主要程序代碼及其說明（見注釋語(yǔ)句）如下。</p><p>　　#ifndef_DIGAIRPRESS_H // 防止DigAirPress.h被重復(fù)引用</p><p&g

99、t;　　#define_DIGAIRPRESS_H</p><p>　　#include <reg52.h> // 引用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的頭文件</p><p>　　#include <absacc.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include

100、 <math.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　#define K 2000 // K為V/F轉(zhuǎn)換增益常數(shù) </p><p>　　uchar PressVal; //

101、氣壓值 </p><p>　　uchar count; // 計(jì)數(shù)器</p><p>　　uchar digbit //字位</p><p>　　uchar wordbuf[5] //字型碼緩沖區(qū)</p><p>　　#include "DigAirPress.h&qu

102、ot;</p><p>　　void display();</p><p>　　/* 定時(shí)器0中斷 */</p><p>　　void timer0() interrupt 1 using 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;<

103、/b></p><p><b>　　uint fo;</b></p><p>　　ET0 = 0; // 關(guān)閉定時(shí)器0中斷</p><p><b>　　count++;</b></p><p>　　if (count == 10) // 500ms</p&

104、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　TR1 = 0; // 停止計(jì)數(shù)器1</p><p>　　count = 0;</p><p><b>　　x = TH1;</b></p><p><b>　　y = TL1;</b>&l

105、t;/p><p>　　/* 計(jì)算頻率值，由于是500ms所以需乘以2 */</p><p>　　fo = (x*256+y)*2;</p><p>　　/* 根據(jù)推算出來的公式 P=20fo/K+9 計(jì)算氣壓值 */</p><p>　　PressVal = (uint)(20*(float)(fo)/K+9);</p><

106、p>　　/* 顯示函數(shù)，將計(jì)算出的PressVal值通過5位數(shù)碼管(4位數(shù)字和</p><p>　　1位小數(shù)點(diǎn))顯示出來，顯示精度為0.1，即保留小數(shù)點(diǎn)后一位。*/</p><p>　　display();</p><p>　　/* 計(jì)數(shù)器1清0 */</p><p><b>　　TH1 = 0;</b><

107、/p><p>　　TL1 = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/* 重置TH0和TL0 */</p><p>　　TH0 = -50000/256;</p><p>　　TL0 = -50000%256;</p><p>　　ET0 = 1

108、;// 打開定時(shí)器0中斷</p><p>　　TR1 = 1;// 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器1</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/* 主程序 */</b></p><p

109、>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EA = 1;</b></p><p>　　ET0 = 1; // 打開定時(shí)器0中斷</p><p>　　/* 設(shè)置T1為16位計(jì)數(shù)器，T0為16位定時(shí)器 */</p>

110、;<p>　　TMOD = 0x51;</p><p>　　/* 定時(shí)器0為50ms定時(shí) */</p><p>　　TH0 = -50000/256;</p><p>　　TL0 = -50000%256;</p><p>　　/* 定時(shí)器1從0開始計(jì)數(shù) */</p><p><b>　　TH1

111、 = 0;</b></p><p><b>　　TL1 = 0;</b></p><p>　　TR0 = 1; // 啟動(dòng)定時(shí)器0</p><p>　　TR1 = 1; // 啟動(dòng)計(jì)數(shù)器1</p><p>　　count = 0;</p><p>　　/* 開始無(wú)限

112、循環(huán)，等待中斷到來 */</p><p>　　while (1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/*顯示函數(shù)*/</b></p><p>　　void display(void)</p><p><b>　　{</b

113、></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　switch (digbit)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 1: i=0; break;</p><p>　　case 2:

114、i=1; break;</p><p>　　case 4: i=2; break;</p><p>　　case 8: i=3; break;</p><p>　　case 16: i=4; break;</p><p>　　default: break;<

115、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　P2 = 0x0; // 關(guān)閉顯示</p><p>　　P0 = getcode(wordbuf[i]); // 送字型碼</p><p>　　P2 = digbit; // 送字位碼</p>&

116、lt;p>　　if (digbit<0x0F) // 共5位</p><p>　　digbit = digbit*2; // 左移一位</p><p><b>　　else</b></p><p>　　digbit = 0x01;</p><p><b>　　}<