畢業(yè)設(shè)計(jì)——基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目： 基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì) </p><p>　　教學(xué)單位： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　姓 名： </p>

2、;<p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2013年 5月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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)，然后再經(jīng)過(guò)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

3、感器，它在監(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。運(yùn)用于氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時(shí)的氣壓變化來(lái)獲取氣壓值的。</p><p>　　本文主要介紹基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)。核心是氣壓傳感器BMP085的精密數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)的軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法。本文圍繞氣壓計(jì)，著重介紹了MCS51單片機(jī)、氣壓傳感器BMP085、液晶顯示模塊LCD1602還有蜂鳴器等的功能結(jié)構(gòu)和用處并對(duì)其組成的一個(gè)數(shù)

4、字氣壓傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。本文介紹通過(guò)氣壓傳感器BMP085獲得與大氣壓相對(duì)的模擬電壓值，用Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號(hào)；以便用單片機(jī)接收該脈沖信號(hào)，并根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)得到的脈沖數(shù)，并經(jīng)過(guò)單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過(guò)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，并通過(guò)數(shù)碼管顯示電路顯示這一系統(tǒng)。本文具體闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件的搭建，以C語(yǔ)言為開發(fā)工具，進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)

5、和編碼。總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)字氣壓計(jì)；氣壓傳感器；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The barometer sensitive element test pressure will be directly converted

6、into easily detected, and the transmission of current or voltage signal, and then through the subsequent processing circuitry, and a real-time display of a device. The core component is the air pressure sensor, which mon

7、itors the pressure in size, control pressure changes as well as the measurement of physical parameters play an important role. Used in barometer pressure sensors are basically relying on the pressure change </p>&

8、lt;p>　　This paper describes the design of microcontroller-based digital barometer. The core of the pressure sensor BMP085 Precision Digital Barometer system software and hardware implementation. Around the barometer,

9、highlighting the MCS51 microcontroller, air pressure sensor BMP085 LCD module LCD1602 buzzer functional structure and usefulness of digital pressure sensor system consisting of a detailed analysis. This article describes

10、 the pressure sensor BMP085 atmospheric pressure relative to the analo</p><p>　　Key words: SCM; digital barometer; pressure sensor;</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第 1 章 緒論

11、1</p><p>　　1.1 選題背景1</p><p>　　1.2 研究意義1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)概況2</p><p>　　1.3.1 氣壓計(jì)技術(shù)概況2</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)3</p><p>　　1.4 本課題的重

12、點(diǎn)及難點(diǎn)3</p><p>　　1.5 本課題相關(guān)理論及西安地區(qū)大氣壓4</p><p>　　第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案7</p><p>　　2.2.1 方案一7</p><p>　　2.2.

13、2 方案二7</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)8</p><p>　　2.4 系統(tǒng)各功能模塊8</p><p>　　2.4.1 初始化模塊8</p><p>　　2.4.2 數(shù)據(jù)處理模塊10</p><p>　　2.4.3 數(shù)碼顯示模塊10</p><p>　　2

14、.4.4 警報(bào)電路模塊10</p><p>　　2.5 各功能模塊的選擇10</p><p>　　2.5.1 單片機(jī)的選擇10</p><p>　　2.5.2 氣壓傳感器的選擇11</p><p>　　2.5.3 數(shù)碼顯示的選擇11</p><p>　　2.5.4 蜂鳴器的選擇11</p&

15、gt;<p>　　2.6 系統(tǒng)的配置11</p><p>　　第3章 硬件電路的搭建13</p><p>　　3.1 單片機(jī)13</p><p>　　3.1.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介13</p><p>　　3.1.2 AT89S52主要特性15</p><p>　　3.1.3

16、AT89S52管腳說(shuō)明15</p><p>　　3.1.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)16</p><p>　　3.2 氣壓傳感器BMP08517</p><p>　　3.2.1 BMP085主要特性18</p><p>　　3.2.2 BMP085發(fā)送控制命令方式18</p><p>　　3.2.3 BMP0

17、85讀取數(shù)據(jù)方式19</p><p>　　3.2.4 BMP085 控制程序總結(jié)19</p><p>　　3.2.5 BMP085電路結(jié)構(gòu)20</p><p>　　3.3 LCD數(shù)碼顯示20</p><p>　　3.3.1 1602字符型LCD簡(jiǎn)介20</p><p>　　3.3.2 1602LCD

18、的基本參數(shù)及引腳功能21</p><p>　　3.3.3 1602LCD的時(shí)序23</p><p>　　3.3.4 1602電路結(jié)構(gòu)24</p><p>　　3.4 蜂鳴器25</p><p>　　3.5 總體電路顯示25</p><p>　　第 4 章 軟件的設(shè)計(jì)27</p>&l

19、t;p>　　4.1 應(yīng)用軟件的介紹27</p><p>　　4.1.1 Altium Designer軟件介紹27</p><p>　　4.1.2 Keil軟件介紹27</p><p>　　4.1.3 PROTEUS軟件介紹27</p><p>　　4.2 氣壓與海拔的關(guān)系28</p><p>

20、;　　4.3 程序流程圖28</p><p>　　第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)30</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試30</p><p>　　5.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試30</p><p>　　5.1.2 LCD1602 調(diào)試30</p><p>　　5.1.3 氣壓傳感器的測(cè)試與調(diào)式

21、31</p><p>　　5.1.4 蜂鳴器的調(diào)試31</p><p>　　5.2 軟件程序修改與調(diào)試31</p><p>　　5.3 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)35</p><p><b>　　總結(jié)36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p>

22、;<p><b>　　參考文獻(xiàn)38</b></p><p><b>　　第 1 章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 選題背景</b></p><p>　　數(shù)字氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測(cè)的氣壓值直接變換為容易檢測(cè)、易于傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘?hào)，然后再經(jīng)過(guò)后續(xù)的電路處理并

23、進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的一種設(shè)備。其中的核心元器件就是氣壓傳感器。氣壓傳感器在監(jiān)視壓力的大小、控制壓力的變化以及物理參量的測(cè)量等方面起著重要的作用。運(yùn)用氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本上都是依靠不同高度時(shí)的氣壓變化來(lái)獲取氣壓值的。相對(duì)于普通的水銀氣壓計(jì)，不僅準(zhǔn)確易讀，而且方便攜帶。</p><p>　　氣象學(xué)研究表明，在垂直方向上氣壓隨高度增加而降低。例如在低層，每上升100m氣壓便降低10hPa；在5～6km的高空，高度每增加10

24、0m，氣壓便會(huì)降低7hPa；而當(dāng)高度進(jìn)一步增加時(shí)，即到9～10km的高空之后，高度每增加100m，氣壓便會(huì)降低5hPa；同樣，若空氣中有下降氣流時(shí)，氣壓會(huì)增加；若空氣中有上升氣流時(shí)，作用于空氣柱底部的氣壓就會(huì)減小。一般把作用于單位面積上空氣柱的重量稱為大氣壓力。</p><p>　　數(shù)字氣壓計(jì)大量應(yīng)用在各種工礦企業(yè)、野外作業(yè)、以及各消費(fèi)類電子產(chǎn)品等中，需求極為廣泛。本文著重介紹數(shù)字氣壓計(jì)在汽車胎壓方面的應(yīng)用。&l

25、t;/p><p>　　我設(shè)計(jì)的是一種基于單片機(jī)的數(shù)字氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)，主要針對(duì)的是汽車輪胎胎壓計(jì)的設(shè)計(jì)。汽車輪胎胎壓計(jì)是通過(guò)氣壓傳感器獲得與汽車輪胎胎壓相對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，并經(jīng)過(guò)A／D變換輸入到單片機(jī)中進(jìn)行分析處理，從而實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的氣壓值。由于使用胎壓計(jì)有一定的參數(shù)要求，所以設(shè)計(jì)數(shù)字氣壓計(jì)時(shí)要仔細(xì)了解這些參數(shù)以防由于使用不當(dāng)而損壞胎壓計(jì)。汽車輪胎胎壓計(jì)采用高性能絕對(duì)壓力傳感器，屏幕顯示出高準(zhǔn)確度的汽車輪胎胎壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)

26、輪胎壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)汽車輪胎壓力處于非正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，即通過(guò)報(bào)警電路來(lái)通知駕駛員注意控制輪胎爆胎發(fā)生，以便達(dá)到安全駕駛的目的。</p><p><b>　　1.2 研究意義</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速公路網(wǎng)的蓬勃興起，以及交通的日趨發(fā)達(dá)，車輛行駛速度的不斷攀升，交通隱患的防范問(wèn)題已迫在眉睫。因汽車輪胎漏氣和爆炸等原因造成的交通事故，大

27、多都是由輪胎的工作溫度過(guò)高或者不合理胎壓引起的。研究汽車輪胎胎壓計(jì)，對(duì)現(xiàn)代汽車行駛時(shí)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性具有尤為重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　現(xiàn)如今，人們對(duì)駕駛過(guò)程中的安全性與舒適性的追求越來(lái)越高，隨車攜帶的數(shù)字氣壓計(jì)可以保證人們安全的行駛，有效地降低由于爆胎而導(dǎo)致的交通事故發(fā)生的概率。而服務(wù)商所要做的就是提供一種物美價(jià)廉的數(shù)字氣壓計(jì)，以滿足有車一族的需要。</p><p>

28、;　　本課題設(shè)計(jì)充分利用了BMP085芯片的功能，它不僅滿足數(shù)字氣壓計(jì)采集、控制和數(shù)據(jù)處理的需要，而且還可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力。同時(shí)，由于大量的工作由單片機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電路，而且調(diào)整方便、可兼顧的指標(biāo)多，從而大大降低了成本。另外，作為一種功能強(qiáng)大的平臺(tái)，該數(shù)字氣壓計(jì)具有很好的功能擴(kuò)展性，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，為儀器及電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)后續(xù)技術(shù)升級(jí)，以進(jìn)一步滿足市場(chǎng)的需要提供了條件。</p>

29、<p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)概況</p><p>　　1.3.1 氣壓計(jì)技術(shù)概況</p><p>　　目前國(guó)際國(guó)內(nèi)很多公司都推出了其數(shù)字氣壓傳感器，如摩托羅拉公司的MPX4105和Intersema公司的MS5534b另外還有華普微電子的HP03系列數(shù)字氣壓傳感器、BOCSH的BPM085系列數(shù)字氣壓傳感器。眾多數(shù)字氣壓傳感器的出現(xiàn)使得多樣化的數(shù)字化氣壓測(cè)量裝置、用品大

30、量出現(xiàn)，并越來(lái)越普及，精度也越來(lái)越高。數(shù)字氣壓計(jì)一般不會(huì)只有測(cè)量氣壓一種功能，一般都有其他的功能，比如測(cè)溫度、指南針、碼表等等的功能。本課題研究所用的氣壓計(jì)就附帶有溫度測(cè)控。</p><p>　　目前各國(guó)研制的輪胎氣壓報(bào)警系統(tǒng)主要分為兩種類型：一種是間接式，它通過(guò)汽車ABS(防抱制動(dòng)系統(tǒng))的輪速傳感器及輪胎的力學(xué)模型，間接求出輪胎氣壓，以達(dá)到監(jiān)視輪胎氣壓的目地；另一種是直接式，它利用安裝在每一個(gè)輪胎里的以鋰離子電

31、池為電源的壓力傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓，并通過(guò)無(wú)線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺(tái)的監(jiān)視器上，而監(jiān)視器隨時(shí)顯示各種輪胎氣壓，駕駛者可以直觀地了解各個(gè)輪胎的氣壓狀況，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，確保行車安全。市場(chǎng)研究的預(yù)測(cè)表明，直接系統(tǒng)技術(shù)將成為主流技術(shù)。</p><p>　　汽車高速行駛中，由于輪胎的壓力不正常而造成爆胎是駕駛員難以預(yù)防的，也是突發(fā)性和惡性交通事故發(fā)生的重要原因。引起輪胎漏氣和爆胎的原因主

32、要有：(1)輪胎工作溫度過(guò)高；(2)輪胎氣壓過(guò)大；(3)輪胎使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；(4)輪胎負(fù)荷過(guò)大；(5)汽車行駛速度過(guò)快。為使汽車能夠處于安全的駕駛狀態(tài)，駕駛者必須在行車過(guò)程中實(shí)時(shí)了解輪胎的超壓、欠壓、溫度等工作狀態(tài)，我們?cè)O(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的汽車輪胎胎壓計(jì)具有以下的功能：(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輪胎的壓力情況及溫度；(2)當(dāng)某個(gè)輪胎處于欠壓狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的欠壓報(bào)警指示燈亮。當(dāng)汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)報(bào)警來(lái)通知駕駛員，控制輪胎爆胎發(fā)生，以達(dá)到

33、安全駕駛的目的。</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)</p><p>　　對(duì)輪胎爆胎進(jìn)行預(yù)警是保障汽車安全行駛的關(guān)鍵所在，已成為汽車行業(yè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。在輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的研究方面，美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)在近幾年都取得了突破性的進(jìn)展，形成了性能和功能完善的輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品。從近年發(fā)布的世界新車資料來(lái)看，林肯大陸、奔馳、寶馬、標(biāo)志、道奇等中高檔車均安裝了輪胎

34、壓力監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)汽車行駛過(guò)程中輪胎氣壓，車內(nèi)主控機(jī)板顯示模塊實(shí)時(shí)顯示輪胎氣壓狀態(tài)。</p><p>　　據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)市場(chǎng)調(diào)查表明，國(guó)內(nèi)輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品有推出，但都是技術(shù)性能不甚完善簡(jiǎn)易系統(tǒng)產(chǎn)品，存在以下缺點(diǎn)：①系統(tǒng)工作壽命極短；②系統(tǒng)在低溫或高溫環(huán)境下失效；③工作可靠性較差。而性能可靠、功能完善、技術(shù)成熟的產(chǎn)品均是一些國(guó)外知名公司的品牌產(chǎn)品，但價(jià)格較為昂貴。因此，研制性能可靠、功能完善并

35、且價(jià)格能為當(dāng)前多數(shù)國(guó)內(nèi)消費(fèi)者所接受的輪胎爆胎預(yù)警技術(shù)產(chǎn)品很有必要。國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)正迫切需求成熟的輪胎爆胎預(yù)警系統(tǒng)及產(chǎn)品的投放市場(chǎng)以解決因輪胎爆胎而引起的行駛安全性問(wèn)題。</p><p>　　1.4 本課題的重點(diǎn)及難點(diǎn)</p><p>　　本課題的重點(diǎn)及難點(diǎn)就是對(duì)整體設(shè)計(jì)方案的選擇和各硬件模塊的選擇，具體表現(xiàn)為整個(gè)系統(tǒng)總共包含幾個(gè)模塊，對(duì)氣壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器等的選擇，還有就是怎樣通過(guò)氣壓

36、傳感器對(duì)氣壓信號(hào)的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動(dòng)獲取，以及進(jìn)行數(shù)字顯示等等。</p><p>　　1.5 本課題相關(guān)理論及西安地區(qū)大氣壓</p><p>　　在設(shè)計(jì)電子氣壓計(jì)之前首先要搞清楚氣壓的定義。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(guó)際制單位：帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕，符號(hào)是Pa。常用單位：

37、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。表示氣壓的單位，習(xí)慣上常用水銀柱高度。例如，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于760毫米高的水銀柱的重量，它相當(dāng)于一平方厘米面積上承受1.0336公斤重的大氣壓力。由于各國(guó)所用的重量和長(zhǎng)度單位不同，因而氣壓?jiǎn)挝灰膊唤y(tǒng)一，這不便于對(duì)全球的氣壓進(jìn)行比較分析。因此，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定用＂百帕＂作為氣壓?jiǎn)挝?。?jīng)過(guò)換算：</p><p>　　一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝1013百帕（毫巴）</p><p>　　1毫米水

38、銀(汞柱）柱高＝4/3百帕（毫巴）</p><p>　　1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝760mm水銀(汞柱）柱高。</p><p>　　氣壓產(chǎn)生的原因：從分子動(dòng)理論可知，氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁地碰撞容器壁而產(chǎn)生的。單個(gè)分子對(duì)容器壁的碰撞時(shí)間極短，作用是不連續(xù)的，但大量分子頻繁的碰撞器壁，對(duì)器壁的作用力是持續(xù)的、均勻的，這個(gè)壓力與器壁面積的比值就是壓強(qiáng)大小。</p><p>　　

39、影響壓強(qiáng)的因素：氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度 、大氣密度等有關(guān)，一般隨高度升高按指數(shù)律遞減。氣壓有日變化和年變化。一年之中，冬季比夏季氣壓高。一天中，氣壓有一個(gè)最高值、一個(gè)最低值，分別出現(xiàn)在9～10時(shí)和15～16時(shí)，還有一個(gè)次高值和一個(gè)次低值，分別出現(xiàn)在21～22時(shí)和3～4時(shí)。氣壓日變化幅度較小，一般為0.1～0.4千帕，并隨緯度增高而減小。氣壓變化與風(fēng)、天氣的好壞等關(guān)系密切，因而是重要?dú)庀笠蜃?。通常所用的氣壓?jiǎn)挝挥信?Pa)、毫米水

40、銀柱高(mm·Hg)、毫巴(mb)。它們之間的換算關(guān)系為：100帕＝1毫巴≈3／4毫米水銀柱高。氣象觀測(cè)中常用的測(cè)量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計(jì)。溫度為0℃時(shí)760毫米垂直水銀柱高的壓力,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓最先由意大利科學(xué)家托里拆利測(cè)出。</p><p>　　大氣壓強(qiáng)隨高度升高而降低 在海拔2000米范圍內(nèi).海拔每升高12m降低一個(gè)毫米汞柱。</p><p>　　西安市平均

41、海拔高度：397米.大氣壓力：冬季：734 毫米汞柱，夏季718毫米汞柱 。</p><p>　　由公式：1毫米汞柱=0.133千帕 </p><p>　　可得： 7340.133=97.622kpa</p><p>　　7180.133=95.494kpa</p><p>　　所以可得，西安地區(qū)大致氣壓范圍在95.494—97.622之間。

42、</p><p>　　第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)</p><p>　　本文研究的氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。其中氣壓傳感器用來(lái)將被測(cè)氣壓轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；用Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號(hào)；以便用單片機(jī)接收該脈沖信號(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)的氣壓

43、值，最后在單片機(jī)控制下由ＬＥＤ顯示出來(lái)。</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(shuō)明的是，其測(cè)量值是絕對(duì)氣壓值。本文研究的氣壓計(jì)BMP085的技術(shù)指標(biāo)如下。</p><p>　　壓力范圍：300—1100hPa（海拔9000米—-500米）電源電壓：1.8V—3.6V（VDDA）</p><p>　　1.62V—3.6V（

44、VDDD）</p><p>　　LCC8封裝： 無(wú)鉛陶瓷載體封裝（LCC）</p><p>　　尺 寸： 5.0mmx5.01.2mm</p><p>　　低功耗： 5μA 在標(biāo)準(zhǔn)模式</p><p>　　高精度： 低功耗模式下，分辨率為0.06hPa（0.5米）</p><p>　　高線性模式下，分辨率為0.03hP

45、a（0.25米）</p><p>　　含溫度輸出 C接口 溫度補(bǔ)償</p><p>　　無(wú)鉛，符合RoHS規(guī)范， MSL 1 </p><p>　　反應(yīng)時(shí)間：7.5ms 待機(jī)電流：0.1µA</p><p><b>　　無(wú)需外部時(shí)鐘電路</b></p><p>　　圖

46、2.1 氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.2.1 方案一</p><p>　　采用單片機(jī)主控，通過(guò)壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)含有單片機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，將結(jié)果傳送到單片機(jī)控制的主控器，數(shù)據(jù)通過(guò)顯示器顯示。原理框圖如圖2.2所示。</p><p>　　

47、圖2.2 設(shè)計(jì)方案一</p><p>　　2.2.2 方案二</p><p>　　采用集成的單片機(jī)主控，通過(guò)壓力傳感器將氣壓信號(hào)送入帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)中，以及在相關(guān)模擬分立元件的輔助下進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換以及其它的數(shù)據(jù)處理，將處理的結(jié)果送顯示部分進(jìn)行顯示。原理框圖如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 設(shè)計(jì)方案二</p><p>　　綜

48、上所述，方案一電路雖然與方案二類似，都較方案二調(diào)整方便、可兼顧的指標(biāo)多，但方案一利用PC機(jī)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟件操作，在操作運(yùn)行復(fù)雜，并且性價(jià)較低，因此耗費(fèi)較大，所以在實(shí)際應(yīng)用中一般不用，所以我們選擇第二種方案。</p><p>　　設(shè)計(jì)51單片機(jī)數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要考慮下面4個(gè)方面的內(nèi)容。</p><p>　　·選擇合適的氣壓傳感器芯片，這要根據(jù)實(shí)際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)來(lái)決

49、定。</p><p>　　·選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器件，它的作用是將氣壓傳感器輸出的模擬電流或電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　·設(shè)計(jì)單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器件的接口電路。</p><p>　　·實(shí)現(xiàn)氣壓信息采集并輸出的軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p

50、>　　本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　由圖2.4可知，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程如下。</p><p>　　測(cè)量前先為各功能模塊初始化，測(cè)量時(shí)被測(cè)氣壓由氣壓傳感器轉(zhuǎn)換為模擬的電壓輸出，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(guò)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)換為數(shù)字脈沖（其頻率隨

51、輸入電壓呈線性變化）。 通過(guò)單片機(jī)接收該脈沖信號(hào)，得到單位時(shí)間內(nèi)獲得的脈沖數(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，最后通過(guò)數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶。如果該氣壓值不在預(yù)設(shè)值范圍之內(nèi)，則傳送一個(gè)脈沖信號(hào)給單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，提示用戶氣壓出現(xiàn)異常。</p><p>　　2.4 系統(tǒng)各功能模塊</p><p>　　2.4.1 初始化模塊</p><p>

52、;　　1）LCD1602的初始化</p><p>　　1602 一般初始化（復(fù)位）過(guò)程</p><p><b>　　延時(shí) 15ms</b></p><p>　　寫指令 38H （不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí) 5ms </b></p><p>　　寫指令 3

53、8H （不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí) 5ms</b></p><p>　　寫指令 38H （不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p>　　以后每次寫指令、讀 寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)</p><p>　　寫指令38H ：顯示模式設(shè)置</p><p>　　寫指令 08H：顯示關(guān)閉<

54、/p><p>　　寫指令 01H：顯示清屏</p><p>　　寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置</p><p>　　寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置</p><p>　　LCD1602由程序?qū)崿F(xiàn)軟初始化，部分程序如下：</p><p>　　void InitLcd();

55、 //初始化lcd1602</p><p>　　void WriteDataLCM(uchar dataW);</p><p>　　void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc);</p><p>　　void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData);</p>

56、<p>　　void conversion(long temp_data);</p><p>　　void Single_Write(uchar SlaveAddress,uchar REG_Address,uchar REG_data); //單個(gè)寫入數(shù)據(jù)</p><p>　　uchar Single_Read(uchar REG_Address);

57、 //單個(gè)讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)</p><p>　　void Multiple_Read(uchar,uchar); //連續(xù)的讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)</p><p>　　2）氣壓傳感器的初始化</p><p>　　初始化BMP085，單片

58、機(jī)開機(jī)進(jìn)行自檢，檢查各硬件連接狀況，利用蜂鳴器來(lái)判斷各個(gè)模塊狀況。其初始化程序如下：</p><p>　　void bmp085Calibration()//BMP085初始化設(shè)置；{ ac1 = bmp085ReadInt(0xAA); ac2 = bmp085ReadInt(0xAC); ac3 = bmp085ReadInt(0xAE); ac4 = bmp085R

59、eadInt(0xB0); ac5 = bmp085ReadInt(0xB2); ac6 = bmp085ReadInt(0xB4); b1 = bmp085ReadInt(0xB6); b2 = bmp085ReadInt(0xB8); mb = bmp085ReadInt(0xBA); mc = bmp085ReadInt(0xBC); md = bmp085Re

60、adInt(0xBE);}</p><p>　　2.4.2 數(shù)據(jù)處理模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)處理模塊主要是對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采集，并且對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，此處理過(guò)程主要是對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初值定義以及相應(yīng)的移位處理，并且把處理好的數(shù)據(jù)送入相應(yīng)的緩沖區(qū)，為后面的顯示模塊作好準(zhǔn)備。</p><p>　　2.4.3 數(shù)碼顯示模塊</p>

61、<p>　　本設(shè)計(jì)是用單片機(jī)的P1口連接一個(gè)LCD1602液晶顯示屏顯示。通過(guò)軟件編碼，顯示當(dāng)前的溫度和氣壓值。</p><p>　　2.4.4 警報(bào)電路模塊</p><p>　　當(dāng)氣壓傳感器所測(cè)到的氣壓值超出預(yù)設(shè)值范圍時(shí)，即給單片機(jī)一個(gè)脈沖信號(hào)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。由于受條件所限，本次設(shè)計(jì)沒法控制氣壓，只能控制溫度，即當(dāng)傳感器測(cè)得溫度值大于30攝氏度時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器

62、報(bào)警。</p><p>　　2.5 各功能模塊的選擇 </p><p>　　2.5.1 單片機(jī)的選擇</p><p>　　方案一：選擇arm系列芯片，arm系列具有低功耗，高性能的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)機(jī)器周期能處理32位數(shù)據(jù)，可以使氣壓計(jì)的精度更高。</p><p>　　方案二：選擇TI公司的MSP430系列，430現(xiàn)在成為比較主流的單片機(jī)，在具有

63、低功耗的五種模式下，還具有一定的計(jì)算能力，一般都為16位。</p><p>　　方案三：選擇使用八位處理的51系類單片機(jī)。</p><p>　　綜合比較：arm系列雖然處理精度高，但相比較MSP430系列和51系類價(jià)格太高?？紤]到我們身處平原地區(qū)，氣壓值浮動(dòng)較小，不需要精度太高綜合價(jià)格，我們最終選擇51系類單片機(jī)，采用STC89S52。</p><p>　　2.5.

64、2 氣壓傳感器的選擇</p><p>　　方案一：采用摩托羅拉公司的MPX4105，MPX4105可以產(chǎn)生于所加氣壓呈線性關(guān)系的高精度模擬輸出電壓。</p><p>　　方案二：采用BOCSH的BMP085，BMP085是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，可以應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備中。它的性能卓越，絕對(duì)精度最低可以達(dá)到0.03hPa，并且耗電極低，只有3µA。BMP085采用強(qiáng)大的8-

65、pin陶瓷無(wú)引線芯片承載（LCC）超薄封裝，可以通過(guò)I²C總線直接與各種微處理器相連。</p><p>　　綜合考慮，我們選用第二種方案，即BOCSH公司的BPM085。</p><p>　　2.5.3 數(shù)碼顯示的選擇</p><p>　　方案一：采用八連排七段數(shù)碼管，七段數(shù)碼管有共陰和共陽(yáng)兩種，如用共陽(yáng)顯示電路需要用74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)集成電路，無(wú)論共

66、陰還是共陽(yáng)七段顯示電路，都需要加限流電阻。否則通電后就把數(shù)碼管燒壞了。但其價(jià)格便宜， 使用簡(jiǎn)單。</p><p>　　方案二：采用LCD1602，1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，內(nèi)含復(fù)位電路，具有對(duì)比度可調(diào)、微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等特點(diǎn)，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。</p><p>　　綜上考慮，我們選用第

67、二種方案，即用LCD1602作為數(shù)碼顯示。</p><p>　　2.5.4 蜂鳴器的選擇</p><p>　　方案一：采用有源蜂鳴器，有源蜂鳴器在工作的時(shí)候具有較高的穩(wěn)定性。</p><p>　　方案二：采用無(wú)源蜂鳴器。</p><p>　　綜合比較：使用無(wú)源蜂鳴器，考慮到板子上的線路布局，使用無(wú)源蜂鳴器，在電路上加入一個(gè)8550三級(jí)管，同

68、樣可以使其更穩(wěn)定。</p><p>　　2.6 系統(tǒng)的配置</p><p>　　我們用AT89S52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，氣壓傳感器、LCD1602數(shù)碼顯示器、蜂鳴器等為重要組成部分，組成了一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過(guò)氣壓傳感器對(duì)氣壓信號(hào)的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動(dòng)獲取，以及進(jìn)行數(shù)字顯示等等。在此過(guò)程中需要利用AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器對(duì)其進(jìn)行度量，再使用

69、軟件模塊對(duì)其進(jìn)行處理，即得到了A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。進(jìn)行多次A/D轉(zhuǎn)換后，我們就可以采集到一脈沖序列的數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，最后通過(guò)數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶，進(jìn)而達(dá)到了我們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。</p><p>　　第3章 硬件電路的搭建</p><p><b>　　3.1 單片機(jī)</b></p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單

70、片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 20世紀(jì)80年代以來(lái)，單片機(jī)

71、的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名的計(jì)算機(jī)廠家已投入市場(chǎng)的產(chǎn)品就有50多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國(guó)使用的最多的是INTER公司的MCS-51系列單片機(jī)，直到現(xiàn)在MCS-51系列單片機(jī)仍不失為主流系列。在最近的若干年仍是工業(yè)檢測(cè)控制的主角。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部包括一個(gè)8位CPU，128個(gè)字節(jié)RAM，21個(gè)特殊功能寄存器，4個(gè)8位并行I/O口， 2個(gè)

72、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成有4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過(guò)4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機(jī)。</p><p>　　3.1.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯

73、部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。其結(jié)構(gòu)如下圖3.1所示。</p><p>　　圖 3.1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的

74、低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器， AT89S52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，外形及引腳排列如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 單片機(jī)引腳排列圖</p><p>　　3.1.2 AT89S52主要特性</p><p&

75、gt;　　* 與MCS-51 兼容</p><p>　　* 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p><p>　　* 壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　* 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　* 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　* 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>

76、　　* 128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　* 32可編程I/O線</p><p>　　3.1.3 AT89S52管腳說(shuō)明</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口

77、為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部

78、上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)

79、器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部

80、下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸

81、出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指

82、期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p>

83、<p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p>　　3.1.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)的最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、晶振電路等組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)的搭建如下圖3.3所示。</p&

84、gt;<p>　　圖3.3 單片機(jī)的最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2 氣壓傳感器BMP085</p><p>　　本設(shè)計(jì)氣壓傳感器采用的是BOCSH公司的BMP085。BMP085是一款高精度、超低能耗的壓力傳感器，可以應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備中。它的性能卓越，絕對(duì)精度最低可以達(dá)到0.03hPa，并且耗電極低，只有3µA。BMP085采用強(qiáng)大的8-pin陶瓷無(wú)引線芯片承

85、載（LCC）超薄封裝，可以通過(guò)I²C總線直接與各種微處理器相連。其引腳分布圖如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 氣壓傳感器BMP085引腳分布</p><p>　　3.2.1 BMP085主要特性</p><p>　　壓力范圍：300—1100hPa（海拔9000米.—-500米）</p><p>　　電源電壓：1.8

86、V—3.6V（VDDA）</p><p>　　1.62V—3.6V（VDDD）</p><p>　　LCC8封裝： 無(wú)鉛陶瓷載體封裝（LCC）</p><p>　　尺 寸： 5.0mmx5.01.2mm</p><p>　　低功耗： 5μA 在標(biāo)準(zhǔn)模式</p><p>　　高精度： 低功耗模式下，分辨率為0.06hPa

87、（0.5米）</p><p>　　高線性模式下，分辨率為0.03hPa（0.25米）</p><p>　　含溫度輸出 C接口</p><p>　　溫度補(bǔ)償 MSL 1</p><p>　　無(wú)鉛，符合RoHS規(guī)范， </p><p>　　反應(yīng)時(shí)間：7.5ms</p><p>

88、;　　待機(jī)電流：0.1µA</p><p><b>　　無(wú)需外部時(shí)鐘電路</b></p><p>　　3.2.2 BMP085發(fā)送控制命令方式</p><p>　　MCU對(duì)BMP085 發(fā)送控制命令的方式如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 BMP085 發(fā)送控制命令的方式圖</p>

89、<p>　　向BMP085 發(fā)送命令的步驟如下： </p><p>　　1）發(fā)送模塊地址+W（表示寫操作），如圖4.5中的0xEE。 </p><p>　　2）發(fā)送寄存器地址(register address)，如圖4.5中的第一個(gè)0xF4。</p><p>　　3）發(fā)送寄存器的值(control register data)，如圖4.5中第二個(gè)0xF4。

90、</p><p>　　寄存器的值代表BMP085要進(jìn)行的測(cè)量方式。不同的值分別代表，測(cè)量溫度；低精度壓力測(cè)量；中精度壓力測(cè)量；高精度壓力測(cè)量。</p><p>　　3.2.3 BMP085讀取數(shù)據(jù)方式</p><p>　　從BMP085讀取數(shù)據(jù)的方法如圖3.6 所示。</p><p>　　圖3.6 BMP085讀取數(shù)據(jù)方式</p>

91、;<p>　　從BMP085 讀取數(shù)據(jù)的步驟如下。 </p><p>　　1）發(fā)送模塊地址+W（表示寫操作），如圖4.6中的 0xEE。 </p><p>　　2）送寄存器地址(register address)，如圖4.6中的第一個(gè)0xF6。 </p><p>　　3）重新開始IIC傳輸（Restart）。</p><p>　

92、　4）發(fā)送模塊地址+R（表示要進(jìn)行讀操作），如圖4.6中的0xEF。</p><p>　　5）讀取測(cè)量值的高8位（MSB）。 </p><p>　　6）讀取測(cè)量值的低8位（LSB）。</p><p>　　3.2.4 BMP085 控制程序總結(jié)</p><p>　　從圖3.5 與圖3.6可以清楚地看出MCU 控制BMP085的方法，這里再進(jìn)行

93、一些簡(jiǎn)單的概括。其實(shí)對(duì) BMP085 的控制可以概括為兩句話：向固定的寄存器（0xF4）寫特定值，從特定的寄存器讀返回值。每次通訊時(shí)的Module address 都是一個(gè)固定的值，主要是為了符合 IIC協(xié)議。 </p><p>　　1）向固定的寄存器（0xF4）寫特定值</p><p>　　其實(shí)就是向0xF4地址寫不同的值從而完成溫度測(cè)量或不同的壓力精度的測(cè)量。</p>&

94、lt;p>　　2）從特定的寄存器讀返回值</p><p>　　從EEPROM讀取Calibration所需要的數(shù)據(jù)，共有11個(gè)WORD（雙字節(jié)）。</p><p>　　從0xF6，0xF7，0xF8，讀取UT或者UP，具體是UP還是UT要由前面進(jìn)行的操作決定（進(jìn)行了溫度轉(zhuǎn)換就存有溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行了壓力轉(zhuǎn)換就存有壓力數(shù)據(jù)）。</p><p>　　3.2.5 BM

95、P085電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　BMP085電路結(jié)構(gòu)圖如下圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 BMP085電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.3 LCD數(shù)碼顯示</p><p>　　3.3.1 1602字符型LCD簡(jiǎn)介</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式L

96、CD，目前常用，，和行等的模塊。下面以長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖</p><p>　　3.3.2 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能</p><p>　　1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD4

97、4780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 1602LCD尺寸圖</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個(gè)字符</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p><p>

98、　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p><b>　　引腳功能說(shuō)明：</b></p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如

99、表3.1所示。</p><p>　　表3.1 引腳接口說(shuō)明表</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p&g

100、t;<p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電

101、平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 </p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　3.3.3 1602LCD的時(shí)序</p><p>　　與HD44780相兼容的芯片時(shí)序表3.2如下。<

102、;/p><p>　　表3.2基本操作時(shí)序表</p><p>　　讀寫操作時(shí)序如圖3.10和3.11所示。</p><p>　　圖3.10 讀操作時(shí)序</p><p>　　圖3.11 寫操作時(shí)序</p><p>　　3.3.4 1602電路結(jié)構(gòu)</p><p>　　液晶顯示模塊1602電路結(jié)構(gòu)圖如圖

103、3.12所示。</p><p>　　圖3.12 1602顯示模塊電路圖</p><p><b>　　3.4 蜂鳴器</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩

104、種類型。如下圖3.13所示。</p><p><b>　　圖3.13 蜂鳴器</b></p><p>　　3.5 總體電路顯示</p><p>　　綜上所述，本次設(shè)計(jì)有單片機(jī)最小系統(tǒng)，氣壓傳感器，LCD1602數(shù)碼顯示模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊。總體原理圖如下圖3.14所示。</p><p>　　圖3.14 系統(tǒng)總原理圖&l

105、t;/p><p>　　第 4 章 軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 應(yīng)用軟件的介紹</p><p>　　4.1.1 Altium Designer軟件介紹</p><p>　　Altium Designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能。Altium Designer 在單一設(shè)計(jì)環(huán)境中

106、集成板級(jí)和FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及PCB版圖設(shè)計(jì)、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理功能,使得Altium Designer成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案－一個(gè)既滿足當(dāng)前，也滿足未來(lái)開發(fā)需求的解決方案。</p><p>　　4.1.2 Keil軟件介紹</p><p>　　Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)

107、廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用C語(yǔ)言編程，那

108、么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。</p><p>　　4.1.3 PROTEUS軟件介紹</p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)

109、標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟

110、件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p><p>　　4.2 氣壓與海拔的關(guān)系</p><p>　　海拔高

111、度與大氣壓力的關(guān)系在大氣物理學(xué)里面有明確的定義。根據(jù)不同的大氣模型，會(huì)有不同的氣壓與海拔的對(duì)應(yīng)關(guān)系。</p><p>　　但是看大氣物理學(xué)的書比較復(fù)雜，所以可以參考公式4.1。就是壓力傳感器測(cè)試出來(lái)的壓力值，h就是相應(yīng)的海拔高度。有一點(diǎn)特別需要注意，就是海拔高度與壓力大小的關(guān)系受溫度的影響。很多情況下，壓力傳感器芯片的datasheet 會(huì)提供壓力與海拔高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以用來(lái)借鑒。</p>&l

112、t;p>　?。?.1） </p><p><b>　　: 大氣靜壓</b></p><p>　　: 海平面氣壓（相應(yīng)層下界氣壓），=101325</p><p>　　R： 氣體常數(shù) R=287.05287/k*</p>

113、<p>　　: 海平面高度（相應(yīng)底層下界高度） =0m</p><p>　?。?自由落體標(biāo)準(zhǔn)加速度 =9.80665m/</p><p>　　: 相應(yīng)層大氣溫度 =288K=15°c</p><p><b>　　H: 重力勢(shì)高度</b></p><p>　　h:我們想得到的高度h</p>