《基于单片机控制的数字气压计设计毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机控制的数字气压计设计毕业设计（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于单片机控制的数字气压计设计摘要在工业生产中，温度、气压及电流都是很常见的生产参数，随着科技的发展，以及对产品品质更加苛刻的要求，在生产过程中，对于这些生产参数的要求越来越严格，因此各种高精密的仪器被发明出来为产品的生产来服务。为获得工业炉中实时的气压数据，高精度的气压计是不可或缺的。本设计介绍了一种用气压传感器BMP085与AT89S52单片机相结合的气压计设计方法。通过气压传感器获得与气压相对应的模拟电压值，再通过BMP085气压传感器内置的模块的转化和处理，以及单片机对其的控制，获得当前的气压值，并通过1602液晶显示模块显示。本设计以C语言为开发工具，进行了相关的设计与编程，总体实现
2、了系统功能的可靠性、稳定性、经济性。关键词：气压传感器； 气压计； BMP085；单片机AbstractIn industrial production, with the development of technology,temperature, pressure, and current production parameters are very common production parameters , as well as the demanding requirements for product quality, in the production process, prod
3、uction parameters for these increasingly stringent requirements, so the kinds of high precision instruments have been invented to serve for production. to obtain the pressure data, high-precision pressure gauge is indispensable.This design describes the design of precise numerical barometer based on
4、 BMP085, giving the achieve-method of soft and hardware Obtain the value of analog voltage according to the air pressure via BMP085,and then handy by the corresponding module built into the BMP085 pressure sensor, and the Microcomputer controls the process. The results will displayed on the LCD1602.
5、 On the system software design, development tools is C programming language, The objective is to achieve system reliability, stability, security and economy.Key words: Pressure sensor; Barometer; MCU; BMP085II目录1.绪论11.1 课题背景11.2 本课题国内外研究现状11.3 本课题的研究意义21.4 本课题相关理论综述22.系统总体设计42.1设计思路分析42.2系统总体结构42.3系
6、统各功能模块介绍52.3.1 BMP085气压传感器52.3.2 ATCS52单片机112.3.3 LCD1602显示模块142.3.3.1 液晶显示器的优点142.3.3.2 液晶显示原理152.3.3.3字符型LCD1602详细介绍163.硬件设计213.1硬件电路213.1.1 BMP085与单片机的接口电路213.1.2 单片机主控电路223.1.3 LCD1602接口电路223.2 硬件调试244.毕业设计总结264.1 主要成果264.2 经验总结26致谢27参考文献28附录一:原理图29附录二:程序源码30391. 绪论1.1 课题背景在工业生产中,电流、电压、温度、压力等都是很
7、常见的生产要求参数，因此在很多工业生产中，人们都要对加热炉、生产炉中的气压进行监控，气压计是利用压敏元件将待测气压转化为其它容易检测和传输的电流或电压信号，再通过电路处理将其显示的工具，而其中的核心就是气压传感器，它在监视压力大小及控制压力变化方面起着重要作用。采用单片机对其进行控制，不仅控制简单方便，而且对这些参数指标的控制和调节能力更强，从而提高产品质量。运用于气压计的气压传感器基本都是依靠不同高度时的气压变化来获取气压值的。气象学研究表明，在垂直方向上气压随高度增加而降低。例如在低层，每上升100m气压便降低10hPa；在56km的高空，高度每增加100m，气压便会降低7hPa；而当高度
8、进一步增加时，即到910km的高空之后，高度每增加100m，气压便会降低5hPa；同样，若空气中有下降气流时，气压会增加；若空气中有上升气流时，作用于空气柱底部的气压就会减小。一般把作用于单位面积上空气柱的重量称为大气压力。数字气压计大量应用在各种工矿企业，野外作业，消费类电子产品等等的地方，并且众多数字气压传感器的出现使得数字化气压测量装置更加多样化，并且精度也越来越高，现在的数字气压计已经不满足仅测量气压的功能，有的还具有测温及辨识方向的功能，智能化及多功能化将是其以后发展的趋势。1.2 本课题国内外研究现状常见气压计有液体气压计和盒式气压计。常见的液体气压计有水银气压计和酒精气压计这两种
9、，这两种都是老式的气压计，体积大，精度低，不方便携带且容易坏，当今社会科技高速发展，各行各业不断出现新技术新材料，气压测量领域也是这样，盒式气压计的出现部分的解决了液体气压计无法解决的缺点，比如体积、携带等等。人类社会进入20世纪90年代以后微电子行业发展极为迅速，各种各样的电子传感器被发明且被运用到各行各业，为人们的生产生活创造了极大的便利。数字气压传感器亦已出现，并大量被运用，甚至现在很多手持设备中都已经加入了气压计功能，比如手机，GPS等，方便了人们的出行旅游。目前国际国内很多公司都推出了其数字气压传感器，如摩托罗拉公司的MPX4105和Intersema公司的MS5534b，另外还有华
10、普微电子的HP03系列数字气压传感器以及BOSCH公司的SMD500和BMP085等等。众多数字气压传感器的出现使得多样化的数字化气压测量装置大量出现，并越来越普及，精度也越来越高。微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。本次设计也将采用微控制器作为数字气压计的控制元件。气压传感器和微电子控制器的结合，可
11、以创造出多种产品，随着科技的发展，气压计已经由以前的只有专业人士才能使用的测量器具变成今天的随处可见的电子产品，并集成到众多的电子产品中。1.3 本课题的研究意义本课题设计充分利用了BMP085的功能，它满足数字气压计采集、控制和数据处理的需要，可提高系统稳定性和抗干扰能力。同时，微控制和数字化气压传感器的结合可以使得气压计的设计更具灵活性，测量精度相对于液体气压计也有了显著提高，测量结果的显示也更直观，由于大量的工作由单片机软件来实现，简化了设计电路，且调整方便、可兼顾的指标多，从而大大降低了成本。另外，由于该数字气压计的模块化设计，该数字气压计还具有很好的功能扩展性，具有精度高、稳定性好、
12、功能易于扩展等优点，为仪器及电子产品设计的后续技术升级，以及进一步满足市场的需要提供了条件。1.4 本课题相关理论综述在设计电子气压计之前首先要搞清楚气压的定义, 气压是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量,著名的马德堡半球实验证明了它的存在。气压的国际制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa。气压的地区差别是气象变化的直接原因之一，在高处的大气层比较薄，那里的空气引力比低处要小，因此在高处的气压比在低处要低。气压产生的成因，可以依据分子动理论分析，气体的压强是大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的。单个分子对容器壁的碰撞时间极短，作用是不连续的，但大量分子频繁
13、地碰撞器壁，对器壁的作用力是持续的、均匀的，这个压力与器壁面积的比值就是压强大小。气压的大小与海拔高度、大气温度、大气密度等有关，一般随高度升高按指数律递减。气压有日变化和年变化：一年之中，冬季比夏季气压高；一天中，气压有一个最高值、一个最低值，分别出现在910时和1516时，还有一个次高值和一个次低值，分别出现在2122时和34时。气压日变化幅度较小，一般为0.10.4千帕，并随纬度增高而减小。气压变化与风、天气的好坏等关系密切，因而是重要气象因子。2. 系统总体设计2.1设计思路分析本次设计采用集成的单片机主控，压力传感器采集到气压信号后,经过其自带的A/D转换模块和控制单元，将其处理后，
14、送入单片机中，通过单片机的控制，将处理的结果送显示模块进行显示，其原理框图如下：气压传感器显示器微处理器 图2-1 设计方案原理图此方案直观明了，调整方便，可兼顾的指标多，因此使用本设计方案，本方案的重点有以下两点：（1）要选择合适的气压传感器芯片，这需要根据实际需要以及各种气压传感器的性能参数来决定。（2）要设计合理的单片机及各模块的接口电路。2.2系统总体结构本系统的总体结构框图如图2-2所示:基于单片机的数字气压计设计BMP085AT89CS52LCD1602示警电路图2-2 数字气压计系统结构框图由图2-2可知，整个系统的工作流程如下：测量时被测气压由气压传感器转换为模拟的电压输出，此
15、输出信号不能直接交由单片机处理。因此，需通过BMP085气压模块内置的A/D转换模块的转换以及其寄存器的处理和单片机的控制，最后获得实际气压值，并通过LCD1602显示。2.3系统各功能模块介绍2.3.1 BMP085气压传感器BMP085是BOSCH（博世）公司生产的新一代数字气压传感器，BMP085的低功耗、低电压的电学特性使它可以很好的适用于手机、PDA、GPS导航器件以及户外装备上。BMP085在低的高度噪声（merely 0.25）快速转换的情况下，表现很好。BMP085采用强大的8脚陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，它性能卓越，具有稳定的电磁兼容性、高精度、线性性以及稳定性，并且内置有校准补偿，绝对精度最低可以达到0.03hPa（0.25米），并且耗电极低，只有3A。气压测量范围从300hPa到1100hPa，换算成高度为海拔9000米到500米。BMP085是基于压阻效应技术的，它共有八个引脚, 1脚（GND）接电源地，2脚（EOC）为完成转换输出，3脚（VDDA）为正电源，4脚（VDDD）为数字正电源，5脚为空，6脚（SCL）为IIC的时钟端，7脚（SDA）为IIC的数据端，8脚（XCLR）为主清除信号输入端，低电平有效，用来复位BMP085和初始化寄存器和控制
