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1、重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的气压传感器研制-57-摘 要人们对气压的认识也是人类科学研究的一大进步，人们从很久以前就在研究大气，并且有人认为有大气压值，直到马德堡半球实验，真正证明了大气压的存在。气压的应用也是比较早的，如著名的蒸汽火车头，就是人类应用气压的一个显著例子。气压计在现实生活中的使用并不是很明显，大部分人在一生中很少甚至没有接触过气压传感器，但是气压传感器在某些工作领域确实是不可或缺的重要器材，例如国防领域、工业领域、医疗领域以及气象学领域。本设计介绍了一种基于单片机和气压传感芯片MPX4115A的数字式气压传感器的软
2、、硬件实现方法。通过气压传感芯片MPX4115A获得被测环境中的气压值并输出相应的模拟电压值，此电压经过以LM331芯片为核心的V/F转换电路输出相应数字脉冲信号，输入到单片机的计数器。单片机在单位时间内获得该信号的脉冲数值,计算出脉冲信号的频率。根据电压与频率的线性关系计算出对应的实际气压值，最后通过液晶显示屏LCD1062显示出来，并进行了软硬件调试。【关键词】单片机 气压传感芯片 液晶显示屏 V/F转换芯片ABSTRACTAir pressure is a big step forward for the Human Sciences Research, human being have
3、 a long history of study air pressure. The Magdeburg hemispheres experimental proofed the existence of the air pressure. The application of air pressure is relatively early, such as the steam engine is a notable example of human being application of air pressure.Barometer use in real life is not ver
4、y obvious, most of the people in their lives with little or no contact with barometer. Actually, barometer is an indispensable equipment in certain areas of work, such as the field of national defense, industrial fields，the medical field and the field of meteorology. This design based on microcontro
5、ller STC89C52 and pressure sensor chip MPX4115A, and introduced how its software and hardware works. We can get analog output voltage which corresponds to the measured pressure, by pressure sensor chip MPX4115A. This voltage go through the V / F converter circuit unit which based on LM331, output di
6、gital pulse signal ,then input the digital pulse signal to the microcontroller STC89C52 counter. Microcontroller STC89C52 within a unit time obtains the signal pulse values and calculates the frequency of the pulse signal, Calculate the actual pressure value, according to the linear relationship bet
7、ween the voltage and frequency, then display it by LCD1062.【Key words】Microcontroller Air pressure sensor chip LCD1602 V / F converter chip目 录前 言1第一章 系统总体方案的设计3 第一节整体设计思想及系统原理3 第二节实现方案3 第三节元件选取4 一、 单片机的选型4 二、 气压传感器5 三、 V/F转换芯片6 四、 显示器6 五、 三端稳压器7 第四节本章小结7第二章 硬件系统的设计与实现8 第一节单片机电路8 一、 单片机概述8 二、 单片机片内结构
8、、引脚及封装8 三、 89C52单片机引脚功能10 四、 单片机的复位电路12 五、 单片机的时钟电路12 六、 单片机电路图13 第二节 气压检测电路14 一、 气压传感器MPX4115A的介绍14 二、 MPX4115的引脚及功能14 三、 电压/频率转换器15 四、 气压检测部分电路图15 第三节液晶显示电路16 一、 液晶显示屏介绍16 二、 LCD1602介绍17 三、 LCD1602的控制18 四、 LCD1602的电路图19 第四节电源电路19 一、 78L05的介绍19 二、 78L05的特点20 三、 78L05的引脚图20 四、 电源电路图21 第五节总体电路21 第六节本
9、章小结22第三章 软件系统的设计与实现23 第一节软件系统设计的概述23 第二节汇编语言和C语言开发单片机的优缺点比较24 第三节主要模块程序25 一、 主程序25 二、 主要子程序模块27 第四节本章小结30第四章 系统的调试31 第一节硬件模块的测试31 一、 电源模块的测试31 二、 气压监测模块的测试32 三、 单片机及LCD1602模块33 第二节软件部分的测试34 第三节本章小结36结论37致谢38参考文献39附 录40 一、英文原文40 二、英文翻译47 三、工程设计图纸54 四、源程序：55前 言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
10、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。最古老的气压测量方法有水银柱气压计和无液气压计。但是这两种气压计往往体积比较大不利于携带，还具有对气压测量时无法直观的读出其大小、不能将气压值送入数字电路进行处理、测量精度差、容易受环境影响的缺点。所以它们都不能应对二十一世纪这个信息技术高度发展的时代，因此对数字式气压计的研究和设计有了十分实际的意义。随着微电子制造技术的发展，诞生了数字化、小型化的气压传感芯片。而单片机的大面积普及应用，更使得我们设计基于单片机的小型化数字式便携式气压计成为可能。数字式的小型化气压计将使得各个领域对气压的测量更加方便和直观
11、。在工业领域，气压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式，它采用气压完成传递能量的过程。因为气压传动控制方式的灵活性和便捷性，气压控制在工业上受到广泛的重视。气压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的学科。气压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合成为完成一定控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制【1】。数字式的气压计能直接接入工业自动控制系统中，对工业生产有很大帮助。地球表面上的风、云、雨、雪等万千气象都跟大气运动有紧密的关系，而造成大气运动的动力来源就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化。由于地球表面不同地方在太阳照射下受热情况不同
12、，各地的空气温度就有较大差别。在同一水平面上，如果气压分布不均匀，空气就要从高气压地区向低气压地区流动。因此某地区的气压高，该地区的空气就在水平方向上向周围地区流出。高气压地区上方的空气就要下降。由于大气压随高度的减小而增大，所以高处空气下降时，它所受到的压强增大，它的体积减小，温度升高，空气中的凝结物就蒸发消散。所以，高气压中心地区不利于云雨的形成，常常是晴天。如果某地区的气压低，周围地区的空气就在水平方向上向该地区流入，结果使该地区的空气上升，上升的空气因所受的压强减小而膨胀，温度降低，空气中的水汽凝结，所以，低气压中心地区常常是阴雨天【2】。由于气压跟天气有密切的关系，所以各气象哨所每天
13、都按统一规定的时刻观测当地的大气压，报告给气象中心，作为天气预报的依据之一。另外，随着改革开放特别是近年来经济的快速发展，越来越多的中国家庭购买了小轿车，我国正加快步入汽车社会，而轮胎安全是影响汽车安全性能的一个重要因数，轮胎的爆胎由于其具有不可预测性和不可控制的特点而成为突发性交通事故发生的重要原因，造成巨大的经济损失和人员伤亡，极大地威胁着汽车的行驶安全。为了保证汽车安全、平稳地行驶，适当的轮胎充气压力是必须的。在汽车的行驶中，如果胎压过高则会使得轮胎及轮胎圈容易受到不平地面的冲击而变形，甚至会导致爆胎；胎压过低会导致轮胎不正常磨损、轮胎内部损伤和轮胎温度升高从而导致爆胎【3】。现在，对行
14、驶中的汽车的胎压进行实时监测越来越受到广大车主的关注。由此可见，气压计的应用十分宽广,它和我们的生活生产息息相关。本论文共分为四章：第一章，系统的总体方案设计，介绍了本系统的设计思想和原理，给出了系统的总体方案，选定了方案所用的各个器件。第二章，系统的硬件部分，介绍了所用到的芯片的性能以及使用方法，详细地设计了各个功能模块的电路图，并给出了系统的总体硬件设计电路图。第三章，软件部分的设计，在系统总体设计方案的框架下，构思了软件部分设计的流程方案，并绘出流程图；完成了系统的软件部分设计。 第四章，系统的调试，测试系统硬件各个功能模块并对遇到的问题进行修改，最后顺利通过了测试;测试系统的软件部分，
15、对遇到的问题进行修改，通过测试。第一章 系统总体方案的设计第一节整体设计思想及系统原理本设计主要的功能是整个电路能够完成测量并显示出被测环境的绝对气压值。设计系统结构是，需要考虑系统的稳定性、复杂度、整体造价及调试时的难易程度和系统软件的复杂程度等因数。各个模块之间没有复杂的信号传输，彼此之间的电磁干扰小，在不同的温度下能正常工作且具有温度补偿能力【4】。本系统以STC89C52单片机为核心，主要运用了STC89C52单片机的定时计数器和P0接口及部分P2接口。在MPX4115A气压传感芯片输出的模拟电压经过以LM331V/F转换芯片为核心的电路转换成具有一定频率的脉冲信号后，利用STC89C52单片机的定时计数器在单位时间内获得脉冲
