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1、毕业设计（论文）题 目基于单片机的数字气压计的设计与实现 系 （院）专 业班 级班学生姓名学 号指导教师职 称二一三年六月十八日1独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二一三年六月十八日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求
2、提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二一三年六月十八日 1滨州学院本科毕业设计（论文）基于单片机的数字气压计的设计与实现 摘 要 数字气压计是用来测量压力由压力传感器,可以直接转换为检测到的电流或电压信号,最后通过显示器显示设计。本设计介绍了压力传感器MPX4115气压计实时数字显示设备。得到的模拟气压值再经过电压/频率的换算电路，最终在LCD中显示出来
3、。关键词：89C55单片机；MPX4115传感器；V/F转换器；液晶显示Design and implementation of digital pressure meter based on MicrocontrollerAbstract Digital barometer is designed through the pressure sensor will be measure air pressure, transform for direct current or voltage signal can be detected, and finally displayed by th
4、e display of a design. MPX4115 by pressure sensors are introduced the design of the real-time display of digital atmospheric pressure meter system equipment. The simulation of the pressure value through the voltage/frequency conversion circuit, finally displayed in the LCD. Keywords: 89C55 single ch
5、ip microcomputer; MPX4115 sensor; V/F converter; Liquid crystal display (LCD) 目 录引 言1第一章 数字气压计系统论证21.1数字气压计设计系统21.2设计思路分析21.2.1 设计方案一21.2.2 设计方案二21.2.3 设计单片机控制的数字气压计系统时的注意事项3第二章 系统总体构造的设计42.1 系统总体结构42.2 A/D转换模块42.3 MPX4115传感器模块62.4数据处理模块72.4.1数据处理模块电路的原理图72.5显示模块112.5.1 LCD1602显示器的介绍122.6电源电路模块132.7
6、 本设计总体电路介绍142.7.1 对于数据的转换计算15第三章 程序的设计及系统调试与仿真163.1 由频率算出电压值163.2程序流程图163.3关于keil4和proteus的介绍173.4 程序仿真图如下183.5 电路仿真如图所示20总结21参考文献22谢 辞241引 言 随着科学技术的发展，单片机技术、传感器技术以及计算机控制技术的发展正走向逐渐走向成熟。人们的生活和工作也脱离不了科学技术的发展。比如我们的电脑、手机、MP3等等我们日常生活中用到的各种电子设备，几乎都是在单片机的控制下完成的。 在我们的实际生活中，各种智能控制的仪器或者机器都是建立在单片机和传感器的基础上的。在在实
7、时监测和自动控制领域,设备和仪器,单片机智能方向已经称为一个不可避免的趋势。这是一个技术进步的象征,也是社会和经济发展的需要。传感器和单片机集成是最为普遍的一种控制系统。随着现代科学技术和自动化智能控制技术的发展，传感器在人们的生活中的地位越来越高。近年来，由于科技发展、环境影响以及人们的需要，传感器在各个部门起到的作用是不容小觑的。当然在工业生产自动化、安全防卫、能源交通、环境保护、灾害预测、医疗卫生等方面所研发的各种传感器，在全球化科技发展中创造了巨大的贡献。其中很重要的一种就是：数字气压计的设计为气象预测和气候的判定提供了准确的信息。6 传统的数字气压计存在的问题还是很多的。如低精度,表
8、明稳定性差,而设计的微处理器控制的数字气压计,而不是一个复杂的电路和控制系统,设计易于使用,实时显示稳定性好,精度高,抗干扰能力,和技术规格的测量压力已经大大提高。因此，对于单片机控制的数字气压计的设计有非常重要的意义。8 第一章 数字气压计系统论证1.1数字气压计设计系统 数字气压计系统：以AT89C55单片机为微控制器，利用气压传感器实现气压检测，测量外界大气压，以及LM016L液晶显示器来来显示当前地域或者空间的气压值。1.2设计思路分析1.2.1 设计方案一 使用SCM的主人,获得的压力传感器模拟信号,再经过A / D转换后,由微处理器控制的监控系统,并最终发送一个信号到单片机控制系统
9、,然后通过显示。原理框图如下：A/D转换器显示器单片机控制的检测系统单片机控制的主控制器压力传感器 总线 图1-1 方案一原理图 1.2.2 设计方案二 采用AT89C55单片机为核心，将获得的信号交由A/D转换器处理后直接送到单片机，最终由显示器显示出来。原理原理框图如下：气压传感器显示器A/D转换单片机处理 图1-2 方案二原理图 综上所述，两种方案虽然电路设计方面相似，但是我们可以看到方案二的设计更为简单快捷，而且相对于方案一来说性价比高。因此我们选择第二种方案。1.2.3 设计单片机控制的数字气压计系统时的注意事项在数字气压计的设计过程中，我们要注意一下几个方面。 根据正确的方案和参数
10、选择合适的压力传感器。 对于A/D转换器的选择，要考虑抗干扰的问题以及设计起来要简单。 对于单片机和A/D转换器的电路连接要合理，不能繁琐。 对于信息的采集和显示要迅速且实时显示效果要好。第二章 系统总体构造的设计2.1 系统总体结构 本系统的整体结构框图如图2-3所示。基于单片机的数字气压计设计初始化模块A/D转换模块块数据处理模块显示模块图2-3 基于单片机控制的数字气压计系统结构整体框图由图2-3可知，整个系统的工作流程如下。 被测信号是电压输出,不能直接由微控制器控制。因此,通过V / F转换器模块的压力传感器输出模拟电压信号转换为数字脉冲(其频率与输入电压成线性变化)。单片机接收到脉
11、冲信号处理,使用线性关系相应的电压和频率公式计算实际压力值,最后通过液晶显示电路显示。3 2.2 A/D转换模块 单片机接受传感器的电压值为模拟信号，因此要将模拟信号转换为单片机可以识别的数字信号。 在本文中,基于各种原因,我选择了V / F转换器LM331芯片构成的A / D转换电路。目前,控制信息处理应用程序主要是A / D转换技术,各种测量仪器通过A / D转换器技术使准确的检测结果,因此最受欢迎的。然而,在一些远距离数据传输需求,准确和更度有限的资金情况下正常的A / D转换技术成本不高,所以我们想到一个V / F变换器代替A / D转换装置。作为MPX4115压力传感器是一个模拟电压
12、输出,有必要对A / D转换器的单片机识别和处理。在A / D转换,利用LM331芯片包含电压/频率(V / F)转换电路对模拟电压数字处理。V / F转换器是一个模拟电压信号转换成频率信号,精度高和信号稳定性。V/F转换器件与单片机接口有以下特点： （1）接口简单。占用单片机内存资源少。抗干扰性能好。有较强的抗干扰能力。 （2）有利于远距离传输。通过一定的调制将无线传输变成光传输。这样就在远距离传输过程中是信号准确且不失真。 含芯片LM331的V/F转换器如图2-4 图2-4 含LM331芯片的V/F转换器各引脚功能说明如下： CO(1脚)：电流输出脚。 RefC（2脚）：基准电流脚。此引脚
13、可接一固定电阻串联一个可变电阻器的组合，用于调整转换增益。 FO（3脚）：脉冲序列输出脚。该序列的频率值对应于输入电压的脉冲序列。 GND（4脚）：接地端。 R/C（5脚）：组容网络引脚。Thre（6脚）：阈值电压脚。内部电压比较器会将此引脚上的电压和7脚做比较。CmpIn(7脚)：比较器电压输入脚。输出低通滤波后的V/F转换的电压。 VCC（8脚）：电源脚。可采用单、双电源供电，输入电压540V。2.3 MPX4115传感器模块 这个传感器讲高级的微电机技术和薄膜镀金属结合起来。还未高水准模拟输出信号提供了一个均衡压力。7它的实物图如图所示： 气压传感器MPX4115的各引脚如下：表2-5 气压传感器MPX4115的管脚说明123456VOUTGNDVSN/SN/SN/S9气压传感器仿真图如下图所示： 图2-6 压力传感器MPX4115仿真图2.4数据处理模块LM331是通过频率和压力计算压力值。选择设计AT89C55为核心,包括算术和控制逻辑组成。AT89C55是一种低
