便携式气压高度计的设计毕业设计(编辑修改稿)

便携式气压高度计的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

1 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 单片机复位是使 CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后 PC＝ 0000H，使单片机从第 — 个单元取指令。 无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。 在复位期间（即 RST为高电平期间）， P0口为高组态， P1－ P3口输出高电平；外部程序存储器读选通信号 PSEN无效。 地址锁存信号 ALE也为高电平。 根据实际情况选择如图 32所示的复位电路，该电路在最简单的复位电路。 AT89S51引脚 XTAL1和 XTAL2与晶体振荡器及电容 C C2按图 32所示方式连接。 晶振、电容 C3／ C2及片内与非门（作为反馈、放大元件）构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容 C C2的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在 0～ 33MHz之间，电容 C C2取值范围在 5～ 30pF之间。 根据实际情况，本设计中采用 12MHZ外部晶振， 电容取值为 30pF。 苏州经贸职业技术学院毕业设计 6 图 32 单片机最小系统原理图 模数转换电路 设计 本文设计的便携式气压高度计采用 TLC549 模数转换芯片对气压数据进 行模数转换， TLC549 是美国德州仪器公司生产的 8 位串行 A/D 转换器芯片，可不通用微处理器、控制器通过 CLK、 CS、 DATA OUT 三条口线进行串行接口。 具有 4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长 17μs ， TLC549 允许的最高转换速率为 45500 次 /s， TLC549 为 40000 次 /s。 总失调诨差最大为 177。 ，典型功耗值为 6mW。 采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围， VREF接地， VREF+－ VREF≥1V ，可用于较小信号的采样。 TLC549 的引脚分布图如图 33所示，每个引脚的功能见表 1： 具体电路设计如图 33 所示， P1 是气压信号放大后的接口。 SCK 接单片机的 口，输入串行移位脉冲引脚。 DO 接单片机 口，输出串行移位数据。 CS接单片机 口，输入片选。 表 1 引脚功能表 苏州经贸职业技术学院毕业设计 7 引 脚 1引 脚 2引 脚 3引 脚 4引 脚 5引 脚 6引 脚 7引 脚 8R E F + ： 输 入 ， 电 压 为 + 2 5 v 基 准 电 压A N A L O G I N ： 输 人 ， 信 号 输 人 0 ～ + 2 . 5 V 电 压 ：R E F ： 输 人 ， 负 基 准 电 压 ， 接 地G N D ： 输 人 ， 地 ， 接 地C S ： 输 入 ， 片 选D A T A O U T ： 输 出 ， 串 行 移 位 数 据I / O C L O C K ： 输 人 ， 串 行 移 位 脉 冲V C C ： 输 入 ， 电 源 图 33 TLC549电路设计图 显示电路设计 本文便携式气压高度计采用的是 1602 字符液晶。 D0D7 是数据传送口，接单片机 P0 口，数据传至液晶并显示。 RS 接单片机 口是写指令和写数 据控制脚。 RW 接单片机 口是单片机读数据和写数据控制脚。 E接单片机 口是使能端。 VL 接出的一个滑动变阻器用来调节液晶的亮度。 用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为 “1” ，其它的为 “0” ，为 “1” 的点亮，为 “0” 的不亮。 这样一来就组成某个字符。 但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应 的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 其电路设计如图 34所示： 苏州经贸职业技术学院毕业设计 8 图 34 LCD1602显示电路图 气压传感器电路设计 本文便携式气压高度计采用的气压传感器 US9111。 但由于预算的限制，此次设计选择了具有良好性价比的 US9111 绝压型气压传感器，它的测量范围为 0 至，差分输出。 具体参数如表 2： 表 2气压传感器 us9111参数 最小值 典型值 最大值 单位 激励电压 5 10 V 激励电流 mA 桥电阻 4 5 6 kΩ 量程 15psi(高灵敏度型 ) 130 170 210 mV 零偏移 30 0 30 mV 温度系数（电压激励） %FS/℃ 温度系数（电流激励） + %FS/℃ 温度系数（零偏移） + %FS/℃ 线性度 177。 + %FS 磁滞度 177。 + %FS 过压 3 psi 工作温度 40 +125 ℃ 储存温度 55 +150 ℃ 引脚及功能如表 3所示： 表 3 引脚及功能 苏州经贸职业技术学院毕业设计 9 1 脚2 脚3 脚4 脚5 脚6 脚7 脚8 脚空 脚正 信 号空 脚负 电 源负 电 源负 信 号空 脚正 电 源 为了正确测量气压，并将测得的气压值转换成单片机需要的电压信号，需要将传感器输出信号进行处理，处理电路包括激励源电路和信号放大电路两部分，具体设计如下： 传感器激励源设计 由于采用电流激励的温度特性要优于电压激励，因此本设计采取恒流源供电的思路，设计了一个用来给传感器提供 电流的恒流源。 具体电路如图 35所示，其中 稳压二极管选用 ，运放选用 OP07。 图 35电流激励源电路图 信号放大设计 因为气压传感器检测到的信号大概是毫伏级，然而单片机所需要的电压需要+5V，因此在本设计中需要将信号放大。 在本设计采用差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路上变更放大增益时，必须调整两个电阻。 但是因为需要有效的调试，所以考虑之后选择了三级放大电路。 苏州经贸职业技术学院毕业设计 10 前级差动放大电路抑制共模干扰，电路如图 36 所示，调节 R22 可以改变放大倍数（ 110）倍。 图 36 差 动放大共模抑制电路图 图中， S， S+是传感器输出信号，由于信号源的内阻处于理想化，有 S+=S，R4间的电流处于 0。 调节 R22，使电路两边对称既而增强了抗共模干扰的效果。 中级差分运算电路如图 37 所示，将前级信号进行差分运算，将信号放大 5倍然后送至后置继续放大。 图 37差分运算电路图 后置放大电路如 38 所示， 根据 Uo=(1+R15/R14)Ui，得出后置放大系数为 3，即为 3倍。 苏州经贸职业技术学院毕业设计 11 图 38 同比例放大电路图 报警电路的设计 本设计中的报警电路设计采用一个三极管驱动一个蜂鸣器 ，主要用于当气压达到上下极限值时进行报警提醒。 电路如 图 39 所示。 图 39 报警电路图 苏州经贸职业技术学院毕业设计 12 第四章 便携式气压高度计的软件设计 本文设计的便携式气压高度计的软件程序包括主程序，显示子程序，模数转换子程序，数据处理子程序，报警子程序，具体设计如下： 主程序设计 主程序流程图如图 41 所示，首先进行状态初始化， LCD 显示器上显示初始界面，然后根据输入的信号显示对应的数据。 然后再对数据进行判断，达到上下限则采取对应的措施。 开 始初 始 化显 示 初 始 字 符数 据 处 理显 示 对 应 数 据结 束 判 断 有 无 达 到 上 下 限采 集 气 压 数 据报 警 处 理Y E SN O 图 41 主程序流程图 苏州经贸职业技术学院毕业设计 13 模数转换子程序设计 TLC 549 是 8位串口 AD转换芯片，可用单片机控制，通过 CLK,CS,DATA OU。