基于单片机的气压检测装置的设计(1)
毕业设计论文
基于单片机的大气压检测系统的设计
摘要：本系统是以MCS-51单片机为检测中心的大气压检测系统。其总体设计是围绕低成本、模块化、微型化的特点展开的。在硬件选择方面, 选择性价比高的AT89系列单片机、MPX4115压力传感器、ADC0832模数转换器、四位一体共阳七段式数码管显示器；在软件方面, 采用了功能模块化;源程序由C语言编写，经过KeilμVision软件编译，将hex文件烧录到芯片中。为了降低整个系统的成本, 在满足性能要求的前提下, 选择低成本元器件, 简化系统设计。同时，抗干扰能力强、微型化、微功耗等特点。
关键词：大气压检测；MPX4115；ADC0832；C语言程序
引言
近年来，随着微型计算机的不断发展，它的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。
随着科学技术的迅猛发展，生产力水平迅速提升，单片机性能不断提高，价格不断降低，技术日趋成熟，单片机广泛的应用于人们生活的多个领域，这些东西都离不开单片机，例如导弹的导航装置，工业自动化过程的实时控制和数据处理，计算机的数据传输以及网络通讯，各种智能IC卡、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及电子琴、电子宠物等等，而基于单片机的大气压检测装置也是这类采用了单片机的电子产品。
若使用数字电路完成该设计，那么所设计的电路就会变得十分复杂，大概需要很多片数字集成块，它的功能的实现主要是依赖于数字电路的各个功能模块的组合，价格相对来说比较高，从而成本会提高，并且焊接的过程也比较复杂。在本次设计中之所以采用单片机制作，是因为单片机功能的实现主要是通过软件编程来完成的，同时也使硬件电路简单化，并且其成本也有所降低。
本次设计的压力检测装置是通过压力传感器将检测到的压力信号装换为电信号，送至8位A/D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再通过数码管显示输出。基于单片机的压力检测装置，选择的单片机是基于AT89S52单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，然后进入A/D转换器将模拟量装换为数字量，这里所采用的A/D转换器为ADC0832，ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨率可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片转换时间仅为32s ，具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性强。
1 大气压检测技术简介
1.1 大气压的概念及其研究意义
地球周围包着一层厚厚的空气，它主要是由氮气、氧气、二氧化碳相关试验、水蒸气和氦、氖、氩等气体混合组成的，通常把这层空气的整体称之为大气。它上疏下密地分布在地球的周围，总厚度达1000千米，所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强，就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样。
大气压的变化跟压强和压力的变化注意区别。大气压（通常指大气压强和大气压力）是从宏观来论述，压强和压力是从微观来讲。因而在理解上我们要注意区分不要搞混淆。一般来讲：海拔越高，大气压越小；温度越高，大气压越小；空气越干，大气压越大；纬度越高，大气压越大。
1.2 压力传感器的分类及特点
压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分，由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作为输出，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警使用。科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。
（1）电容式压力传感器
电容式压力传感器，是一种可以利用电容敏感的原件把被测量的压力转换成为跟它有一定的关系的电信号输出的精密测量仪器。它一般是使用圆形金属薄膜或镀金属薄膜来做电容器的其中一个电极。在薄膜感受到压力的时候，它就会变形的，此时薄膜跟固定的电极间所产生的电容量就会发生改变。测量电路就可以输出跟电压形成一定的关系的电信号。
电容式压力传感器是极距变化型的电容式传感器,有单电容式和差动电容式之分。
单电容式压力传感器它是由圆形的薄膜和固定的电极组成的。当受到压力作用的时候，薄膜就会发生变形，这样就会改变电容器的容量。它的灵敏度大概是跟薄膜与固定的电极之间的距离和薄膜的张力成反比关系的；而跟压力和薄膜的面积成正比关系的。有另外的一种型式，它是跟固定电极取凹形球面状的，而膜片是周围边缘的固定的张紧的平面，膜片能够使用塑料接着镀上金属层的这个方法制造而成的。这一种型式比较适合于测量低压这个工作条件的，它有比较高的过载能力。当然，要测量高压工作条件的话，可使用带有活塞动极膜片制造而成的单电容式压力传感器。这一种型式的传感器可以把膜片的直接的受压面积变小，这样就方便使用比较薄的膜片以致来提高它的灵敏度。把它与各种的保护和补偿部还有放大电路的整体整合在一起，就会提高抗干扰能力。
差动电容式压力传感器其受压膜片电极是处于两个固定的电极之间的，可以形成两个电容器。当受到压力的作用的时候，其中一个电容器的容量就会变大，而另一个电容器的容量就会相应地变小，而测量的结果是由差动式的电路输出的。此传感器的固定的电极是由在凹而曲的玻璃的表层上面镀上金属层而制造出来的。当过载的时候，膜片就会受到凹面的保护，所以，它是不会破裂的。相对于单电容式压力传感器来说，它的线性度较好，灵敏度也较高，但是在加工方面就比较困难了，并且它不可以完成对被测的液体或者是气体的隔离，所以，它不适合使用在有杂质的或者是有腐蚀性的流体之中。
（2）金属应变片式压力传感器
电阻应变片是由金属应变丝或者应变箔、基体材料、引出线以及绝缘保护片等部分组成。电阻应变片的阻值根据不同的用途可按需设计，但是电阻的取值范围应该需要注意：如果阻值太小，所需要的驱动电流就会太大，并且应变片会发热导致自身的温度过高，应变片的阻值会因使用环境不同而变化很大，调零电路过于复杂，会有很明显的输出零点漂移。但是如果电阻太大，阻抗太高，那么它在抗外界的电磁干扰的能力方面就会显得比较差。
金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，通常称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可以用下面的式子进行表示：S
L R ρ
= 式中：ρ——金属导体的电阻率(m cm 2
.Ω)
L ——导体的长度(m ) S ——导体的截面积(2
cm )
例如金属丝应变电阻，当金属丝受到外力作用的时候，它的截面积和长度都会发生一些变化，从上述公式中能够看出，它的电阻值就会发生相应的改变，或金属丝受到外力作用而发生压缩时，其长度就会减小而截面积就会增加，那么电阻值从而会相应减小。或金属丝受到外力作用而使其伸长时，它的长度就会增加而截面积就会减少，那么电阻值就会增大。若要获得应变金属丝的应变情况那么只要测出加在电阻的变化，通常是测量电阻两端的电压[1]
。 （3）压阻式压力传感器
压阻式压力传感器通常采用集成电路工艺技术制作，在硅片上制造出四个等值的薄膜电阻并组成电桥电路，当没有受到压力作用的时候，电桥就会处于平衡状态，没有电压输出;当受到压力作用的时候，单晶硅就会产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。并且电桥就会失去平衡从而输出电压，且输出的电压与压力成比例[1]
。
压阻式压力传感器具有以下特点:
①压阻式压力传感器的灵敏系数要比金属应变式压力传感器的灵敏度系数要大很多，一般是50-100倍。有的时候压阻式压力传感器的输出不需要放大器就可以直接进行测量。本设计就是应用了此类型的压力传感器。
②压力分辨率高，它可以检测出像血压那么小的微压。
③由于它是采用集成电路工艺加工，因而结构尺寸小，重量轻、结构简单。
④它的频率响应非常好，它可以测量几十千赫兹的脉动压力。
⑤传感器的力敏元件及检测元件制在同一块硅片上，所以它工作可靠，综合精度高，且使用寿命长。 ⑥由于采用半导体材料硅制作，传感器对温度比较敏感，如不采用温度补偿，其温度误差较大。
1.3 发展趋势
现代信息技术的三大基础是信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机
技术）。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，随着硅、微机械加工技术、超大集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展,使得压力传感器在光纤传感器的批量生产、高温硅压阻及压电结传感器的应用成为可能,在生物医学、微型机械等领域,压力传感器有着广泛的应用前景[2]
。
2 基于单片机的大气压检测系统的硬件设计
2.1 大气压检测系统的原理
本次设计是以AT89S52单片机组成的气压测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。气压的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示，设置气压上下限，超过其压力值就报警。使用三极管，电阻和蜂鸣器组成的报警电路。其原理图如图1所示：
图1 压力检测系统的原理图
2.2 主电路的设计
（1）主电路
本气压检测系统装置微处理器采用AT89S52单片机，压力传感器为MPX4115，ADC0832模数转换器进行数据转换，采用单片机直接驱动四位一体共阳七段式数码管进行压力数据的显示。并且系统气压范围为15kpa--110kpa，如果超过气压设置的上下限，系统就会报警。硬件电路原理图如图2所示:
图2 硬件电路原理图
（2）MPX4115管脚连接电路
图3 MPX4115管脚连接图
MPX4115气压传感器的1脚接ADC0832的CH0端，2脚接地，3脚接电源。另接一个电压表，作为参考。
（3）LED数码管显示电路
图4 LED数码管显示电路
（4）报警电路
系统中的报警电路是由三极管、蜂鸣器、和限流电阻组成，并与单片机P1.4相连，其电路图如下：
图5 报警电路
（5）复位电路
RST
图6 复位电路
2.3 压力传感器
（1）压力传感器的选择
压力传感器对于系统至关重要，需要综合实际的需求和各类压力传感器的性能参数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的压力传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。
本设计要实现的数字压力显示的是绝对压力值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的压力传感器。经过综合考虑，本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器,MPX4115压力传感器可以产生高精度模拟输出电压，并且内部含有放大电路，不需要另外加放大电路。
（2）压力传感器MPX4115的原理[3]
MPX4115系列是压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电子技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%，温度补偿是-40℃-125℃。小的外形和片上集成的高可靠性，使得它很受欢迎[3]。它的实物如下图所示：
图7 MPX4115的实物图
①压力压传感器MPX4115的管脚说明如表1所示：
表1 压力传感器MPX4115的管脚说明
1 2 3 4 5 6
VOUT GND VS N/S N/S N/S
②压力传感器MPX4114的特性参数如表2所示：
表2 压力传感器MPX4115的特性参数
2.4 A/D转换器
模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量。能够完成这一任务的器件称为模数转换器，简称A/D 转换器。
（1）A/D转换器的选择
目前单片机在电子产品中已经得到广泛应用，许多类型的单片机内部已带有A/D转换电路，但此类单片机会比无A/D转换功能的单片机在价格上高出很多，我们采用一个普通的单片机加上一个A/D转换器，实现A/D转换功能，可以选择ADC0832、ADC0809等；串行和并行接口模式是A/D转换器诸多分类中得一种，但是却是应用中器件选择的一个重要指标。对A/D转换器的选择我们通过比较ADC0809和ADC0832来决定。这两个转换器都是常见的A/D转换器，其中ADC0809是并行接口A/D转换器，ADC0832是串行接口A/D转换器。本设计选择的是ADC0832，A/D转换在单片机接口中应用广泛，串行A/D转换器具有功耗低、性价比较高、芯片引脚少等特点。
（2）ADC0832的简介
①ADC0832引脚功能
ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。因为它有体积小，兼容性好，性价比高等特点而得到单片机爱好者的亲赖，其目前的普及率非常高。ADC0832 为8位分辨率
A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以满足一般的模拟量的转换要求。其参考电压的复用与内部电源输入，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间很短，仅为32μS，可以通过双数据输出作为数据校验以减少数据误差，其转换速度快且稳定性能比较强。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择[4]。其引脚图如图8所示：
图8 ADC0832引脚图
__
cs片选端口，低电平时芯片工作；
CH0 是模拟输入通道0，或者可作为IN+/-使用；
CH1 是模拟输入通道1，或者可作为IN+/-使用；
GND 芯片参考0 电位（地）；
DI 是数据信号输入，选择通道控制；
DO 是数据信号输出，转换数据输出；
CLK 是芯片时钟信号输入；
Vcc/REF 是电源输入及参考电压输入（复用）；
②ADC0832的特点：
8位分辨率；
双通道A/D转换；
输入输出电平与CMOS/TTL相兼容；
5V电源供电的时候输入电压的范围为0~5V；
转换时间为32μS，工作频率为250KHZ；
一般的功耗仅仅为15mW；
8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；
商用级芯片温宽为0°C ～+70°C，工业级芯片温宽为−40°C ～+85°C；
③配置位说明[5]：
ADC0832工作时，输入时序的配置位决定了模拟通道的选择及单端输入和差分输入的选择，如果是差分输入的时候，就需要分配输入通道的正负极性，两个输入通道的任何一个通道都可作为正极或着负极。ADC0832的配置位的逻辑表见表3所示：
表3 ADC0832的配置位逻辑表
输入格式配置位选择通道号
CH0 CH1 CH0 CH1
差分L L + -
L H - +
单端H L +
H H +
表中“+”则说明输入通道的端点是正极性；“-”则说明输入端点是负极性，H表示高电平且L表示低电平。输入配置位时，低位（CH1）在后，高位（CH0）在前。
（3）ADC0832的工作时序图
由图可知，若当CS从高电平变为低电平的时候，那么就选择ADC0832。在时钟信号的上升沿时DI端的数据就会移入到ADC0832内部的多路地址移位寄存器。在第一个时钟信号期间，DI为高，则说明启动位，紧接着就会输入两位配置位。当输入启动位和配置位后，选通输入模拟通道，转换开始。转换开始后，经过一个时钟周期延接着在第一个时钟周期延迟，以使选定的通道稳定。ADC0832紧接着在第4个时钟下降沿输出转换数据。数据输出时先输出最高位（D7～D0)，两次发送的最低位共用。当片选CS为高时，内部所有寄存器清0，输出变为高阻态。如果再进行一次模拟转换，片选必须再次从高向低跳变，后面再输入启动位和配置位[4]。
图9 ADC0832的工作时序图
（4）单片机对ADC0832 的控制原理
ADC0832与单片机的接口电路如图10所示：
图10 ADC0832与单片机的接口电路图
一般情况下，ADC0832 与单片机的接口应为CS、CLK、DI、DO这4条数据线。在电路设计的时候可以把DI和DO并联在一根数据线上进行使用，这是因为DI端与DO端在通信的时候并没有同时有效的而且它们与单片机的接口是双向的。如果当ADC0832芯片的CS输入端为高电平时表示ADC0832停止使用，若CS 输入端为低电平时，表示此芯片工作。CLK 和DO/DI 的电平可以任意。当要进行A/D转换时，CS输入端必须要置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束为止。与此同时芯片开始转换工作，并且同时由处理器向该芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则会利用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第一个时钟脉冲的下降之前DI端一定要是高电平，用来表示启始信号。在第2个脉冲和3个脉冲下降之前DI端需要输入2位数据作为选择通道功能。其功能项如表4、表5所示：
表4 功能项表（1）
MUX Address Channel
SGL/DIF ODD/SIGN 0 1
1 0 +
1 1 +
表5 功能项表（2）
MUX Address Channel
SGL/DIF ODD/SIGN 0 1
0 0 + -
0 1 - +
如表，若当这2位数据都为“1”、“1”时，表示只对CH1进行单通道转换，若当此2位数据为“1”、“0”时，表示只对CH0进行单通道转换。若当这2位数据为“0”、“1”时，表示将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入端IN+进行输入。若当这2位数据都为“0”、“0”时，表示将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当到第3个脉冲的下降之后DI端的输入电平就会失去输入作用，此后DI/DO端便会开始读取转换数据，这是利用数据输出DO端来进行的，从第4个脉冲下降开始由DO端输出转换数据最高位
DATA7，之后每一个脉冲下降DO端就会输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据即是DATA0,这样一个字节的数据输出就完成了。同时也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，也就是说从第11个字节的下降输出DATD0。之后输出8位数据，直到第19个脉冲时数据输出完成，这也标志着一次A/D转换的结束。最后把CS输入端置高电平表示禁用ADC0832芯片，之后直接将转换后的数据进行处理就可以了。
作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压的范围是0~5V并且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。如果作为由IN-与IN+输入时，为了提高转换的宽度，可以把电压值设定在某一个较大范围之内。但是值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H[4]。
2.5 单片机
随着电子技术的发展。单片机的功能将更加完善，因而单片机的应用将更加普及。它们将在智能化仪器、家电产品、工业过程控制等方面得到更广泛的应用。单片机将是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的有种微型计算机。
（1）AT89S52单片机简介[4]
AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其引脚图如图11所示：
图11 AT89S52引脚分布图
（2）AT89S52主要功能[6]
①拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash
②晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）
③内部程序存储器（ROM）为 8KB
④内部数据存储器（RAM）为 256字节
⑤32 个可编程I/O 口线
⑥8 个中断向量源
⑦三个 16 位定时器/计数器
⑧三级加密程序存储器
⑨全双工UART串行通道
（3）AT89S52各引脚功能[6]
VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。
VSS：电源地端。
XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，与此同时还可以在两引脚与地之间加入20PF 的小电容，这样可以让系统更稳定，避免因为噪声干扰而出现死机情况。
RESET：它是AT89S52的重置引脚，高电平有效，当要对芯片重置时，让AT89S52完成系统重置的各项动作，则只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，可以把内部特殊功能寄存器的内容都被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序[7]。
EA/Vpp：EA：存取外部程序代码，低电平有效，这表示当这个引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8032和8031中，因为其内部无程序存储器空间，EA 引脚必须要接低电平。如果使用的是8751 内部程序空间时，此EA引脚必须要接成高电平。
ALE/PROG：地址锁存器启用信号。因为AT89S52是以多工的方式送出地址及数据的,所以AT89S52可以利用ALE引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中。之所以可以利用ALE来驱动其他周边晶片的时基输入，是因为程序执行的时候ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6。
PSEN：此为“Program Store Enable”的缩写，它表示的意思是程序储存启用，将8051设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），就会送出此信号从而取得程序代码，一般情况下这支引脚是接到EPROM 的OE脚上。AT89S52也可以利用RD及PSEN引脚分别进行启用存在外部的EPROM与RAM，这样可以让程序存储器与数据存储器合并在一起而共同使用64K的定址范围。
PORT0（P0.0～P0.7）：
端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0～A7）及数据总线（D0～D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间[8]。
PORT2（P2.0～P2.7）：
端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8～A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。
PORT1（P1.0～P1.7）：
端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做
定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。
PORT3（P3.0～P3.7）：
端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括外部中断控制、串行通信、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能[9]。
其引脚分配如下：
P3.0：RXD，串行通信输入。
P3.1：TXD，串行通信输出。
P3.2：INT0，外部中断0输入。
P3.3：INT1，外部中断1输入。
P3.4：T0，计时计数器0输入。
P3.5：T1，计时计数器1输入。
P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。
P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。
RST：复位输入。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
2.6 LED显示接口
本次设计是利用AT89S52单片机与四位一体数码管相连，这种设计方法具有硬件结构简单、软件编程容易和价格低廉等点。
（1）LED数码管
数码管由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示数字0~9、字符A ~ F、H、L、P、U及小数点“.”。数码管显示器根据公共端的连接方式，可分为共阴极数码管（将所有发光二极管的阴极连在一起）和共阳极数码管（所有发光二极管的阳极连在一起）。以共阳极数码管为例，8个发光二极管的阳极连接在一起，其共阳极接高电平(+5V)，其它引脚接段驱动电路输出端。当某一段为低电平的时候，该端所连接的字段导通并点亮，根据发光段的不同组合显示数字或字符[11]。
共阳数码管的七个段笔画是用低电平(“0”)点亮的,要求驱动功率很小；而共阴数码管七个段笔画是用高电平(“1”)点亮的，要求驱动功率较大。并且每个段笔画要串一个数百欧姆的降压电阻。所以本设计中在共阳数码管的段笔画上串了一个上拉排阻。
图12 LED数码管
要使数码管显示出相应的数字或字符，必须使段数据口输出相应的字形编码。共阴极和共阳极数码管的字形编码各不相同，见表6所示:
表6 LED的16进制ASCII码表
显示字符共阳极字符共阴极字符显示字符共阳极字符共阴极字符
0 COH 3FH A 88H 77H
1 F9H 06H B 83H 7CH
2 A4H 5BH C C6H 39H
3 BOH 4FH D A1H 5EH
4 99H 66H E 86H 79H
5 92H 6DH F 8EH 71H
6 82H 7DH P 8CH 73H
7 F8H 07H H 89H 76H
8 80H 7FH L C7H 38H
9 90H 6FH “灭”FFH 00H
（2）四位一体共阳数码管
数码管内部有4个单个数码管共用a~dp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有4个数码管，所以它有4个公共端，加上a~dp，共有12个引脚。数码管的外部引脚与位选、段选对应如下：A—11；B—7；C—4；D—2；E—1；F—10；G—5；BIT1—6；BIT2—8；BIT3—9；BIT4—12；DP—3；如下图所示：
图13 四位一体数码管
数码管的驱动是指每个数码管的每一个段码即七段都是由一个单片机的I/O端口进行驱动，也可以使用译码器译码进行驱动如BCD码二—十进制。它的优点是编程简单，显示的亮度高，它的缺点是占用的I/O 端口多，如果要驱动6个数码管静态显示则需要6×8＝48根I/O端口来驱动，因为一个51单片机可用的I/O端口只有32个，在实际应用中必须要增加译码驱动器进行驱动，这样做增加了硬件电路的复杂性。
3 压力检测系统的软件设计
3.1系统主程序设计
主程序的主要功能是负责实时检测、读出并处理MPX4115的测量的气压值，实时显示压力。其流程图如图14所示，主程序见附录Ⅱ。
图14 系统主程序流程图
3.2 A/D转换器的软件设计
单片机控制系统中通常要用到AD转换，根据输出格式，常用的AD转换方式可分为串行AD和并行AD。串行方式所用到的芯片引脚比较少，而且封装小，但是所需要的数据必须通过软件处理才能得到。并行方式一般在转换后可直接接收，但是芯片的引脚相对来说就会比较多。而单片机I/O引脚本来就不是很多，使用串行器件可以节省I/O资源。所以本设计使用串行方式。
ADC0832是一个8位逐次逼近型模数转换器，可支持两个单端输入通道和一个差分输入通道。与它有相同功能的器件还有ADC0834、ADC0838、ADC0831。所不同的是它们的输入通道数量不同，通道选择和配置都是通过软件设置的。其流程图如下：
图15 A/D转换子程序流程图
3.3 LED数码管显示程序设计
在本次设计中用的是7SEG-MPX4-CA（4位共阳极7段式数码显示管）亦即相应的单片机P1.0、P1.1、P1.2、P1.3为高电平，数码管才能点亮。
（1）动态扫描显示原理
①P1.3、P1.2、P1.1、P1.0输出低电平，关闭所有数码管；
②显示个位——把要显示的数据送到P0.0～P0.7，P1.3送高电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P1.3送低电平；
③显示十位——把要显示的数据送到P0.0～P0.7，P1.2送高电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P1.2送低电平；
④显示百位——把要显示的数据送到P0.0～P0.7，P1.1送高电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P1.1送低电平；
⑤显示千位——把要显示的数据送到P0.0～P0.7，P1.0送高电平，延时5豪秒（时间不能太长，否则数码管会闪烁），P1.0送低电平。
⑥以此顺序循环，把它做成子程序，在主循环中调用。
（2）LED显示流程图
图16 LED显示流程图
4 创建Hex程序与系统仿真分析
4.1 Keil C51 Windows集成开发环境
Keil C51是目前世界上最优秀、最强大的51单片机开发应用平台之一。它集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编、PL/M语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用[11]。
创建Hex程序步骤：
（1）创建一个工程项目文件；
（2）为工程选择目标器件；
（3）为工程项目设置软硬件调试环境；
（4）创建源程序文件并输入程序代码；
（5）保存创建的源程序项目文件；
（6）把源程序文件添加到项目中；
（7) 编译生成hex程序文件；
4.2 系统仿真分析
在proteus里画出电路原理图，然后再把HEX程序文件导入单片机里即实现了结果仿真，调节压力传感器的上下箭头数码管就会显示不同的值，若压力值大于110kpa或者小于15kpa，则蜂鸣器会报警。
当调节气压传感器的值为103.2时，那么数码管就会显示相应的压力值，并且蜂鸣器会发出声音进行报警。如图17所示：
图17 系统仿真图
当调节气压传感器的值为94.5时，送至ADC0832模数转换器，再经数码管就会显示相应的压力值。如图18所示：
图18 系统仿真图
5 小结
传感器与压力检测技术已经融入进我们生活、学习和工作的各个方面。随着工农业生产和国防、科研事业的不断发展以及人民物质文化生活水平的日益提高，必定会对压力检测技术提出进一步扩大应用范围和应用深度的要求。近年来，在压力检测技术领域，多种新的检测原理与传感器的开发应用，已取得了具有实用性的巨大进展。因此，学习和研究压力检测技术有着深远的意义。
基于单片机空气质量检测仪设计(毕业设计)
基于单片机空气质量检测仪设计 摘要 随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以STC工公司的一款8位超低功耗单片机STC90C51为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。 关键词：STC90C51，室内空气品质，LCD显示，温湿度，VOC气体
BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AIR QUALITY TESTER DESIGN ABSTRACT We paid more attention to the environment and health problems especially, indoor air quality (IAQ) conditions with the development of the national economy and the improvement of people's living standard. In that, about two-thirds of people's life spent in the house. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor which will be studied in this paper, is on the background of toxic and harmful gases, and based on an STC 8-bit working ultra-low power MCU STC90C51 as control core. It can process, display, and alarm the real-time acquisition indoor temperature, humidity, VOC gas and so on. The instrument is powered by lithium batteries with a good portability and versatility. What’s more, it uses the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. With the features of small size, low power consumption, operating easily, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is suitable for family and community health care for its real-time acquisition of indoor air quality. KEY WORDS：STC90C51, IAQ, LCD display, Temperature and humidity, VOC gas
基于单片机的气压检测装置的设计(1)
毕业设计论文 基于单片机的大气压检测系统的设计 摘要：本系统是以MCS-51单片机为检测中心的大气压检测系统。其总体设计是围绕低成本、模块化、微型化的特点展开的。在硬件选择方面, 选择性价比高的AT89系列单片机、MPX4115压力传感器、ADC0832模数转换器、四位一体共阳七段式数码管显示器；在软件方面, 采用了功能模块化;源程序由C语言编写，经过KeilμVision软件编译，将hex文件烧录到芯片中。为了降低整个系统的成本, 在满足性能要求的前提下, 选择低成本元器件, 简化系统设计。同时，抗干扰能力强、微型化、微功耗等特点。 关键词：大气压检测；MPX4115；ADC0832；C语言程序 引言 近年来，随着微型计算机的不断发展，它的应用在人们的工作和日常生活中越来越普遍。工业过程控制是计算机的一个重要应用领域。其中由单片机构成的嵌入式系统已经越来越受到人们的关注。 随着科学技术的迅猛发展，生产力水平迅速提升，单片机性能不断提高，价格不断降低，技术日趋成熟，单片机广泛的应用于人们生活的多个领域，这些东西都离不开单片机，例如导弹的导航装置，工业自动化过程的实时控制和数据处理，计算机的数据传输以及网络通讯，各种智能IC卡、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及电子琴、电子宠物等等，而基于单片机的大气压检测装置也是这类采用了单片机的电子产品。 若使用数字电路完成该设计，那么所设计的电路就会变得十分复杂，大概需要很多片数字集成块，它的功能的实现主要是依赖于数字电路的各个功能模块的组合，价格相对来说比较高，从而成本会提高，并且焊接的过程也比较复杂。在本次设计中之所以采用单片机制作，是因为单片机功能的实现主要是通过软件编程来完成的，同时也使硬件电路简单化，并且其成本也有所降低。 本次设计的压力检测装置是通过压力传感器将检测到的压力信号装换为电信号，送至8位A/D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再通过数码管显示输出。基于单片机的压力检测装置，选择的单片机是基于AT89S52单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，然后进入A/D转换器将模拟量装换为数字量，这里所采用的A/D转换器为ADC0832，ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨率可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片转换时间仅为32s ，具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性强。 1 大气压检测技术简介 1.1 大气压的概念及其研究意义 地球周围包着一层厚厚的空气，它主要是由氮气、氧气、二氧化碳相关试验、水蒸气和氦、氖、氩等气体混合组成的，通常把这层空气的整体称之为大气。它上疏下密地分布在地球的周围，总厚度达1000千米，所有浸在大气里的物体都要受到大气作用于它的压强，就像浸在水中的物体都要受到水的压强一样。
基于单片机的智能压力检测系统的设计—-毕业论文设计
题目：基于单片机的智能压力检 测系统的设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；
Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;
基于单片机压力检测系统设计
学号： xxxxxxx xx 大学 毕业设计（论文） （xxxx届） 题目基于51单片机的压力检测系统设计 学生 xxxx 学院 xxxxxxxxxxxxxxxx 专业班级 xxxxxxxx 校内指导教师 xxxx 专业技术职务 xxxxxx 校外指导老师专业技术职务 二〇xxx年六月
基于51单片机的压力检测系统设计 摘要：本设计借助压力传感器将压力信号转换成电信号，经过信号放大，使用高精度A/D转换器件，将模拟信号转换成数字信号，再经单片机运算处理转换成LCD液晶可以识别的信息，最后显示输出。初始化后可以重设阈值，系统能够实现手动存储八个以内的数据，并可以查询历史记录，对存储的数据进行统计分析，并且在实时压力检测的过程中，预警电路一直监视系统的运行。 本设计根据压力传感器零点补偿与非线性补偿原理，设计出了测量压力传感器的硬件电路。采用单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。但是由于自身的稳定性其测量结果仍存在误差。本课题设计的压力检测系统具有压力测量、超重报警、压力存储及历史数据查阅和压力值数据的统计分析。该系统的压力检测范围为0-10Kg，测量精度可以达到10g，具有高精度，低成本，易携带的特点。采用LCD12864液晶显示测量结果，比传统压力检测系统的精确度更高和直观性更好。另外，该系统电路简单，成本低，使用寿命长，应用范围广等优点。 关键词：压力传感器；A/D转换器；LCD12864
Design of pressure detection system based on MCU 51 Abstract：Using pressure sensor converts the pressure signal into electrical signal, after amplification, using high precision A/D conversion device that converts analog signals into digital signals in this design, then through single chip microcomputer processing into the information that LCD can identify, at last displaying and outputting information. After initialization the system can reset the threshold, achieve storing within eight data manually, and can query the history records, the the stored data and in the process of real-time pressure detection, early warning circuit has been monitoring the operation of the system. This paper according to the principle of zero compensation and nonlinear compensation for pressure sensor, designing measuring pressure sensor hardware. Single-chip implementation has the characteristics of high precision, strong function. Because of its stability errors still exist in the measurement. The topic functions for pressure detection system are overweight alarm, storage, statistical analysis of historical data access and pressure value. The measurement range of the system is from 0 to 10 kg, measurement accuracy can reach to 10 g. It has the advantage of high precision, low cost, easy to carry. Measurement results display with LCD 12864 , Contrast to the traditional pressure test system, it has higher accuracy and intuitive. In addition, the system circuit is simple, low cost, long service life and wide scope of application. Key words：Pressure sensor; A/D converter; LCD12864
基于单片机的气象监测仪毕业设计
基于单片机的气象监测仪 毕业设计 目录 摘要 (Ⅰ) ABSTRACT (Ⅱ) 绪论 (1) 1 结构设计与方案选择 (2) 1.1 基于Internet的现代传动远程控制系统结构 (2) 1.2 方案选择 (2) 1.2.1 远程通信方案的选择 (2) 1.2.2 变频器与计算机串行通信方案的选择 (2) 2 硬件设计 (3) 2.1 单机控制 (3) 2.1.1 硬件配置 (3) 2.1.2 控制框图 (3) 2.2 多机控制 (3) 2.3 远程控制 (3) …… 结束语 (25) 致谢 (26) 参考文献 (27) 附录1 变频器参数设定程序代码 (28) 附录2 VC程序源代码 (29)
第一章地面自动气象监测仪的现状 目前中国气象局开展的地面气象监测要素包括云、能见度、天气现象、气压、空气温度、空气湿度、风速、风向、降水、雪深、蒸发、辐射、日照、地温、冻土、电线积水和地面状态。能实现仪器自动监测的气象要素有能见度、气压、空气温度湿度、风向、风速、降水、蒸发、辐射、日照和地温，其他气象要素监测只能通过人工观测实现。本研究仅对能实现地面自动气象监测的仪器进行研究。 1.1 国内地面气象监测仪现状 我国地面气象监测仪主要有常规地面人工检测仪器和地面自动气象站两大类。在功能齐全和性能稳定方面，与国际上同类产品基本一致，都能满足气象要素检测的要求，国内研发出的仪器具有明显的价格优势，技术支持和售后服务良好，维护成本低。目前气象系统使用常规地面气象仪器有EN2型测风数据处理仪，SJ1型虹吸式雨量计，DWJ1型自动温度计，DHJ1型自动湿度计，DYJ1自动气压计和最新研制出并投入气象业务使用的自动气象站等。气象仪器的趋势都是往数字化、智能化、集成化发展。 1.1.1 EN2型测风数据处理仪 EN2型测风数据处理仪用于气象台站观测记录地面风，由微型打印机、液晶显示器、键盘、风速风向传感器接口、上位机接口、可选的外接显示器接口、微型处理板和电源等部件组成。 主要特点：1、风速测量范围大，风向测量精度高，尤其适合沿海、高山等高强风地区。2、内部数据存贮器可存贮2个月的气表1内容及2天的风向风速连续数据，即使打印机损坏，数据记录仍可查血。3、具有4个报警风速点。4、增加了大风组报、加密报，可选择打印次数。5、装有串行通讯接口，配有本公司开发的微机专用数据处理软件，仪器使用更方便，操作更直观。 主要功能：1、自动打印整点前十分钟平均风速及最多风向；并在8个整点前6分钟自动打印二分钟平均风速和风向；二十点自动打印全天4次二钟风速合计及平均值；全天24个整点十分钟风速合计及平均值；全天最大风速风向及发生时间；全天极大风速风向及发生时间。2、自动进行4个风速点（自设、20m/s、24m/s、28m/s）的报警，定时自动打印大风组报、加密报。当风速大于报警风速时自动发出报警音响信号，并打印出报警标志、风向风速和时间；当风速小于报警风速的连续时间达到规定值时，打印出报警解除标志及解除时刻的风向风速和时间，并发出音响信号。3、显示和设置时间，显示和设置大风报警风速，显示瞬时风向风速、当前二分钟、十分钟平均风速和最大风向；当天最大风速风向和发生时间，当天的极大风速风向和发生时间，当天整点十分钟平均风速合计。存贮2个月的气表内容及2天的连续风向风速数据。可随时显示2个月内任一天任意整点的风向风速，任一天最大风速风向及发生时间，极大风速风速及发生时间。 4、可将EN-2数据通过接口输入微机，进行实时观测或由计算机处理成日报表、月报表、风向频率玫瑰图、风速频率图、连续曲线等。打印输出的月报表与气表
基于单片机控制的空气质量监测系统设计
基于单片机控制的空气质量监测系统设计 基于单片机控制的空气质量监测系统设计 1. 引言 随着现代工业化和城市化的不断发展，空气质量成为人们越来越关注 的一个问题。糟糕的空气质量会对人们的健康和生活质量产生负面影响。为了实时监测和改善空气质量，开发一种基于单片机控制的空气 质量监测系统成为了一个重要的课题。本文将深入探讨基于单片机控 制的空气质量监测系统的设计方案和实现过程。 2. 设计原理 基于单片机的空气质量监测系统主要由传感器、单片机、显示屏以及 数据存储模块组成。传感器负责测量环境中的关键指标，如PM2.5、PM10浓度、温度、湿度等。单片机则用来处理传感器采集到的数据，并将其显示在屏幕上。数据存储模块可以记录历史数据，以便后续分 析和比较。 3. 传感器选择 在空气质量监测系统中，选择合适的传感器是至关重要的。常见的空 气质量传感器有光学传感器、化学传感器和声学传感器等。考虑到系 统的精确度和稳定性，本设计选择了光学PM2.5和PM10传感器，以
及温湿度传感器。这些传感器具有高精确度、快速响应和长期稳定的 特点。 4. 单片机选择 单片机是空气质量监测系统的核心控制部分。在选择单片机时，需要 考虑其计算能力、接口数量和功耗等因素。本设计选择了一款常用的ARM Cortex-M系列单片机。这款单片机具有高性能和低功耗的优势，可以满足系统的要求。 5. 系统实现 系统的实现包括传感器的连接、数据采集和处理、以及数据显示和存储。在实现过程中，首先需要连接传感器到单片机的相应引脚上，并 根据传感器的规格书来编写对应的驱动程序。接下来，单片机通过读 取传感器的数据，进行数据处理和计算，并将结果显示在连接的显示 屏上。为了方便用户进一步分析和比较数据，系统还需要添加一个存 储模块，将历史数据记录下来。 6. 总结与展望 基于单片机控制的空气质量监测系统设计可以帮助人们了解周围环境 的空气质量状况，并采取相应的措施来改善室内和室外的空气质量。 本文深入探讨了该系统的设计原理和实现过程，并总结了传感器选择、单片机选择以及系统实现的关键步骤。未来，可以进一步完善空气质 量监测系统的功能，如加入空气净化器控制等，以提高用户的生活质
基于单片机的汽车轮胎胎压监测系统的设计与实现
摘要 随着社会经济和科学技术的发展，公路交通已经成为关系国民经济命脉和社会、经济发展的重大系统，但随之而来的交通事故给人的生命安全和经济发展造成了重大损失。爆胎是引起交通事故的主要原因，保持标准的车胎气压行驶是防止爆胎的关键，胎压检测系统(TPMS)是由此应运而生的一项汽车安全防范系统。胎压检测系统主要用于汽车行驶过程中对汽车胎压与温度的实时检测，当出现异常状态时进行报警，从而保障驾乘者的行车安全。本课题研究的目的是开发一种用于机动车辆上的无线胎压检测系统。 本文提出了一种基于无线技术的胎压检测系统方案，给出了系统总体结构框图，阐述了系统硬件电路和各模块软件的设计方法。硬件设计综合运用了检测技术、单片机技术及无线通信技术，其中发射模块能实时检测、处理轮胎的压力和温度参数，并运用无线方式将处理后的数据传输到接收模块；接收模块能校验数据并显示结果，用以告知驾驶员各个轮胎的情况。软件设计包括发射模块和接收模块两部分，具体为发射模块和接收模块的初始化、数据测量及处理，发射及接收程序。 关键词：胎压检测系统；无线通信技术；传感器；射频收发；C语言
ABSTRACT With the socio．economic and science and technology development，road traffic has become the major system of the national economy and the social，economic development，however,traffic accidents following resulted in significant losses about the lives and safety of people and economic development．Puncture is the main cause of traffic accidents，keep driving in standards tire pressure is the key to prevent puncture，Tire pressure detection system(TPMS)which bom as a car security system．Tire pressure monitoring system is mainly used for real-time tire pressure and temperature monitoring in the process of driving to protect the occupants of the driving safety when the abnormal state of alarm．The purpose of this research is to develop a wireless RF transmission tire pressure monitoring system which used in motor vehicle． This paper proposed a wireless technology based on the fire pressure monitoring systems programs，gave the overall system design block diagram and explain the system hardware circuit design and software design of the modules．Hardware circuit mainly uses sensor detection technology,single-chip technology and wireless communication technology,transmitter module can detect，deal with the tire pressure and temperature parameters real—time，and transmitted data processed to the receiver module use the way of wireless．Receiver module cail calibration data and display the result to inform the driver of the situation of all tires．Software design contains transmitter module and receiver module，specific for transmitter module and receiver module initialization，data measurement and processing，send and receive procedures． Key words：tire pressure monitoring system，wireless communication technology sensor,anti-jamming，RF transceiver，C language
基于单片机的数字气压计
摘要 本文介绍基于气压传感器MPX4105的精密数字气压计系统的软、硬件实现方法。利用单片机的数字化，应用于传感器，从而调节气压，实现了气压的自动控制，而且系统操作简单，大大提高了控制的精准度，通过气压传感器MPX4105获得与气压相对的模拟电压值，并经过模数（A/D）转换芯片转换为数字脉冲，通过单片机对此脉冲序列的计数等处理后获得实际的气压值，并通过LCD液晶显示电路显示。阐述了系统的软件设计，以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。总体目标是实现系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。体现出单片机在自动控制方面的的优势，大大减少了人为操作的失误率，保证了人员与设备的安全 关键词：单片机气压传感器自动控制
Abstract This paper introduces the realization method of soft, hardware design system of precision digital pressure sensor based on MPX4105. The use of single-chip digital, applied to the sensor, thereby regulating the pressure, to realize the automatic control of air pressure, and the system has the advantages of simple operation, greatly improving the control accuracy, MPX4105 pressure sensor through the obtained analog voltage and pressure relative value, and through the analog-to-digital (A/D) converter converts the digital pulse, the pulse pressure through the microcontroller a sequence of counts obtained after processing the actual value, and through the LCD display circuit displays. On the system software design, using C language development tools, a detailed design and coding. The overall goal is to achieve system reliability, stability, security and economy. Reflect the single chip computer in automatic control advantages, greatly reducing the human operation error rate, to ensure the safety of personnel and equipment. Keywords:Singlechip baroceptor automata
基于单片机的胎压监测装置设计
基于单片机的胎压监测装置设计作者：张威王宁波陈美玲 来源：《现代信息科技》2022年第02期
摘要：以STC89C51为控制核心，传感器测量汽车的轮胎的气压和温度，并将传感器测得的压力和温度数据通过液晶显示屏显示出来，以此来通知驾驶员，在胎压出现异常时，提前预警。此设计用3个按键来设置轮胎压力温度的限值，来与测得的实时数据进行比较，当设定好压力和温度范围之后，一旦轮胎的实际压力和温度超过设定好的数值时，警报器响起来，警报灯会亮起来，系统中还加了存储器，在系统断电也能很好地保存数据。经过测试，此胎压检测装置能够实现设置，存储，预警的功能。 关键词：胎压监测;温度测试;预警 中图分类号：TP873 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）02-0070-05 Abstract： Taking STC89C51 as the control core， the sensor measures the tire pressure and temperature of the vehicle， and displays the pressure and temperature data measured by the sensor through the LCD screen， so as to inform the driver and give early warning in case of abnormal tire pressure. This design uses three keys to set the temperature limit of tire pressure to compare with the measured real-time data. After setting the pressure and temperature range， once the actual pressure and temperature of tire exceed the set value， the alarm will sound and the alarm light will light up. The system also adds a memorizer to save the data very well when the system is powered off. After testing， the tire pressure detection device can realize the functions of setting， storage and early warning. Keywords： tire pressure monitoring; temperature test; early warning
基于单片机的空气质量检测系统设计-正文
2系统的硬件电路设计 2.1 主控制器电路设计 主控芯片是整个系统的数据处理单元。主控芯片主要负责数据操作、中断响应等各种逻辑指令。主控芯片的工作频率与整个系统设计相关的内部硬件资源是好还是坏，要充分了解资源需求等系统要求，自行选择适合恰当的控制器。否则，选择低性能主控芯片可能会影响整个系统性能，并为设计增加额外的困难。本设计中采用STC89C52单片机最小系统。STC89C52单片机最小系统具有体积小、质量轻、功能强、功耗低、性价比高等特点。在本设计整套系统中起到了信号处理实时控制的作用，可以监测按键和采集传感器的各项参数，同时还能驱动LCD1602液晶显示检测到PM2.5浓度数据。STC89C52单片机最小系统由STC89C52芯片、复位电路、时钟电路及输入/输出端口设备等构成。 STC89C52单片机是美国STC公司开发制造的一种8位微控制芯片，拥有512字节的数据存储空间和8K字节的程序存储空间。共40个引脚，2个优先级设置，3个十六位强大定时/计数器，4个八位并行I/O端口，5个优质中断源。STC89C52单片机的时钟引脚为XTAL1 和XTAL2；控制信号的引脚有RST，ALE，PSEN 和EA；I/O端口有P0，P1，P2和P3。 复位电路主要用于协助单片机来实现启动过程，控制单片机工作的起始状态。在单片机工作过程中，受到外界干扰而出现代码丢失、运行出错或直接死机、停止运行的时候，此时通过复位，单片机内部的烧录代码就会自动重新执行。复位方式一般分为自动复位和手动按键复位，本设计为了编程的简单化，采用了外部手动按键复位的方式。STC89C52单片机的P0脚内无上拉电阻，为开漏输出。所以在本设计中P0脚用作输出端口，需另加上拉电阻以加大输出的驱动能力，本设计采用10K的排阻作为上拉电阻。 时钟电路好比心脏，单片机的工作动力都来源于它。时钟电路其实本质就是一个晶体振荡电路，提供一个正弦波信号作为基准让单片机进行工作，因此单片机的运行速度及处理能力都是由时钟电路决定。XTAL1为反相放大输入端，XTAL2为反向放大输出端。本设计中外接的石英晶体振荡器具有11.0592MHZ的振荡频率。 STC89C52芯片内部结构框图如图2.1所示:
基于单片机的胎压监测设计
摘要 随着时代发展和科技进步汽车已成为了人们常用的且离不开的交通工具。随着汽车数量的增多交通事故发生的数量也越来越多，而其中汽车轮胎压力正常与否成为重要因素。 据汽车工程师学会统计,美国每年由于轮胎欠压以及渗漏造成的有26万左右起交通事故。而在中国这原因也高达有大约70％。所以,对汽车爆胎的监测和解决方法已成为安全驾驶的重要发展方向,而其中确保轮胎有着正常合适的胎压是解决的这个问题的重中之重。目前成熟的汽车压力检测系统有直接式和间接式。 因为直接测量方法可靠方便，所以在本文中我选用了这种方法。另外在文中对多种传感器进行了比较最终确定方案为使用SP12传感器，SP12作为一种数字式汽车专用胎压监测传感器具有优良的性能。为了降低功耗，本文采用了低频唤醒方法。所谓的低频唤醒方法，就是在驾驶室内用MC33690芯片构成了低频信号发射电路，同时我在轮胎内部安装了LC低频信号接收电路，用于接收唤醒信号，从而唤醒单片机。最后，为了提供稳定的电源用于给系统供电，我选用了ABLE（爱博尔）公司的ER2450。 另外因为文中数据大多为通过无线传输，所以我选用NRF24L01射频芯片进行传输信息。而定位问题则是利用频分方法结合跳频接收方式来确定车轮位置。该监测系统的使用范围是100-400千帕,系统精度可以达到1.4千帕。 关键词: 汽车胎压监测 SP12 NRF24L01
Abstract With the development of science technology and economics, car has been important vehicle that people can not been without. However, the increasement of the amount of cars leads to more and more traffic accidents happened. In these, the pressure of tyre is key factor. According to SAE (society of automotive engineers), about 260,000 accidents is caused by the lack of pressure of tyre. And in china, about 70% accidents are caused by tyre burst. So, preventing tyre burst has been an important issue. As far, TPMS is divided into two kinds—directly and indirectly. In this paper, I select the first one for its convenience. In addition, compare of three kinds of sensors is made. At last, SP12 is chosen. As a kind of sensor used specially in car, SP12 has a good character. To lower the power consumption, I choose the mode of awakening by low frequency. MC33690 is used to transfer a signal with a low frequency. And this signal is received by a LC circuit. To support a steady power, ER2450 was used, which is made by ABLE company. The most of information is transferred in the mode of wireless. NRF24L01 is used to transfer pressure. And which tyre can be located because the frequency of transferring in every tyre is different. The range of working is from 100KPa to 400KPa. The precision is 1.4KPa.
基于单片机控制的数字气压计
基于单片机控制的数字气压计 随着科技发展，为了生活使用工具方便和工业发展，气压、温度等常见的参数在工业生产中要求越来越精确，因此，人们发明出来各种高精度的仪器为生产服务。当然，在生产中，高精度气压计是非常重要的。本设计将介绍一种基于STM32F103RCT6单片机控制BMP085传感器的气压计的设计方法。通过软件模拟IIC和单片机的控制以及气压传感器BMP085内部模块的模数转化及处理，得到当前气压值，再通过LCD液晶屏显示。本设计以keilMDK为开发环境,以C语言为开发工具，进行了设计和编程，实现了总体的功能的稳定性，可靠性，实用性。 目录 1 引言 (2) 1.1 课题背景 (2) 1.2 本课题国内外研究现状 (2) 1.3发展趋势 (3) 1.4 本设计意义 (3) 2 总体设计 (4) 2.1 设计思路 (4) 2.2 各模块介绍 (4) 2.2.1 BMP085气压传感器 (4) 2.2.2 stm32f103简介 (7) 2.2.3 IIC简介 (7) 2.2.3 bmp085简介 (8) 2.3 设计流程 (10) 3软件设计 (10) 3.1 主函数 (10) 3.2 bmp085.c文件 (12) 4下载验证 (16) 参考文献 ............................................................................... 错误!未定义书签。
1 引言 1.1 课题背景 随着社会的发展，人们对电压、电流、温度、气压等参数要求越来越高。在电学的手机、PDA、GPS导航器件以及户外装备上和在自动控制应用领域，很多设备都已经采用了微型气压传感器。在单片机的控制下，使这些参数的指标控制以及调节更加方便、节能、灵活。 气压传感器的基本工作原理是依靠不同的环境而产生的不同的气压而获取气压值，根据气象学专家研究表明，在垂直方向，随着高度的增加气压值下降。比如在地面时，每上升100米，气压值就会下降7hPa，当高度在9米之后，高度每上升100米，气压值就会下降5Pa；同样的，随着空气流的变化，气压也随之改变。气压计是利用压敏元件将待测气压直接变换为容易检测、传输的电流或电压信号,然后再经过后续电路处理并进行实时显示的一种设备。其中的核心元件就是气压传感器,它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。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5～6km的高空,高度每增加100m,气压便会降低7hPa ;而当高度进一步增加时,即到9～10km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。 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，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，另外还有华普微电子的HP03系列数字气压传感器