數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)

1、 目錄 TOC o 1-5 h z 引言 2課題背景 . 2本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2本課題的研究意義 . 3本課題相關(guān)理論綜述 3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路分析 . 5系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) . 5系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計(jì)思想 6數(shù)據(jù)采集模塊的芯片選擇 6A/D 轉(zhuǎn)換模塊 . 7單片機(jī)控制模塊 8顯示模塊 . 11硬件電路設(shè)計(jì) 13氣壓傳感電路 13單片機(jī)控制電路 . 13A/D轉(zhuǎn)換模塊 14顯示模塊 14系統(tǒng)總體電路圖 15軟件設(shè)計(jì) 164.1用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì) 16 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 程序流程圖 17系統(tǒng)程序 18源程序代碼 1823系

2、統(tǒng)調(diào)試與仿真 KEIL 軟件介紹 23PROTEU軟件介紹23單片機(jī)調(diào)試仿真 24結(jié)束語(yǔ) 參考文獻(xiàn) 2627引言課題背景數(shù)字氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測(cè)氣壓直接變換為容易檢測(cè)、 傳輸?shù)碾娏骰螂妷?信號(hào)，然后再經(jīng)過(guò)后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的一種設(shè)備。其中的核心元件就是氣 壓傳感器，它在監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測(cè)量等方面起著重要作 用。運(yùn)用于氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時(shí)的氣壓變化來(lái)獲取氣壓值的。 相對(duì)比于普通的水銀氣壓計(jì)，有準(zhǔn)確易讀，易攜帶的優(yōu)點(diǎn)。氣象學(xué)研究表明， 在垂直方向上氣壓隨高度增加而降低。 例如在低層，每上升 100m 氣壓便降低10hPa；在56km的高空，

3、高度每增加100m氣壓便會(huì)降低7hPa；而當(dāng) 高度進(jìn)一步增加時(shí)，即到910km的高空之后，高度每增加100m氣壓便會(huì)降低5hPa； 同樣，若空氣中有下降氣流時(shí)，氣壓會(huì)增加；若空氣中有上升氣流時(shí)，作用于空氣柱 底部的氣壓就會(huì)減小。一般把作用于單位面積上空氣柱的重量稱(chēng)為大氣壓力。 數(shù)字氣壓計(jì)大量應(yīng)用在各種工礦企業(yè)，野外作業(yè)，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等等的地方。需求 極為廣泛。本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀常見(jiàn)氣壓計(jì)有液體氣壓計(jì)和盒式氣壓計(jì)。 飛機(jī)上使用的高度計(jì)實(shí)際上是用盒式氣壓 計(jì)改裝成的。常見(jiàn)的液體氣壓計(jì)有水銀氣壓計(jì)和酒精氣壓計(jì) 2 種，這 2 種都是老式的 氣壓計(jì)，體積大，精度低，不方便攜帶且容易壞，當(dāng)今社會(huì)科技

4、高速發(fā)展，各行各業(yè) 不斷出現(xiàn)新技術(shù)新材料，氣壓測(cè)量這塊也是這樣，盒式氣壓計(jì)的出現(xiàn)部分的解決了液 體氣壓計(jì)所無(wú)法解決的缺點(diǎn)，比如體積、方便攜帶等等。人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入 20世紀(jì) 90年 代以后微電子行業(yè)發(fā)展極為迅速， 各種各樣的電子傳感器被發(fā)明且被運(yùn)用到各行各業(yè)， 為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造了極大的便利。數(shù)字氣壓傳感器亦已出現(xiàn)，并大量被運(yùn)用，甚 至現(xiàn)在很多手持設(shè)備中都已經(jīng)加入了氣壓計(jì)功能，比如手機(jī)，GPS等，方便了人們的出行旅游。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)很多公司都推出了其數(shù)字氣壓傳感器，如摩托羅拉公司的 MPX4105 和Intersema公司的MS5534b另外還有華普微電子的HP03系列數(shù)字氣壓傳感器。眾多 數(shù)字氣

5、壓傳感器的出現(xiàn)使得多樣化的數(shù)字化氣壓測(cè)量裝置、用品大量出現(xiàn)，并越來(lái)越 普及，精度也越來(lái)越高。數(shù)字氣壓計(jì)一般不會(huì)只有測(cè)量氣壓一種功能，一般都有其他 的功能，比如測(cè)溫度、指南針、碼表等等的功能。微控制器是將微型計(jì)算機(jī)的主要部分集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。微 控制器誕生于 20 世紀(jì) 70 年代中期，經(jīng)過(guò) 20多年的發(fā)展，其成本越來(lái)越低，而性能越 來(lái)越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無(wú)處不在，遍及各個(gè)領(lǐng)域。例如電機(jī)控制、條碼閱讀器 掃描器、消費(fèi)類(lèi)電子、游戲設(shè)備、電話、 HVAC樓宇安全與門(mén)禁控制、工業(yè)控制與自 動(dòng)化和白色家電 ( 洗衣機(jī)、微波爐 ) 等。本次設(shè)計(jì)也將采用微控制器作為電子氣壓計(jì)的 數(shù)據(jù)采集

6、處理和控制元件。微控制器可從不同方面進(jìn)行分類(lèi)：根據(jù)數(shù)據(jù)總線寬度可分為 8 位、 16 位和 32 位 機(jī)；根據(jù)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為 Harvard結(jié)構(gòu)和Von Neumanr結(jié)構(gòu)；根據(jù)內(nèi)嵌程序存儲(chǔ)器 的類(lèi)別可分為 OTR掩膜、EPROJMEEPROM和閃存Flash ;根據(jù)指令結(jié)構(gòu)又可分為 CISC(ComplexlnstructionSet Computer)和 RISC(ReducedlnstructionSet Computer)微控制器。氣壓傳感器和微電子控制器的結(jié)合，可以創(chuàng)造出很多應(yīng)用，可以說(shuō)只要能有好的 想法，一般都可以實(shí)現(xiàn)，氣壓計(jì)已經(jīng)由以前的只有專(zhuān)業(yè)場(chǎng)合專(zhuān)業(yè)人士才能使用的測(cè)量 器具變

7、成今天的隨處可見(jiàn)，方便使用的電子產(chǎn)品，并集成到眾多的電子產(chǎn)品中，都?xì)w 功于電子行業(yè)技術(shù)發(fā)展和很多有創(chuàng)新精神開(kāi)發(fā)者。本課題的研究意義本課題是要設(shè)計(jì)一個(gè)利用微控制和數(shù)字化氣壓傳感器為核心元件組成的電子氣壓 計(jì)系統(tǒng)。微控制和數(shù)字化氣壓傳感器的結(jié)合可以使得氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)更具靈活性，測(cè)量 精度相對(duì)于液體氣壓計(jì)也有了顯著提高。測(cè)量結(jié)果的顯示也更直觀，并可靈活的加入 超壓、低壓報(bào)警等特殊功能，以滿足某些特定需要。通過(guò)本次設(shè)計(jì)也較好的鍛煉了本人的動(dòng)手能力，為將來(lái)的工作打下了一定的基礎(chǔ)，同 時(shí)可以充分利用課堂所學(xué)知識(shí)進(jìn)行本課題的設(shè)計(jì)，在運(yùn)用這些知識(shí)的過(guò)程中，加深了 對(duì)這些知識(shí)的理解。本課題相關(guān)理論綜述在設(shè)計(jì)電子氣

8、壓計(jì)之前首先要搞清楚氣壓的定義。氣壓是作用在單位面積上的大 氣壓力，即等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。氣壓以百帕（hPa）為單位，取一位小數(shù)。國(guó)際制單位：帕斯卡，簡(jiǎn)稱(chēng)帕，符號(hào)是Pa。常用單位：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。表示氣壓的單位，習(xí)慣上常用水銀柱高度。例如，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于 760 毫米高的水銀柱的重量，它相當(dāng)于一平方厘米面積上承受1.0336 公斤重的大氣壓力。由于各國(guó)所用的重量和長(zhǎng)度單位不同，因而氣壓?jiǎn)挝灰膊唤y(tǒng)一，這不便于對(duì)全球 的氣壓進(jìn)行比較分析。因此，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定用百帕作為氣壓?jiǎn)挝?。?jīng)過(guò)換算：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓二1013百帕（毫巴）1毫米水銀（汞柱）柱高=4/3百帕（毫巴）1

9、個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mn水銀（汞柱）柱高。氣壓產(chǎn)生的原因：從分子動(dòng)理論可知，氣體的壓強(qiáng)是大量分子頻繁地碰撞容器壁而產(chǎn) 生的。單個(gè)分子對(duì)容器壁的碰撞時(shí)間極短，作用是不連續(xù)的，但大量分子頻繁的碰撞 器壁，對(duì)器壁的作用力是持續(xù)的、均勻的，這個(gè)壓力與器壁面積的比值就是壓強(qiáng)大小。影響壓強(qiáng)的因素：氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度 、大氣密度等有關(guān)，一般 隨高度升高按指數(shù)律遞減。氣壓有日變化和年變化。一年之中，冬季比夏季氣壓高。 一天中，氣壓有一個(gè)最高值、一個(gè)最低值，分別出現(xiàn)在 910時(shí)和1516時(shí)，還有一 個(gè)次高值和一個(gè)次低值，分別出現(xiàn)在 2122時(shí)和34時(shí)。氣壓日變化幅度較小，一 般為 0.1 0.4 千

10、帕，并隨緯度增高而減小。氣壓變化與風(fēng)、天氣的好壞等關(guān)系密切， 因而是重要?dú)庀笠蜃印ＭǔＫ玫臍鈮簡(jiǎn)挝挥信?（Pa）、毫米水銀柱高（mmHg）、毫巴 （mb）。它們之間的換算關(guān)系為：100帕=1毫巴3/4毫米水銀柱高。氣象觀測(cè)中常 用的測(cè)量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計(jì)。溫度為0C時(shí)760毫米垂直水銀柱高的壓力 ,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓最先由意大利科學(xué)家 托里拆利 測(cè)出。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路分析基于MPX4115的數(shù)字氣壓計(jì)包括軟硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試。軟件部分通過(guò)對(duì)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)和對(duì)單片機(jī)知識(shí)的了解，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)編寫(xiě)出單片機(jī)程序。硬件部分分為四 大塊，包括非電信號(hào)數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、處理以及顯示

11、：。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的了解，選擇適合的器件，畫(huà)出原理圖。2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)硬件部分由四部分構(gòu)成，它們分別是：信息采集模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，信息處理 模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。采用單片機(jī)主控，通過(guò)壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過(guò)含有單片機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)，將結(jié)果傳送到單片機(jī)控制的主控器，數(shù)據(jù)通過(guò)顯示 器顯示。原理框圖如圖2-1所示。壓力傳感器A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)電源模塊LED顯示器圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)51單片機(jī)數(shù)字氣壓計(jì)系統(tǒng)時(shí)，需要考慮下面4個(gè)方面的內(nèi)容。選擇合適的氣壓傳感器芯片，這要根據(jù)實(shí)際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)來(lái) 決定。選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器件，它的作用是將氣壓傳感器輸出的模擬電流或電壓

12、信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)。設(shè)計(jì)單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器件的接口電路。實(shí)現(xiàn)氣壓信息采集并輸出的軟件設(shè)計(jì)。2.3系統(tǒng)各功能模塊的設(shè)計(jì)思想2.3.1數(shù)據(jù)采集模塊的芯片選擇壓力傳感器對(duì)于系統(tǒng)至關(guān)重要，需要綜合實(shí)際的需求和各類(lèi)壓力傳感器的性能參數(shù) 加以選擇。一般要選用有溫度補(bǔ)償作用的壓力傳感器，因?yàn)闇囟妊a(bǔ)償特性可以克服半 導(dǎo)體壓力傳感器件存在的溫度漂移問(wèn)題。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的數(shù)字氣壓計(jì)顯示的是絕對(duì)氣壓值，同時(shí)為了簡(jiǎn)化電路，提高穩(wěn)定性和 抗干擾能力，要求使用具有溫度補(bǔ)償能力的壓力傳感器。經(jīng)過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用 美國(guó)摩托羅拉公司的集成壓力傳感器。MPX4115可以產(chǎn)生高精度模擬輸出電壓。MPX4115系列壓電電阻傳感

13、器是一個(gè)硅壓力傳感器。這個(gè)傳感器結(jié)合了高級(jí)的微電機(jī)技術(shù)，薄膜鍍金屬。還能為高水準(zhǔn)模擬輸出信號(hào)提供一個(gè)均衡壓力。在OC -85C的溫度下誤差不超過(guò)1.5%，溫度補(bǔ)償是-40C-125C。數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器 MPX4115 構(gòu)成。其中1腳是輸出信號(hào)端，輸出的是與氣壓值相對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)。MPX4115的實(shí)物圖如圖2-2所示。圖2-2 MPX4115的實(shí)物圖2.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換模塊ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。 由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有 很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是

14、使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我 們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 8位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容；5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間；工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32卩$一般功耗僅為 15mW；8P 14P DIP （雙列直插）、PICC多種封裝；商用級(jí)芯片溫寬為0C to +70 C?，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40C to +85CADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬 量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用， 使得芯片的模擬電壓輸入在05V之 間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間

15、僅為 32卩S,據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差， 轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更 加方便。通過(guò) DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS CLK DO DI。但由于DO端與DI端在 通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和 DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并 且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)

16、芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘 輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 2、3個(gè)脈沖下沉 之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)官方資料。如資料所示，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為“ 1”、“0”時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2位數(shù)據(jù)為“ 1”、“1 ”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“ 0”、“ 0”時(shí)，將CH0乍為正輸入端IN+, CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“ 0”、“T時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN- , CH1作為正輸

17、入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個(gè)脈沖 的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO 進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA?隨 后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0 一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATA0隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo) 志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理就可以了，如圖2-3為ADC0832實(shí)物圖。圖2-3 ADC0832實(shí)物圖2.3

18、.3單片機(jī)控制模塊AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫(xiě)的 程序存儲(chǔ)器（PENROM）。和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM ），這種器件采用 ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機(jī) 兼容。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲(chǔ)單元， 有較強(qiáng)的功能的AT89C51單片機(jī)能 夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。如圖 2-4為AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖。Pl Q tFi.i rpi J cPI爭(zhēng)RSTI A： SCO P3 0 - ctxP) py i jtHTlli FA 2 匸 匸(T Pl 4 1*3 S (WW F3 inoi

19、 叭 vXTAL-2 i XIA LI GNDVCC：PO. 0 | AD&I Jl P0.1 4 AD I)P0 2 4 AQ2) :P0.3 fAOl) 陽(yáng) d 4 AD) POP 1AQ5)W 1A0)p&.r iadt) C ArPP A|_EPH3Gi:P5CHf*l.T lAtllPJ 0 P2 1i 、 J P2 0 4At|iRST/VPP 1HXD) P3.0 (TXD) P3 1X7AL2 匚XTAL1 C (INTCl氏衛(wèi) (tNTl P3.3 (TO) P3.4 (Tl) F3 5GIYDVCC Pi,7P1SPi.$P1.4J Pt 3Pt.2I P1.I (AN1)

20、 Pl o (AINC) .1 P3.7AT89C51AT89C2051圖2-4引腳描述VCC :電源電壓GND : 地P0 口：P0 口是一組8位漏極開(kāi)路雙向I/O 口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時(shí)，每一 個(gè)管腳都能夠驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL電路。當(dāng)“ 1被寫(xiě)入P0 口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗 輸入端。P0 口還能夠在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù) 用，并在這時(shí)激活內(nèi)部的上拉電阻。P0 口在閃爍編程時(shí)，P0 口接收指令，在程序校驗(yàn) 時(shí)，輸出指令，需要接電阻。P1 口：P1 口一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。 對(duì)端口寫(xiě)“

21、1,通過(guò)內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電 阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低8位地址。P2 口：P2 口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 電路。對(duì)端口寫(xiě)“ 1,通過(guò)內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。因?yàn)?內(nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容在整個(gè)運(yùn)行期間不變。 閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 口接收高 位地址和其它控制信號(hào)

22、。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部電阻的8位雙向I/O 口，P3 口輸出緩沖故可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。 對(duì)P3 口寫(xiě)如“1時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用電阻輸出電流。P3 口除了作為一般的I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示。表2-1 P3 口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXDP3.1TXDP3.2INTOP3.3INT1P3.4TOP3.5T1P3.6WRP3.7RDP3 口還接收一些用于閃爍存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)震蕩器工作時(shí)，RET引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù) 位。ALE/MG :當(dāng)訪

23、問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。 即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE以時(shí)鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它 可對(duì)輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對(duì)特 殊寄存器區(qū)中的8EH單元的DO位置禁止ALE操作。這個(gè)位置后只有一條 MOVX和 MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被應(yīng)用。此外，這個(gè)引腳會(huì)微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)， 應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效。PSEN:程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器讀 取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器

24、周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。EA/VPP :外部訪問(wèn)允許。欲使中央處理器僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器， EA端必須保持低電平。需要 注意的是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。如EA端為高電 平，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V的 編程允許電壓VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL1 :震蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2 :震蕩器反相放大器的輸出端。2.3.4顯示模塊本設(shè)計(jì)采用四位一體共陰二極管顯示器74SE-MPX4

25、-CC顯示，1234為共陰端，其實(shí)物圖如圖2-5所示。圖 2-5 74SE-MPX4-CC 實(shí)物圖（6）本設(shè)計(jì)采用LED動(dòng)態(tài)掃描顯示，原理如下：（1）P23、P22、P21、P20輸出高電平，關(guān)閉所有數(shù)碼管；（2）顯示個(gè)位一一把要顯示的數(shù)據(jù)送到P10P17, P23送低電平，延時(shí)5豪秒（時(shí)間 不能太長(zhǎng)，否則數(shù)碼管會(huì)閃爍），P23送高電平；（3）顯示十位一一把要顯示的數(shù)據(jù)送到P10P17, P22送低電平，延時(shí)5豪秒（時(shí)間 不能太長(zhǎng)，否則數(shù)碼管會(huì)閃爍） ，P22 送高電平；（4） 顯示百位把要顯示的數(shù)據(jù)送到P10P17, P21送低電平，延時(shí)5豪秒（時(shí)間 不能太長(zhǎng)，否則數(shù)碼管會(huì)閃爍） ， P21

26、 送高電平；（5） 顯示千位把要顯示的數(shù)據(jù)送到P10P17, P20送低電平，延時(shí)5豪秒（時(shí)間 不能太長(zhǎng)，否則數(shù)碼管會(huì)閃爍），P20送高電平。（ 6）以此順序循環(huán)，把它做成子程序，在主循環(huán)中調(diào)用。硬件電路設(shè)計(jì)3.1氣壓傳感電路數(shù)據(jù)采集模塊由壓力傳感器 MPX4115構(gòu)成,電路原理圖如圖3-1所示R.1.51k -.I C2 :D.lklf Jk T：圖3-1 MPX4115原理圖3.2單片機(jī)控制電路單片機(jī)控制模塊采用AT89C5仲片機(jī)，控制原理圖如圖3-2所示U1FTSTk1 2|K2 3n 4PEEMA1.E EAPD.4MAM PQj 加 PC JJtAM PO.軸 D3 RO.百型N P

27、O.SfADSpo.cwicePO.7XAD7P2.O/A0 P2.1/A9 F2 2/AIQ P2 3A11P3 5A13 *P2 7A15P3.yRx&P3.imT1P3.6Mfidl耳S7d24貫453flc!4扣d5733一日33d?打d. 1TOH_UL1臨圖3-2單片機(jī)控制原理圖A/D轉(zhuǎn)換模塊A/D 轉(zhuǎn)換模塊采用A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832原理圖如圖3-3所示COM4TEXTC0N2P2fD U1CHO CH?話VCCCHOCLKCHIDIGNDDOADC0S3275 par?圖3-3 ADC0832原理圖3.4顯示模塊本設(shè)計(jì)采用四位一體共陰二極管顯示器 74SE-MPX4-C顯示

28、，原理圖如圖3-4所示1234匸5$ IASCDEFG DP：a i is aA U2/ USA. U6 :*、同GT才 、耳 NQyNOT -o圖 3-4 74SE-MPX4-CC 原理圖3.5系統(tǒng)總體電路圖本系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的總體電路原理圖如圖3-5所示R9TOiTALi1XTAL2PQOMiHL1MEI1 fnaoz ID3D3口 MX fDA*E.M1ABCD叵巨G DPR0133Tn*X03D1-3sTEraS3Zfl?卄rt：tnALEO7fAD7rznr. h.i 陽(yáng)FJ-aMTD r 3i iT IFJ.irrn rajirri Is aS FJ-Ti-KB-MH汕 F2.AiZ 口P

29、2.SAUFZ.TrA.fi5CLXVI O圖3-5系統(tǒng)總體原理圖軟件設(shè)計(jì)4.1 用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)C 語(yǔ)言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有簡(jiǎn)單的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的處理 功能，具有運(yùn)行速度快、編譯效率高，移植性好和可讀性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 系統(tǒng)便件的直接操作。用 C 語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，可以大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明 顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而開(kāi)發(fā)出大規(guī)模、高性能的應(yīng)用系統(tǒng) 11 。 其優(yōu)勢(shì)如下：（ 1）可以大幅度加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，程序量越大，用 C 語(yǔ)言就越有優(yōu)勢(shì)。（ 2）無(wú)需精通單片機(jī)指令集和具體的硬件， 也能夠編出符合硬件實(shí)際專(zhuān)業(yè)水平的程序。 （3）可以實(shí)

30、現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理、便于開(kāi)發(fā) 小組計(jì)劃任務(wù)、分工合作。源程序的可讀性和可維護(hù)性都很好。（ 4）省去了人工分配單片機(jī)資源的工作， 在匯編語(yǔ)言中要為每一個(gè)子程序分配單片機(jī) 的資源。在使用 C 語(yǔ)言后，只要在代碼中申明一下變量的類(lèi)型，編譯器就會(huì)自動(dòng)分配 相關(guān)資源，根本不需要人工干預(yù)，從而有效地避免了人工分配單片機(jī)資源的差錯(cuò)。 （5）匯編語(yǔ)言的可移植性很差， 而 C 語(yǔ)言只要將一些與硬件相關(guān)的代碼作適當(dāng)?shù)男薷模?就可以方便地移植到其它種類(lèi)的單片機(jī)上。（6）C語(yǔ)言提供auto、static、flash等存儲(chǔ)類(lèi)型，針對(duì)單片機(jī)的程序存儲(chǔ)空間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間及EEPRO空間自

31、動(dòng)為變量合理地分配空間，而且C語(yǔ)言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi) 型，極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性。 C 編譯器能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)程序的現(xiàn) 場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)，并且提供常用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)，供用戶使用。并且C編譯器能自動(dòng)生成一些硬件的初始化代碼。（7）對(duì)于一些復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以通過(guò)移植（或C編譯器提供）的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí) 現(xiàn)。正由于C語(yǔ)言在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的優(yōu)勢(shì)，這次設(shè)計(jì)的所有程序設(shè)計(jì)都將采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。4.2程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖系統(tǒng)總流程圖顯示流程圖主函數(shù)流程圖系統(tǒng)程序4.3.1 源程序代碼#include #include intrins.h#define uint unsigned int#defi

32、ne uchar unsigned charsbit ADCS =P2A0; /ADC0832 chip seclectsbit ADDI =P3A7; /ADC0832 k insbit ADDO =P3A7; /ADC0832 k outsbit ADCLK =P3A6; /ADC0832 clock signal080307208unsigned chardispbitcode8=0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7 f;unsigned chardispcode11=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0

33、x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90,0 xff;unsigned char dispbuf4;uint temp;uchar getdata;void delay_1ms(void)unsigned char x,y;x=3;while(x-)y=40;while(y-);void display(void)char k;for(k=0;k1)&0 x1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;ADDI=1;_nop_();_nop_();dat=0;for(i=0;i8;i+)dat|=ADDO;ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;_n

34、op_();_nop_();dat=1;if(i=7)dat|=ADDO;for(i=0;i8;i+)j=0;j=j|ADDO;ADCLK=1;_nop_();_nop_();ADCLK=0;_nop_();_nop_();j=j7;ndat=ndat|j; if(i=1;ADCS=1;ADCLK=0;ADDO=1;dat=8;dat|=ndat;return(dat); /return ad kvoid main(void)while(1) unsigned int temp;float press; getdata=Adc0832(0); if(14getdata243)int vary=

35、getdata;press=(10.0/23.0)*vary)+9.3;dispbuf3=temp/1000;temp=(int)(press*10);dispbuf2=(temp%1000)/100;dispbuf1=(temp%1000)%100)/10;dispbuf0=(temp%1000)%100)%10;display();系統(tǒng)調(diào)試與仿真本設(shè)計(jì)的仿真軟件主要講述的是 Keil軟件與Proteus軟件的結(jié)合與應(yīng)用。Keil 軟件介紹Keil C51 是美國(guó)Keil Software 公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系 統(tǒng)。與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維

36、護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因 而易學(xué)易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。Keil可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā) 人員可用IDE本身或其它編輯器編輯 C或匯編源文件。然后分別由 C51及A51編譯器 編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ) 。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一 起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)ABS文件由0H51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件, 以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì) 目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試,也可以直接寫(xiě)入程序

37、存儲(chǔ)器中。Keil u Vision2 ADE 是 Keil software 公司的產(chǎn)品,它集項(xiàng)目管理、編譯工具、 代碼編寫(xiě)工具、代碼調(diào)試以及完全仿真于一體,適合個(gè)人開(kāi)發(fā)或人數(shù)少、對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程 的管理還不成熟的開(kāi)發(fā)團(tuán)體。u Vision2 本身自帶項(xiàng)目管理器,其開(kāi)發(fā)流程步驟如下：開(kāi)啟u Vision2，建立工程文件并且從器件數(shù)據(jù)庫(kù)里挑選出項(xiàng)目實(shí)際使用的器件。建立一個(gè)新的源文件，并且把這個(gè)源文件添加到工程中去。為單片機(jī)添加并且設(shè)置啟動(dòng)代碼。設(shè)置硬件相關(guān)的選項(xiàng)。編譯整個(gè)工程并且生成下載到存儲(chǔ)器用的HEX文件。PR0TEUS 軟件介紹Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)

38、CPU 的工作情 況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真 和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而 是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信 號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試， Proteus 提供了兩種方法：一種 是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果， 一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 對(duì)于總體執(zhí)行 效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 exe

39、cute 菜單項(xiàng)或 F12 快捷鍵啟動(dòng)執(zhí) 行，用debug菜單下的pause animation 菜單項(xiàng)或pause鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用debug 菜單下的 stop animation 菜單項(xiàng)或 shift-break 組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方式 也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 debug 菜單下 的 start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令， 此時(shí)可以選擇 stepover 、step into 和 step out命令執(zhí)行程序（可以用快捷鍵F10、F11和ctrl+F11），執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn) 入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。

40、在執(zhí)行了 start / restart debuging命令后，在debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào) 試時(shí)分析和查看。運(yùn)行 proteus 的 ISIS 程序后， 進(jìn)入該仿真軟件的主界面。 在工作前， 要設(shè)置 view 菜單下的捕捉對(duì)齊和system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過(guò)工具欄中的p（從庫(kù)中選擇元件命令 ）命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并 調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫(xiě)程序；在source 菜單的Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的

41、工具、路徑、擴(kuò)展名等 項(xiàng)目；在 source 菜單的 Add/removesource files 命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì) 應(yīng)程序；通過(guò) debug 菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。單片機(jī)調(diào)試仿真本設(shè)計(jì)我采用 proteus 的系統(tǒng)總體執(zhí)行效果調(diào)試方法進(jìn)行調(diào)試。 這里單片機(jī)時(shí)鐘工 作在11.0592MHZ如下圖5-1所示為仿真效果圖。WXTAlKTJOFD.VJVI FD3.iZHl 時(shí).iff*EF斯 ruam聞FZCM FZU# Bzjzxin吒LW2JTA1IALE臨HMZ砂FWF1 1ra vr：aF1Zrj JTTEJ2沖REFl.lT2 *T3M5PJ&TlF1KTP1.Trjf