数字气压计设计本科毕业设计

1、本科毕业设计本科毕业设计 题目 数字气压计设计 学生姓名 专业名称 自动化 指导教师 2014 年 5 月 5 日 教学单位 宝鸡文理学院 学生学号 201095034039 编 号 数字气压计设计数字气压计设计 摘摘 要要: :气压计被广泛应用于国防领域、工业领域、医疗领域以及我们日常家庭生活中。 本设计就介绍了一种气压的实时显示设备。它是利用软、硬件基础知识，通过单片机 与气压传感器的结合，使得在液晶显示器上显示出当前大气压值。本文详尽的描述了 基于 mpx4250 气压计的软硬件实现过程,它满足数字气压计采集，控制和数据处理的需 求，可提高系统稳定性和抗干扰能力。同时，由于大量工作由单片

2、机软件来实现，简 化了设计电路，且调整方便，可兼顾指标多，从而大大降低了成本。设计是基于气压 传感器 mpx4250 的精密数字气压计系统。通过气压传感器 mpx4250 获得与大气压相对 应的模拟电压值,并经过电压/频率(v/f)转换模块转换为数字脉冲,通过单片机接收该 脉冲信号，得到单位时间内获得的脉冲数，依据电压与频率的线性关系式计算出所对 应的实际气压值，最后在单片机的控制下由液晶显示电路显示出实际气压值。 关键词：关键词：单片机；气压传感器；v/f 转换器；液晶显示 design of digital barometer abstract barometer is widely us

3、ed in the defense sector, industry, medical fields as well as our daily life.using basic knowledge of hardware and software, and through the combination of scm and pressure sensors, the current atmospheric pressure value is displayed by the lcd.this article describes in detail the hardware and softw

4、are based on mpx4250 barometer realization.it satisfies the digital barometer of acquisition, control and data processing requirements, can improve the system stability and anti-interference ability. at the same time, due to the large amount of work is realized by software,simplifies the design circ

5、uit, convenient adjustment, both indexes, thereby greatly reducing the cost. an accurate digital barometer system is designed based on pressure sensor mpx4250. the system firstly gains the value of analog voltage corresponding to the atmospheric pressure by sensor mpx4250. then the voltage signal is

6、 transferred into digital pulses using voltage/frequency transferring model. a single-chip is utilized in receiving the pulse signal, measuring the number of pulses received per unit interval, and in calculating the actual magnitude of pressure according to the linear relationship between voltage an

7、d frequency. finally, controlled by the single-chip, the actual value of pressure is displayed by the liquid crystal displaying circuit. keywords: mcu；pressure sensor；v/f transferor；lcd 目目 录录 1 1 绪论绪论 .1 1.1 课题背景 .1 1.2 技术概况及发展趋势 .1 1.2.1 传感器的技术性能 .1 1.3 数字气压计系统设计意义 .2 2 2 系统总体设计系统总体设计 .3 2.1 设计整体思想

8、 .3 2.2 系统总体框图 .3 2.3 数据采集模块 .4 2.3.1 数据采集模块的芯片选择 .4 2.3.2 气压传感器 mpx4250 的原理图 .4 2.4 数据转换模块 .5 2.4.1 数据转换芯片选择 .6 2.4.2 数据转换电路部分电路原理图 .6 2.4.3 lm331 的原理.7 2.5 数据处理模块 .8 2.5.1 数据处理模块的芯片选择 .8 2.5.2 单片机部分的原理图 .8 2.5.3 at89c52 引脚及功能.9 2.6 显示模块 .11 2.6.1 显示器 lcd 部分的原理图 .11 2.6.2 lcd1602 原理.12 2.6.3 电源模块的原

9、理图 .13 2.6.4 芯片 78l05 原理 .13 2.7 总体原理图 .15 3 3 软件设计软件设计 .15 3.1 程序流程图 .15 3.2 软件开发语言介绍 .16 4 4 系统调试与仿真系统调试与仿真 .17 4.1 keil-c 介绍.17 4.2 proteus 软件介绍.19 4.3 单片机调试仿真.20 参考文献参考文献 .21 致致 谢谢 .22 附录附录 a a 英文原文英文原文.23 附录附录 b b 中文译文中文译文.26 附录附录 c c 程序代码程序代码.31 1 1.1. 绪论绪论 1.11.1 课题背景课题背景 气压计是一种测量大气压的装置，一般把作用

10、于单位面积上空气柱的重量称为大 气压力，简称气压。气象学研究表明，在空间垂直方向上气压随高度增加而降低，这 种变化的幅度在近表面和高空时又有所不同，近地表时气压随高度增加而降低的幅度 最大，越到高空这种变化越缓慢。气压还会受空气中的气流影响，若空气中有下降气 流，气压会增加；若空气中有上升气流，气压会减小。 本课题要求利用单片机控制实现气压计显示功能，而单片机的接口信号必须是数 字信号，因此想要用单片机获取气压这类非电信号的信息，必须使用气压传感器。气 压传感器的作用是气压信息转换成电流或电压输出，转换后的电流或电压输出常为模 拟信号因此还必须进行 a/d 转换，以满足单片机接口的需要。 1.

11、2技术概况及发展趋势技术概况及发展趋势 基于传感器在本设计中的重要作用，下面介绍一下传感器的技术性能以及发展趋 势。 1.2.11.2.1 传感器的技术性能传感器的技术性能 差动技术：差动技术是传感器中普遍采用的技术。它的应用可显著地减小温度变 化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，抵消了共模误差，减小非线性误差 等。不少传感器由于采用了差动技术，还可使灵敏度增大。 补偿与修正技术：补偿与修正技术在传感器中得到了广泛的应用。这种技术的运 用大致是针对下列两种情况。一种是针对传感器本身特性的，另一种是针对传感器的 工作条件或外界环境的。 对于传感器特性，可以找出误差的变化规律，或者测出其大

12、小和方向，采用适当 的方法加以补偿或修正。 针对传感器工作条件或外界环境进行误差补偿，也是提高传感器精度的有力技术措 施。不少传感器对温度敏感，由于温度变化引起的误差十分可观。为了解决这个问题， 必要时可以控制温度，搞恒温装置，但往往费用太高，或使用现场不允许。而在传感 器内引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响的规律，然后 2 引入温度补偿措施。 屏蔽、隔离与干扰抑制：传感器大都要在现场工作的，现场的条件往往是难以充分 预料的，有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能的。为 了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。 其

13、方法归纳起来有二：一是减小传感器对影响因素的灵敏度；二是降低外界因素对传 感器实际作用的烈度。 对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、 湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、 密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。 稳定性处理：传感器作为长期测量或反复使用的器件，其稳定性显得特别重要， 其重要性甚至胜过精度指标，尤其是对那些很难或无法定期鉴定的场合。 造成传感器性能不稳定的原因是：随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器 的各种材料与元器件性能将发生变化。 为了提高传感器性能的稳定性，应

14、该对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定 性处理。如结构材料的时效处理、冰冷处理、永磁材料的时间老化、温度老化、机械 老化及交流稳磁处理，电气元件的老化筛选等。 1.31.3 数字气压计系统设计意义数字气压计系统设计意义 气压计被广泛应用于国防领域、工业领域、医疗领域以及我们日常家庭生活中。 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。传统气压表(空盒式、弯管式等)精度低、显示单一；本系统 设计的数字气压计采用单片机控制，具有使用方便、精度高、显示简单和灵活性等优

15、 点，而且可以大幅提高被控气压的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。 3 2.2.系统总体设计系统总体设计 2.12.1 设计整体思想设计整体思想 基于 mpx4250 的数字气压计包括软硬件的设计与调试。软件部分通过对 c 语言的 学习和对单片机知识的了解，根据系统的特点编写出单片机程序。硬件部分分为四大 块，包括大气压的非电信号数据的采集、转换、处理以及显示3。通过对设计的了解， 选择适合的器件，画出原理图。 2.22.2 系统总体框图系统总体框图 气压计硬件部分由四部分构成，它们分别是：信息采集模块，数据转换模块，信 息处理模块和数据显示模块。图 1 为系统总框图。 图图 1 1 系统

16、总框图系统总框图 气压传感器 v/f 转换器 电 源 模 块 单片机 液晶显示器 4 2.32.3 数据采集模块数据采集模块 2.3.12.3.1 数据采集模块的芯片选择数据采集模块的芯片选择 气压传感器对于系统至关重要，需要综合实际的需求和各类气压传感器的性能参 数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的气压传感器，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。 绝对气压值对应的既是实际的气压值，显然本设计要实现的数字气压计需要能测 量绝对气压值的气压传感器。 本设计要实现的数字气压计显示的是绝对气压值，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气压

17、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。mpx4250 可以产生与所加气压呈线性关系的 高精度模拟输出电压。 2.3.22.3.2 气压传感器气压传感器 mpx4250mpx4250 的原理的原理 mpx4250 系列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 机技术，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。 它的实物如图 2.3.1 所示。 图图 2.3.1mpx42502.3.1mpx4250 的实物图的实物图 气压传感器 mpx4250 的管脚说明如表 2.1

18、 所示： 5 表表 2.12.1 气压传感器气压传感器 mpx4250mpx4250 的管脚说明的管脚说明 123456 voutgndvsn/sn/sn/s 气压传感器 mpx4250 的特性参数如表 2.2 所示： 表表 2.22.2 气压传感器气压传感器 mpx4250mpx4250 的特性参数的特性参数 2.42.4 数据转换模块数据转换模块 参 数符 号最 小典 型最 大单 位 压力范围pop15-115kpa 供电电压vs4.855.15.35vdc 供电电流lo-7.010madc 最大压力偏置 （085） vs=5.0v vpss0.1350.2040.273vdc 满量程输出

19、 （085） vs=5.0v voff4.7254.7944.863vdc 满量程比例 （085） vs=5.0v vfss4.5214.5904.695vdc 精度 （085） -1.5%vpss 灵敏度v/p-45.9-mv/kpa 响应时间（10%90%）tr-1.0-ms 上升报警时间-20-ms 偏置稳定性-0.5-%vfss 6 2.4.12.4.1 数据转换芯片选择数据转换芯片选择 气压传感器 mpx4250 输出的是模拟电压，因此，必须进行模拟到数字的转换才能 交由单片机处理。关于 a/d 转换，本课题中采用一种电压频率转换电路来实现模拟电 压数字化的处理。 v/f 转换电路由

20、 v/f 器件实现。v/f 器件的作用是将输入电压的幅值转换成频率与 输入电压幅值成正比的脉冲序列，虽然 v/f 器件本身还不能算作量化器，但加上定时 器与计数器以后也可以实现 a/d 转换。v/f 器件的突出特点就是它能够把模拟电压转换 成抗干扰能力强、可以远距离传输并能直接输入到单片机接口的脉冲序列。通过测量 v/f 输出频率，可以实现 a/d 转换功能。 数据的采集与处理广泛地应用在自动化领域中,由于应用的场合不同,对数据采集 与处理所要求的硬件也不相同.在控制过程中,有时要对几个模拟信号进行采集与处理, 这些信号的采集与处理对速度要求不太高,一般采用 ad574 或 adc0809 等

21、芯片组成的 a/d 转换电路来实现信号的采集与模数转换，而 ad574 和 adc0809 等 a/d 转换器价格较 贵，线路复杂,从而提高了产品价格和项目的费用.在本文中,从实际应用出发,给出了 一种应用 v/f 转换器 lm331 芯片组成的 a/d 转换电路，v/f 转换器 lm331 芯片能够把电 压信号转换为频率信号，而且线性度好，通过计算机处理，再把频率信号转换为数字 信号，就完成了 a/d 转换。它与 ad574 等电路相比，具有接线简单，价格低廉，转换 精度高等特点，而且 lm331 芯片在转换过程中不需要软件程序驱动，这与 ad574 等需 要软件程序控制的 a/d 转换电路

22、相比，使用起来方便了许多。 针对电路的实际需求，并考虑到外围电路实现的难易程度和相应的性能指标，选 用芯片 lm331 来实现 a/d 转换。lm331 是一款高精度电压频率转换芯片。 2.4.22.4.2 数据转换电路部分电路原理图数据转换电路部分电路原理图 lm331 构成的 v/f 转换器的电路如图 2.4。其中图中的 7 号引脚 vin 是数据转换模 块的数据输入端，接到上一个数据采集模块的输出端。而 3 号引脚 f0 是数据转换模块 的输出端。 7 图图 2.42.4 数据转换模块原理图数据转换模块原理图 2.4.32.4.3 lm331lm331 的原理的原理 lm331 是性能价

23、格比比较高的集成芯片。它是当前最简单的一种高精度 v/f 转换器、 a/d 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。 其引脚图如图 2.5 所示。 图图 2.52.5 lm331lm331 引脚图引脚图 lm331 各引脚功能说明如下：脚 1 为脉冲电流输出端,内部相当于脉冲恒流源,脉 8 冲宽度与内部单稳态电路相同；脚 2 为输出端脉冲电流幅度调节,rs 越小,输出电流越 大；脚 3 为脉冲电压输出端,oc 门结构,输出脉冲宽度及相位同单稳态,不用时可悬空 或接地；脚 4 为地；脚 5 为单稳态外接定时时间常数 rc ；脚 6 为单稳态触发脉冲输 入端,低于脚 7 电压触发

24、有效,要求输入负脉冲宽度小于单稳态输出脉冲宽度 tw ；脚 7 为比较器基准电压,用于设置输入脉冲的有效触发电平高低；脚 8 为电源 vcc , 正常 工作电压范围为 440v。线性度好, 最大非线性失真小于 0. 01 % , 工作频率低到 0. 1hz 时尚有较好的线性；变换精度高数字分辨率可达 12 位；外接电路简单, 只需接入 几个外部元件就可方便构成 v/ f 或 f/ v 等变换电路,并且容易保证转换精度。 2.52.5 数据处理模块数据处理模块 2.5.12.5.1 数据处理模块的芯片选择数据处理模块的芯片选择 对于 lm331 输出的频率信号要经过单片机的数据处理，通过频率与气

25、压之间的关 系计算出气压值。at89c52 单片机最为核心的部分是中央处理器 cpu，它由运算器和控 制逻辑构成，其中包括若干特殊功能寄存器。at89c52 是一款低电压，高性能 cmos8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（perom）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ram ），器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存储技术 生产， 兼容标准 mcs-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（cpu）和 flash 存 储单元，功能强大 at89c52 单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用 于各种控制领域。本课题中选用 a

26、t89c52 单片机来实现4。 2.5.22.5.2 单片机部分的原理图单片机部分的原理图 单片机部分的原理如图 2.6 所示。 9 图图 2.62.6 单片机部分原理图单片机部分原理图 2.5.32.5.3 at89c52at89c52 引脚及功能引脚及功能 at89c52 的引脚如图 2.7 所示。 图图 2.72.7 单片机引脚图单片机引脚图 p0口： p0 口是一组8 位漏极开路型双向i/o口，也即地址/数据总线复用口。 作为输出口用时,每位能驱动8个ttl逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端 用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数 据总线

27、复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在flash 编程时，p0口接收指令字节， 而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻5。 10 p1 口： p1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向i /o 口，p1 的输出缓冲级可 驱动 4 个ttl逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平， 此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉 低时会输出一个电流（ttl）。flash 编程和程序校验期间，p1 接收低8 位地址。 p2 口：p2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向i/o口，p2 的输出缓冲级可驱 动4 个ttl 逻辑门电路。对端口写“

28、1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此 时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低 时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行 movx dptr 指令）时，p2口送出高8 位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器 （如执行movx ri 指令）时，p2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器区 r2 寄存器 的内容），在整个访问期间不改变。flash 编程或校验时，p2 亦接收高位地址和其它 控制信号。 p3 口： p3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口。p3 口输出缓冲级 可驱动 4 个 ttl 逻辑门电

29、路。对 p3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作 为输入端口。作输入端时，被外部拉低的 p3 口将用上拉电阻输出电流。p3 口除了作为 一般的 i/o 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2.3 所示： 表表 2.32.3 p3p3 口第二功能口第二功能 p3.0rxd串行输入口 p3.1txd串行输出口 p3.2int0外部中断 0 p3.3int1外部中断 1 p3.4t0计数器 0 外部输入 p3.5t1计数器 1 外部输入 p3.6wr外部数据存储器写选通 p3.7rd外部数据存储器读选通 p3 口同时为闪速编程和编程校验接收一些控制信号 rst 复位输入。当振荡器工作

30、时，rst 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单 片机复位。 ale/prog：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址锁存允许）输出 11 脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。即使不访问外部存储器，ale 仍以时钟振荡频率的 l/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是： 每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ale 脉冲。对 flash 存储器编程期间，该引脚 还用于输入编程脉冲 （prog） 。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr）区中的 8eh 单元的 do 位置位，可禁 止 ale 操作。该位置位后，只有一条 movx 和 movc 指令 a

31、le 才会被激活。此外，该 引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ale 无 。 psen：程序储存允许（psen ）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 at89c51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期有两次 psen ，即输 出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有的 psen 信号不出现。 ea vpp 外部访问允许。欲使 cpu 仅访问外部程序存储器（地址为 0000h ffffh） ，ea 端必须保持低电平（接地） 。需注意的是：如果加密位 lb1 被编程，复位 时内部会锁存 ea 端状态。 如 ea 端为高电平 （接 vcc 端） ，cpu 则

32、执行内部程序存 储器中的指令。 flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程允许电源 vpp，当然这必须是该器 件是使用 12v 编程电压 vpp 。 xtal1 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 xtal2 振荡器反相放大器的输出端。 vcc 电源电压 gnd 地 2.62.6 显示模块显示模块 2.6.12.6.1 显示器显示器 lcdlcd 部分的原理图部分的原理图 显示器部分的电路如图 2.8 所示。 12 图图 2.82.8 显示模块原理图显示模块原理图 2.6.22.6.2 lcd1602lcd1602 原理原理 lcd1602 是一种专门用于显示字母、数字、符

33、号等点阵式 lcd，lcd1602 的外围引 脚及作用6： 第 1 脚：vss 为地电源； 第 2 脚：vdd 接 5v 正电源； 第 3 脚：v0 为液晶显示器对比度调整端，接正极电源时对比度最弱，接地电源时 对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影” ，使用时可以通过一个 10k 的电位器调整对 比度； 第 4 脚：rs 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器； 第 5 脚：rw 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 rs 和 rw 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 rs 为低电平，rw 为高电平时可 以读取忙信号，当 rs 为高电平 rw

34、为低电平时可以写入数据； 第 6 脚：e 端为使能端，当 e 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令； 第 7-14 脚： d0d7 为 8 位双向数据线； 第 15-16 脚：空脚。 1602 液晶显示器内部的控制器共有 11 条控制指令，如表 2.4 所示： 序号 指令 rs r/ w d7d6d5d4d3d2d1d0 13 表表 2.42.4 16021602 的内部指令表的内部指令表 2.6.32.6.3 电源模块的原理图电源模块的原理图 电路中的电源部分如图 2.9 所示。其中，3 脚是电源模块输入端接外部+15v 电源。 1 脚为电源模块输出端，输出+5v。 1清显示00000

35、00001 2光标返回000000001* 3 置输入模式 00000001 i/ d s 4显示开/关控制0000001dcb 5 光标或字符移位 000001 s/ c r/ l * 6置功能00001dlnf* 7 置字符发生存贮器地 址 0001 字符发生存贮器地址 8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址 9读忙标志或地址01bf计数器地址 10 写数到 cgram 或 ddram） 10 要写的数据内容 11 从 cgram 或 ddram 读 数 11 读出的数据内容 14 图图 2.92.9 电源模块原理图电源模块原理图 2.6.42.6.4 芯片芯片 78l0578l05

36、原理原理 因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。 在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条 件下不用） 。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。 当制作中需要一个能输出 1.5a 以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路 并联起来，使其最大输出电流为 n 个 1.5a，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电 路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。另外在输出电流上留有一 定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。 三端稳压器实物图如图 2.10 所示。 15 图图 2.102.10 三端稳压器实物三端稳压

37、器实物 引脚说明如表 2.5 所示： 表表 2.52.5 引脚说明引脚说明 123 inputgndoutput 最大额定值如表 2.6 所示。 表表 2.62.6 最大额定值最大额定值 参数符号额定值单位 功耗p0.75w 输入电压vin18v 封装热阻抗ja150（to-92）/w 烙铁焊接温度（10 秒）tlead260 工作温度范围tj0to+125 存储温度tstg-65to+150 静电防护vesd2.7 kv 2.72.7 总体原理图总体原理图 把各个模块连接起来，构成气压计系统原理图，如图 2.11 所示。 16 图图 2.112.11 气压计系统原理图气压计系统原理图 3 3

38、 软件设计软件设计 3.13.1 程序流程图程序流程图 单片机实现数字气压计的程序流程如图 3.1 所示。 开始 设置定时器 0 设置计数器 1 while(1); 17 图图 3.13.1 程序流程图程序流程图 3.23.2 软件开发语言介绍软件开发语言介绍 由于本设计中使用的编程语言是 c 语言。而现在单片机的开发中，c 语言以其方便、 灵活、逻辑性强、易于维护和可移植性好等强大优势，占据了单片机开发的主要地位。 过去，由于单片机 c 语言本身存在的缺陷，加之单片机工程项目本身都不大，c 语言在 单片机中的应用没有被重视。在 c 语言环境下，只需关心程序的逻辑关系，实现细节 则由编译器完成

39、，这为快速开发提供了条件，也大大减小了开发工作量。但同时，实 现细节就不被控制了，这个问题对于经常重视实现细节的单片机，就必须要得到解决。 好在一般的 c 语言编译器都提供嵌入汇编、与汇编互调用和汇编级的代码察看等功能。 所以在这里主要介绍一下 c 语言编程与汇编语言编程相比的优势8。 50ms 定时中断0 50ms 定时中断0 服务子程序 eto=0; count+; tr0=0; tr1=1 flag=1？ tr1=0 ; flag=0; 计算气压值 调用显示函数 18 c 语言编程与汇编语言编程相比的优势： 编程调试灵活方便。因为它是一门高级语言，高级语言的特点就是编程方式灵活， 同时，

40、当前所有的单片机都有相应的 c 语言级别的仿真调试系统，使得它的调试十分 方便。 生成的代码编译效率高。尤其是用于较为复杂的单片机系统，用 c 语言开发更具 明显优势，当前较好的 c 语言编辑系统的编译效率已经基本达到中高级程序人员的开 发水平。 完全模块化。c 语言的基本构成单位是函数，其本身就是模块化的开发方式。程序 的模块化可以最大程度地实现资源共享，十分有利于多人协作，进行大系统项目的开 发。 可移植性好。当对 c 语言程序进行移植时，只需将部分与硬件相关的地方进行适度修 改，如：头文件。完全是算法类的程序无需修改就可以直接从一种单片机移植到另外 一种单片机上。 便于项目维护管理。用

41、c 语言开发的代码便于开发小组计划项目、灵活管理、分 工合作以及后期维护，基本上可以杜绝因开发人员变化而给项目进度或后期维护或升 级所带来的影响，从而保证了整个系统的高品质9。 4 4 系统调试与仿真系统调试与仿真 4.14.1 keil-ckeil-c 介绍介绍 由于设计中用到了 keil-c 软件，所以介绍一下 keil-c 的知识。keil c51 vision2 keilc51 标准 c 编译器提供了 c 语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的 特点。编译器的功能不断增强，使你可以更加贴近 cpu 本身，及其它的衍生产品。c51 已被完全集成到 uvision2 的集成开发环境中，这

42、个集成开发环境包含：编译器，汇编 器，实时操作系统，项目管理器，调试器。uvision2 ide 可为它们提供单一而灵活的 开发环境。c51 v7 版本是目前最高效、灵活的开发平台。它可以支持所有 8051 的衍生 产品，也可以支持所有兼容的仿真器，同时支持其它第三方开发工具。 项目管理 工程(project)是由源文件、开发工具选项以及编程说明三部分组成的。 一个单 一的 uvision2 工程能够产生一个或多个目标程序。产生目标程序的源文件构成“组” 。 开发工具选项可以对应目标，组或单个文件。uvision2 包含一个器件数据库 19 (device database)，可以自动设置汇编

43、器、编译器、连接定位器及调试器选项，来满 足用户充分利用特定微控制器的要求。此数据库包含：片上存储器和外围设备的信息， 扩展数据指针(extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特性。 uvision2 可以为片外存储器产生必要的连接选项：确定起始地址和规模。 集成功能 uvision2 的强大功能有助于用户按期完工。集成源极浏览器利用符号数据库使用 户可以快速浏览源文件。用详细的符号信息来优化用户变数存储器。文件寻找功能： 在特定文件中执行全局文件搜索。工具菜单：允许在 v2 集成开发环境下启动用户功能。 可配置 svcs 接口：提供对版本控制系统的

44、入口。pclint 接口：对应用程序代码进行 深层语法分析。infineon 的 easycase 接口：集成块集代码产生。infineon 的 dave 功 能：协助用户的 cpu 和外部程序。 源代码编辑器 uvision2 编辑器包含了所有用户熟悉的特性。彩色语法显像和文件辩识都对 c 源 代码进行和优化。可以在编辑器内调试程序，它能提供一种自然的调试环境，使你更 快速地检查和修改程序。断点：uvision2 允许用户在编辑时设置程序断点（甚至在源 代码未经编译和汇编之前） 。用户启动 v2 调试器之后，断点即被激活。断点可设置为 条件表达式，变量或存储器访问，断点被触发后，调试器命令或

45、调试功能即可执行。 在属性框中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置。代码覆盖率信息可以让你 区分程序中已执行和未执行的部分。调试函数语言：uvision2 中，你可以编写或使用 类似 c 的数语言进行调试。内部函数；信号函数：模拟产生 cpu 的模拟信号和脉冲信 号。用户函数：扩展指令范围，合并重复动作。变量和存储器用户可以在编辑器中选 中变呈来观察其取值。双层窗口显示，可进行以下调整：当前函数的局部变量。用户 在两个不同 watch 窗口页面上的自定义变量。堆栈调用页面上的调用记录。不同格式 的四个存储区。 c51 编译器 keil c51 编译器在遵循 ansi 标准的同时，为 805

46、1 微控制器系列特别设计。语言 上的扩展能让用户使用应用中的所有资源。第一，存储器和特殊功能寄存器的存储： c51 编译器可以实现对 8051 系列所有资源的操作。sfr 的存取由 sfr 和 sbit 两个关键 字来提供。变量可旋转到任一个地址空间。用关键字还能把变量放入固定的存储 器存储模式（大，中，小）决定了变量的存储类型。连接定位器支持的代码区可达 20 32 个，这就允许用户在原有 64krom 的 8015 基础上扩展程序。在 v2 的编译器和许多 高性能仿真器中，可以支持应用程序的调试；第二， 中断功能：c51 允许用户使用 c 语言编写中断服务程序，快速进、出代码和寄存器区的转

47、换功能使 c 语言中断功能更 加高效。可再入功能是用关键字来定义的。多任务，中断或非中断的代码要求必须具 备可再入功能；第三，灵活的指针：c51 提供了灵活高效的指针。通用指针用 3 个字节 来存储存储器类型及目标地址，可以在 8051 的任意存储区内存取任何变量。特殊指针 在声明的同时已指定了存储器类型，指向某一特定的存储区域。由于地址的存储只需 12 字节，因此，指针存取非常迅速。 测试程序 uvision2 调试器具备所有常规源极调试，符号调试特性以及历史跟踪，代码覆盖， 复杂断点等功能。dde 界面和 shift 语言支持自动程序测试。第一，cpu 和外设模拟装 置 uvision2

48、为 8051 及衍生产品提供了高速 cpu 模拟功能和片上扩展口在对话框内 可直接观察和修改 i/0 值，也可以用预装的 c-like 宏指令书写符号函数来提供动态输 入；第二目标监控器 uvision2 含一个可配置的监控器，可测试目标器件上的软件体。 监控器用 uvision2 的调试器直接工作，可支持代码区。它要求目标系统具备 6 字节堆 栈空间，6kb 的代码 rom 和 256 字节 xdata ram；第三，mcb517/251 启动工具包在开始 一项 8051 工程时，mcb 启动工具会对你有很大帮助。每一个启动工具包括一套 2k 字节 的开发工具和许多可快速运行的举例程序。用户

49、可在检测 8051 性能的同时，查看开发 工具的可行性10。 4.24.2 proteusproteus 软件介绍软件介绍 proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机 cpu 的工作情况， 也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程 序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从 工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种 意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。 proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号 和数字信号。对于单片机硬

50、件电路和软件的调试，proteus 提供了两种方法：一种是系 统总体执行效果，一种是对软件的分步调试以看具体的执行情况。 对于总体执行效果 的调试方法，只需要执行 debug 菜单下的 execute 菜单项或 f12 快捷键启动执行，用 21 debug 菜单下的 pause animation 菜单项或 pause 键暂停系统的运行；或用 debug 菜单 下的 stop animation 菜单项或 shift-break 组合键停止系统的运行。其运行方式也可 以选择工具栏中的相应工具进行。对于软件的分步调试，应先执行 debug 菜单下的 start/restart debugging

51、 菜单项命令，此时可以选择 stepover、step into 和 step out 命令执行程序(可以用快捷键 f10、f11 和 ctrl+f11)，执行的效果是单句执行、进 入子程序执行和跳出子程序执行。在执行了 start / restart debuging 命令后，在 debug 菜单的下面要出现仿真中所涉及到的软件列表和单片机的系统资源等，可供调试 时分析和查看。 运行 proteus 的 isis 程序后，进入该仿真软件的主界面。在工作前，要设置 view 菜单下的捕捉对齐和 system 下的颜色、图形界面大小等项目。通过工具栏中的 p(从库 中选择元件命令)命令，在 pi

52、ck devices 窗口中选择电路所需的元件，放置元件并调 整其相对位置，元件参数设置，元器件间连线，编写程序；在 source 菜单的 definecode generation tools 菜单命令下，选择程序编译的工具、路径、扩展名等项 目；在 source 菜单的 add/removesource files 命令下，加入单片机硬件电路的对应 程序；通过 debug 菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。 4.34.3 单片机调试仿真单片机调试仿真 这里我们采用 proteus 的系统总体执行效果调试方法，调试单片机的供应电源和复位 电路部分。这里单片机时钟工作在 11.0592m

53、hz，电源电路、晶振电路和复位电路是整 个系统正常工作的基础，应首先保证它们的正常工作。 22 参考文献参考文献 1 刘伟. 传感器原理及实用技术 电子工业出版社，2000 2 赵 继文. 传感器与应用电路设计 科学出版社，2006 3 戴佳. 51 单片机 c 语言应用程序设计实例精讲 电子工业出版社，2006 4 刘建清. 从零开始 学单片机技术 国防工业出版社，2006 5 李朝青. 单片机原理及其接 口技术 北京航空航天大学出版社,2002 6 徐爱均. 单片机高级语言 c51 应用程序 设计 电子工业出版社，2004 7 郭惠. protel99se 常用功能与应用实例精讲 电 子工

54、业出版社，2000 8 周兴华. 手把手教你学单片机 c 程序设计 北京航空航天大 学出版社，2004 9 马忠梅. 单片机的 c 语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社， 2006 10 徐爱钧. keil cx51v7.0 单片机高级语言编程与 uvision2 应用实践 电子工 出社 2005 11严天 峰. 单片机应用系统设计与仿真调试 北京航空航天大学出版社，2001 12 赵负图. 新 型传感器集成电路应用手册 人民邮电出版社，2006 13 清源计算机工作室. protel 99 se 原理图与 pcb 及仿真 机械工业出版社，2006 14 曹丙霞. protel99se 原

55、理图与 pcb 设计 电子工业出版社，2000 15 skobelev, o., ed. sensor dynamics. volume 1, pressure sensor dynamics; englishversionedi，1996 16 huang, (jammy) chin-ming. a monolithic ph/pressure/temperature sensor for esophageal studies ，1983 23 致致 谢谢 首先感谢我的导师李雅丽老师!经过半个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声， 通过这次设计，把自己所学的理论知识运用于实践，受益非浅。

56、对单片机有了更深的 认识,对我以后独自处理问题有了很大的帮助。在整个毕业设计过程中，我的指导老师 李雅丽老师一直给予我们很多的关注和指导，勤勉教学，诲人不倦，帮助我们顺利的 完成这次设计任务。李老师不仅为我们提供了实验用的器材条件，还给予我们很多在 做设计方面的经验。在我们遇到困难时，她总能给我们很好的启发，引导我们走向成 功。李老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的 关怀。再次感谢我的导师李雅丽老师。 其次感谢赵凯同学，他们在本次设计中不辞辛苦，多次帮我解答了我毕业设计中的 疑难问题。有了赵凯的帮助，使得本次设计的进行的非常顺利。 最后感谢大学四年来所有的老师和

57、同学们，为我们打下专业知识的基础，正是因 为有了你们的支持、鼓励与帮助。我的毕业设计才能够顺利完成。 24 附录附录 a a 英文原文英文原文 mercurymercury barometerbarometer meteorological station commonly used dynamic slot typemercury barometer and a fixed groove type mercury barometer two. it is the atmospheric pressure using role inmercury on the surface of the s

58、trong, principle andcommunicated with, closed at the top and pumped into amercury column vacuum glass tube produced on thesurface of mercury pressure phase equilibria and made. thethe mercurymercury barometerbarometer dynamic slot type (also known as fortin barometer type) is composed of an inner tu

59、be, outer tube and mercury tank is composed of three parts (see figure), in mercury the upper part of the groove is a ivory needle, needle position is zero scale. each observation must be in accordance with the requirements of groove surface of mercury to ivory point position. installationinstallati

60、on pressure gauge shall be installed less variable, at a temperature sufficient light, airy, without too much pressureindoor air flow. pressure gauge shall be firm, vertically hung on the wall, cement column or solid wood, do not install in the heat source (heating pipe, fire doors and 25 windows, a