设计基于单片机的气压传感器研制

1、编 号：审定成绩：重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目:基于单片机的气压传感器研制学院名称:通信与信息工程学院学生姓名:专业:电子信息工程班级:学号:指导教师:答辩组负责人:填表时间：2013年6月重庆邮电大学教务处制人们对气压的认识也是人类科学研究的一大进步，人们从很久以前就在研究 大气，并且有人认为有大气压值，直到马徳堡半球实验，真正证明了大气压的存 在。气压的应用也是比较早的，如著名的蒸汽火车头，就是人类应用气压的一个 显著例子。气压计在现实生活中的使用并不是很明显，大部分人在一生中很少其 至没有接触过气压传感器，但是气压传感器在某些工作领域确实是不可或缺的重 要器材，例如国防领

2、域、工业领域、医疗领域以及气象学领域。本设计介绍了一种基于单片机和气压传感芯片MPX4115A的数字式气压传 感器的软、硬件实现方法。通过气压传感芯片MPX4115A获得被测环境中的气 压值并输出相应的模拟电压值，此电压经过以LM331芯片为核心的V/F转换电 路输出相应数字脉冲信号，输入到单片机的计数器。单片机在单位时间内获得该 信号的脉冲数值，计算出脉冲信号的频率。根据电压与频率的线性关系计算出对 应的实际气压值，最后通过液晶显示屏LCD 1062显示出來，并进行了软硬件调 试。【关键词】单片机气压传感芯片液晶显示屏V/F转换芯片ABSTRACTAir pressure is a big

3、step fonvaid for the Human Sciences Research, human being have a long histoiy of study an pressure The Magdeburg henuspheies expeiunental proofed the existence of the an pressure The application of an pressuie is relatively early, such as the steam engme is a notable example of human being applicati

4、on of an pressure Baiometef use in real life is not veiy obvious, most of the people in their lives with little 01 no contact with baiometeL Actually, barometer is an indispensable equipment in certain areas of work, such as the field of national defense, industnal fields, the medical field and the

5、field of meteorology.This design based on nuciocontiollei* STC89C52 and pressure sensor clup MPX4115A, and mtioduced how its software and hardware works. We can get analog output voltage which conesponds to the measured piessuie, by pressure sensoi chip MPX4115A This voltage go tluough the V / F con

6、veilei* circuit unit which based on LM331, output digital pulse signal Jhen input the digital pulse signal to the miciocontiollei- STC89C52 counter Microcontioiler STC89C52 within a unit time obtains the signal pulse values and calculates the frequency of the pulse signal, Calculate the actual press

7、uie value, according to the lmear lelationship between the voltage and fiequency, then display it by LCD 1062【Key words Microcontioiler An pressure sensor chip LCD 1602V / F converter clup前言1第一章 系统总体方案的设计3第一节整体设计思想及系统原理3第二节实现方案3第三节元件选取4一、单片机的选型4二、气压传感器5三、V/F转换芯片6四、显示器6五、三端稳压器7第四节本章小结7第二章硬件系统的设计与实现8第

8、一节单片机电路8一、单片机概述8二、单片机片内结构、引脚及封装8三、89C52单片机引脚功能10四、单片机的复位电路12五、单片机的时钟电路12六、单片机电路图13第二节气压检测电路14一、气压传感器MPX4115A的介绍14二、MPX4115的引脚及功能14三、电压/频率转换器15四、气压检测部分电路图15第三节液晶显示电路16一、液晶显示屏介绍16二、LCD 1602 介绍17三、LCD 1602的控制18四、LCD 1602的电路图19第四节电源电路19一、78L05的介绍19二、78L05 的特点20三、78L05的引脚图20四、电源电路图21第五节总体电路21第六节本章小结22第三章

9、软件系统的设计与实现23第一节软件系统设计的概述23第二节汇编语言和C语言开发单片机的优缺点比较24第三节主要模块程序25一、主程序25二、主要子程序模块27第四节本章小结30第四章系统的调试31第一节硬件模块的测试31一、电源模块的测试31二、气压监测模块的测试32三、单片机及LCD 1602模块33第二节软件部分的测试34第三节本章小结36结论37致谢38参考文献39附录40一、英文原文40二、英文翻译47三、工程设计图纸54四、源程序：55气压是作用在单位面积上的大气压力，即等于单位面积上向上延伸到大气上界的 垂直空气柱的重量。著名的马徳堡半球实验证明了它的存在。气压的国际制单位是帕 斯

10、卡，简称帕，符号是Pao最古老的气压测量方法有水银柱气压计和无液气压计。 但是这两种气压计往往体积比较大不利于携带，还具有对气压测量时无法直观的读出 其大小、不能将气压值送入数字电路进行处理、测量精度差、容易受环境影响的缺点。 所以它们都不能应对二十一世纪这个信息技术高度发展的时代，因此对数字式气压计 的研究和设计有了十分实际的意义。随着微电子制造技术的发展，诞生了数字化、小 型化的气压传感芯片。而单片机的大面积普及应用，更使得我们设计基于单片机的小 型化数字式便携式气压计成为可能。数字式的小型化气压计将使得各个领域对气压的 测量更加方便和直观。在工业领域，气压传动控制是工业中经常用到的一种控

11、制方式，它釆用气压完成 传递能量的过程。因为气压传动控制方式的灵活性和便捷性，气压控制在工业上受到 广泛的重视。气压传动是研究以有压流体为能源介质，来实现各种机械和自动控制的 学科。气压传动利用这种元件来组成所需要的各种控制回路，再由若干回路有机组合 成为完成一定控制功能的传动系统來完成能量的传递、转换和控制。数字式的气压 计能直接接入工业自动控制系统中，对工业生产有很大帮助。地球表面上的风、云、雨、雪等万千气象都跟大气运动有紧密的关系，而造成大 气运动的动力來源就是大气压分布的不平衡和气压分布的经常变化。由于地球表面不 同地方在太阳照射下受热情况不同，各地的空气温度就有较大差别。在同一水平面

12、上, 如果气压分布不均匀，空气就要从高气压地区向低气压地区流动。因此某地区的气压 高，该地区的空气就在水平方向上向周围地区流出。高气压地区上方的空气就要下降。 由于大气压随高度的减小而增大，所以高处空气下降时，它所受到的压强增大，它的 体积减小，温度升高，空气中的凝结物就蒸发消散。所以，高气压中心地区不利于云 雨的形成，常常是晴天。如果某地区的气压低，周围地区的空气就在水平方向上向该 地区流入，结果使该地区的空气上升，上升的空气因所受的压强减小而膨胀，温度降 低，空气中的水汽凝结，所以，低气压中心地区常常是阴雨天。由于气压跟天气有 密切的关系，所以各气象哨所每天都按统一规定的时刻观测当地的大气

13、压，报告给气 象中心，作为天气预报的依据之一。另外，随着改革开放特别是近年来经济的快速发展，越来越多的中国家庭购买了 小轿车，我国正加快步入汽车社会，而轮胎安全是影响汽车安全性能的一个重要因数, 轮胎的爆胎由于其具有不可预测性和不可控制的特点而成为突发性交通事故发生的 重要原因，造成巨大的经济损失和人员伤亡，极大地威胁着汽车的行驶安全。为了保 证汽车安全、平稳地行驶，适当的轮胎充气压力是必须的。在汽车的行驶中，如果胎 压过高则会使得轮胎及轮胎圈容易受到不平地面的冲击而变形，其至会导致爆胎；胎 压过低会导致轮胎不正常磨损、轮胎内部损伤和轮胎温度升高从而导致爆胎。现在, 对行驶中的汽车的胎压进行实

14、时监测越來越受到广大车主的关注。由此可见，气压计 的应用十分宽广，它和我们的生活生产息息相关。本论文共分为四章：第一章，系统的总体方案设计，介绍了本系统的设计思想和原理，给出了系统的 总体方案，选定了方案所用的各个器件。第二章，系统的硬件部分，介绍了所用到的芯片的性能以及使用方法，详细地设 计了各个功能模块的电路图，并给出了系统的总体硬件设计电路图。第三章，软件部分的设计，在系统总体设计方案的框架下，构思了软件部分设计 的流程方案，并绘出流程图；完成了系统的软件部分设计。第四章，系统的调试，测试系统硬件各个功能模块并对遇到的问题进行修改，最 后顺利通过了测试;测试系统的软件部分，对遇到的问题进

15、行修改，通过测试。第一章系统总体方案的设计第一节整体设计思想及系统原理本设计主要的功能是整个电路能够完成测量并显示出被测环境的绝对气压值。设 计系统结构是，需要考虑系统的稳定性、复杂度、整体造价及调试时的难易程度和系 统软件的复杂程度等因数。各个模块之间没有复杂的信号传输，彼此之间的电磁干扰 小，在不同的温度下能正常工作且具有温度补偿能力。本系统以STC89C52单片机 为核心，主要运用了 STC89C52单片机的定时计数器和P0接口及部分P2接口。在 MPX4115A气压传感芯片输出的模拟电压经过以LM331V/F转换芯片为核心的电路 转换成具有一定频率的脉冲信号后，利用STC89C52单片

16、机的定时计数器在单位时间 内获得脉冲数值，经过C语言程序计算出相应的气压值并经过STC89C52单片机的 P0接口输出到LCD 1602液晶显示屏显示出來。LCD 1602液晶显示屏的控制由 STC89C52单片机P2.0、P2.1、P2.2來实现。从而达到课题的功能和要求。本设计达到了实时显示被测环境的绝对压值的功能，具有便于携带、体积小、功 耗低、经济性好、成本较低、良好的环境适应能力和抗干扰能力强和一定温度补偿能 力等特点。本设计充分利用了微机械加工技术和微电子技术的发展成果。随着微机械 加工技术的新兴发展和微电子技术的日益成熟，各种基于MEMS （微型机电系统， Micro Elect

17、ro-Mechanical System）技术的元器件应运而生，他们有着体积小、质量轻、 成本低、功耗低、可靠性和工作效率高的特点，易于实现数字化、小型化和批量生产, 目前己经在各行各业得到广泛的应用。本系统选用的气压传感器是Motorola公司 生产的新型MEMS器件MPX4115A单片集成硅压力传感器。第二节实现方案本设计采用单片机作为主控芯片，通过模拟气压传感芯片采集气压数据输出相应 的模拟电压，该电压经过V/F转换电路得到具有一定频率的数字脉冲信号，该频率与 输入的电压成一定关系，将脉冲信号送入单片机进行处理，将处理的结果送显示器显 示。本设计的工作原理流程图如图1.1所示。模拟电压（

18、对应于气压值）V/F转换单片机处理LCD显示图1.1系统工作原理流程图上面介绍了本设计的工作原理流程图，如图1.2是系统的原理框图。这是系统的 硬件设计的基础，从图中可以看出硬件电路的基本架构。电源电路为其它电路提供工 作电源，气压传感芯片、V/F转换芯片、单片机、LCD显示屏将按图1.1所示的流程 实现系统的功能。气压传感芯片V/F转换芯片单片机LCD显示屏图1.2系统原理框图第三节元件选取一、单片机的选型20世纪80年代以來，单片机的反战非常迅速。就通用单片机而言，世界上一些 著名的计算机厂家己投放市场的产品就有几十个系列，数百个品种。其中有Motorola 公司的6801、6802o此外

19、，还有荷兰的Plulips公司、日本的NEC公司、日立公司， 相继也推出了各自的单片机品种，许多国外公司以MCS-51系列单片机的内核为基 础，推出了与MCS-51系列单片机相兼容的衍生产品。所以，可以供我们选用的单 片机厂商众多，单片机芯片也有很多种，常见的有以下几种： MSP430系列单片机是美国徳州仪器（TI）生产的单片机芯片。此芯片是一 款具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器，其处理能力极强、运算速度快、功 耗超低、片内资源丰富且有方便高效的开发环境。然而，其价格比较昂贵且釆用TPFQ 贴片封装，不利于焊接，需要制作成PCB板，但这将大大增加了成本和开发周期 STC89C52单片

20、机是宏晶科技有限公司生产的单片机芯片。此芯片是一种低 功耗、高性能CMOS 8位微处理器，具有8K在系统可编程Flash存储器、512字节 RAM、32位I/O 口、看门狗定时器、内置4 KBEEPROM、MAX810复位电路等。 ATmegal6单片机是基于增强的RISC结构的低功耗8位CMOS微控制 器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmegai6的数据吞吐率高 达1 MIPS/MHz,从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmegal6有如 下特点:16K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW）, 512字节 EEPROM, 1K字节SRAM

21、, 32个通用I/O 口线，32个通用工作寄存器，用于边界 扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数 器（T/C）,片内/外中断，可编程串行USART,有起始条件检测器的通用串行接口，8路 10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时 器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多的是Intel公司的MCS-51系列单 片机及其增强型、扩展型的衍生机型。乂由于笔者学习过MCS-51系列单片机，而且 考虑到开发难度和成本，本系统选取STC89C52单片机作为处理器。二、气

22、压传感器气压传感器对于数字气压计设计的实现至关重要，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。气压传感器的主要性能参数如下： 测量范围即所能测量的大气压力范围，单位为KPa。 测量精度测量结果（电流或电压）的精度。 温度补偿范围一般要选用具有温度补偿能力的气压传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体 压力敏感器件存在的温度漂移的问题。 测量的是否是绝对气压值绝对气压值对应的即是实际的气压值，显然要实现数字气压计需要测量绝对气压 值的气压传感器。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传感器。经过综合考虑，本系统选用美国

23、摩托罗拉 公司的集成压力传感器芯片MPX4115A作为气压传感器。MPX4115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，薄膜镀金属技术。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0C 85C的温度下误差不超过1.5%,温度补偿是-40C-125C10,oMPX4115A具有温度补偿、稳定性高和抗干扰能力强等特点。而且，可以产生与 所加气压成线性关系的高精度模拟输出电压。具体关系如下：Vout=Vs(0.01059P-0.1528)Enor式中，Vs是工作电压，P是大气压值，Vbut为输出电压。三、V/F转换芯片气压传感器MPX4115A输出的是模拟电压，因此

24、，必须进行AD转换才能交由 单片机处理。本系统采用一种电压/频率(V/F)转换电路來实现模拟电压的数字化处 理。V/F转换电路由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 与输入电压幅值成线性关系的脉冲序列，虽然V/F器件本身还不能算做量化器，但加 上单片机定时器与计数器处理以后也可以实现A/D转换功能。针对电路的实际需要, 并考虑到外围电路实现的难易程度和相应的性能指标，本系统选用国家半导体公司的 芯片LM331來实现A/D转换。LM331是一款高精度电压/频率转换芯片，它具有以 下特点： 最大非线性误差为0.01%o 可单、双电源供电，电压范围为540V。 脉冲输出可兼容

25、任何逻辑形式。 内部具有温度补偿能隙基准电路，因而具有极佳的温度稳定性，最大温漂为 5 Oppni/C o 宽的满量程频率范围:lHz-100KHzo目前，市场上的显示模块种类繁多，功能各异，常见的有以下几种： 带字库的LCD 12864液晶显示屏。LCD12864是一款通用的液晶显示屏，能 够显示大部分常用的汉字及ASCII码，而且能够绘制图片、描点画线、设计出比较理 想的结果。 液晶LCD 1602显示屏，LCD 1602是一款比较通用的字符液晶显示屏，能显 示字符和数字等信息，但不能显示图画，其具有价格低廉、操作方便、功耗低、编程 简单的特点。 LED7段数码显示管，数码管实际上是由七个

26、发光管组成8字形构成的，其 成本低，但只能显示数字和少量字符。液晶显示屏比数码显示管的功耗低，显示也更直观，易于软件编程。考虑到价格因 素以及显示需求，LCD 1602液晶显示屏是最佳的选择（11，o五、三端稳压器由于在本设计中LM331需要+15V的工作电源，但是单片机、MPX4115A和 LCD 1602等其他元件的工作电源为十5V,所以，为了满足整个系统的正常工作的需要, 我们还需要设计专门的电源电路。在这里，笔者选用了摩托罗拉公司生产的三端低电 流线性稳压芯片MC78L05作为十15V电压转+5V电压的芯片。根据数据手册的介绍, 其输入电压范围：2.624V,输出+5V固定电压；其无需

27、外部保护电路，具有内部短 路电路限制和热过载保护功能。第四节本章小结本章主要介绍本系统的设计要求，并选取了符合要求的设计方案，讲解了被选取 方案的设计思想及工作原理。本章还讨论了系统各元件的介绍及选取。本章的工作为 后面的具体实现打下了良好的基础，后面章节都是在这章的总体方案设计的基础上展 开的。所以，这章的工作很重要。第二章硬件系统的设计与实现第一节单片机电路一、单片机概述单片机就是在一块半导体硅片上集成了微处理器（CPU）,存储器（RAM, ROM, EPROM）和各种输入、输出接口（定时器/计数器，并行I/O 口，串行口，AQ转换 器以及脉宽调制器PWM等）的具有一台计算机属性的集成电路

28、芯片。单片机的发展 历史大概可以分为四个阶段。第一阶段（1974年1976年）：单片机诞生的阶段；第 二阶段（1976年1978年）：低性能单片机阶段；第三阶段（1978年一现在）：高性 能单片机阶段；第四阶段（1982年一现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32 位单片机推出阶段。单片机以其卓越的性能、价格低廉、高可靠性，得到了广泛的应 用。在检测控制领域，由于其小巧灵活、低成本、易于产品化，它能方便的组装成各 种智能测控设备及各种智能仪器仪表。在本系统中，就是利用了他的这一特点，來做 气压检测仪表。另外其还广泛应用于工业自动化、消费类电子产品、通信器材、国防 工业等领域，单片机的出现

29、大大的推进了社会智能化的进程二、单片机片内结构、引脚及封装STC89C52和MCS-51系列单片机相似，这里以MCS-51单片机的片内结构來介 绍STC89C52,如图2.1所示。图2.1 MCS-51单片机片内结构图由图可见，单片机内部包含了微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存 储器（ROM/EPROM）、中断系统、定时器、计数器、特殊功能寄存器以及各种借口。 它们通过一条总线连接在一起。1. CPU （微处理器）MCS-51单片机中有1个8位的CPU,与通用的CPU基本相同，同样包括了运 算器和控制放大器两大部分，只是增加了面向控制的处理能力，不仅可处理字节数据, 还可以进行位

30、变量的处理。2 数据存储器（RAM）片内为128B,片外最多可外扩64KB.数据存储器用來存储单片机运行期间的工 作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。3 程序存储器（ROM/EPROM）用來存储程序，8031无此部件；8051为4KBROM； 8751则为4KBEPROM。如 果片内只读存储器的容量不够，则需要用外扩展只读存储器，片外最多可外扩至 64KBo4 中断系统具有5个中断源，2级中断优先权。5 定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式。在单片机的应用中，往 往需要精确的定时，或对外部事件进行技术，因而需要在单片机的内部设置定时器/ 计数器部件。6

31、 串行口1个全双工的串行口，具有4种工作方式。可用來进行串行通信，扩展并行I/O 口，其至与多个单片机相连构成舵机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。7.P1 口、P2 口. P3 口. P0 口为4个并行8位I/O 口。8 特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器共有21个，用于CPU对片内外各功能部件进行管理、控制、监 视。实际上是片内各功能部件的控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的 RAM区【。要掌握单片机因先了解它的引脚及功能。制造工艺为HMOS的单片机采用40只 引脚的双列直插封装（DIP）方式,STC89C52的引脚如图2.2所示。三、89C52单片机引脚功能1. 主电源

32、及时钟引脚此类引脚包括电源引脚Vcc、Vss、时钟引脚XTAL1、XTAL2o Vcc （40脚）：接十5V电源，为单片机芯片提供电能。 Vss （20脚）接地。 XTAL1 （19脚）在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构 成了片内的振荡器，可提供单片机的时钟控制信号。 XTAL2 （18脚）在单片机内部，接至上述振荡器的反向输出端。2. 控制引脚 RSR/ VPD （9脚）：复位信号输入端，高电平有效，当振荡器运行时，在此 引脚加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（REST）。复位后应使此引脚电平保 持为不高于0.5V的低电平，以保证单片机此类引脚包括RESET （即RSR

33、/VPD）、 ALE/PROG、PSEN、EA/VPP,可以提供控制信号，有些具有复用功能。 掉电期间，此引脚可接上备用电源（VPD）,以保持内部RAM中的数据不丢 失。当Vcc下降到低于规定值，而VPD在其规定的电压范围内（5O.5V）时，VPD 就向内部RAM提供备用电源。 ALE/PROG （30脚）：ALE为地址锁存允许信号。当单片机访问外部存储器 时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。即使不 访问外部存储器，ALE端仍有周期性正脉冲输出，其频率为振荡器频率的1/6。但是 每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE 脉

34、冲。ALE端可以驱动8个LSTTL负载。 PSEN （29脚）：程序存储器允许输出控制端。此输出为单片内访问外部程序 存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或取常数）期间，每个机器周期 均PSEN两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号将不会出现。PSEN同样可以驱动8个LSTTL负载。 EA/VPP （31脚）：EA功能为内外程序存储器选择控制端。当EA端保持高 电平时，单片机访问内部程序存储器，但在PC （程序计数器）值超过OFFFH时将自 动转向执行外部程序存储器内的程序U3,o3.输入/输出引脚此类引脚包括POD、Pl 口、P2 口和P3 口。

35、 P0 （P0.0-P0.7）是一个8位三态双向I/O 口，在不访积压处部存储器时，做 通用I/O 口使用，用于传送CPU的输入/输出数据，当访问外部存储器时，此口为地 址总路线低8位及数据总路线分时复用口，可带8个LSTTL负载。 Pl （P1.0P2.7）是一个8位准双向O 口（作为输入时，口锁存器置1）,带 有内部上拉电阻，可带4个LSTTL负载。 P2 （P2.0-P2.7）是一个8位准双向I/O 口，与地址总路线高8位复用，可驱 动4个LSTTL负载。 P3 口功能表，如表2.1所示。表2.1P3 I I的功能表P3 口各个位的第二功能P3 口的位第二功能说明P3.0RXD串行数据接

36、收口P3.1TXD串行数据发射口2.4 所示 1141图2.4单片机外部时钟电路图六、单片机电路图单片机部分电路图如图2.5所示。ULPig)FftiPll( DEX)F1P12FOJPL3P03PL4P0.4PlPOJPUPO (JJ3$33736153J3433Ws331uPM 2（而石）HVIM 4PSDTIl)PHPS.4(H)P3JPJ3(I1)P13EAA.TPMJVIATJ1DI 71223roHC打JInIS19XXVUVXT. /XIAL1VIXCn9REfflT (RMDJPJJO (ixcpn Py”(WXkLEi：PBDG)ienOnfL1L729&9(J2Lu1(1图

37、2.5单片机部分电路图第二节气压检测电路一、气压传感器MPX4115A的介绍随着微机械加工技术的新兴发展和微电子技术的日益成熟，各种基于MEMSC微 型机电系统，Micro Electro-Mechanical System）技术的元器件应运而生，他们有着体 积小、质量轻、成本低、功耗低、可靠性和工作效率高的特点，易于实现数字化、小 型化和批量生产，目前己经在各行各业得到广泛的应用。本系统选用的气压传感器是Motorola公司生产的新型MEMS器件MPX4115A单 片集成硅压力传感器，它集成度高，质量小，尺寸小，具有测量精度高，预热时间段, 响应速度快，长期稳定，可靠性高和过载能力强等优点。

38、MPX4115A的量程为 15KPa115KPa,在-40C125C温度范围内具有温度补偿功能；输出模拟信号，电压 输出为0.2V4.8V,可以满足气压的测量。MPX4115A的工作温度适应条件很宽，工作电压为5V直流电压，工作功率 35mW,它把压感单元、温度补偿单元、雅典放大电路、模拟信号输出单元等集中在 一个芯片上，可以方便使用。二、MPX4115的引脚及功能集成压力传感芯片MPX4115A的引脚分布如图2.6所示。1VOUTGNDVCCNCNCNC23456图2.6 MPX4115A封装及引脚图各引脚功能说明如下：VOUT（1脚）：电压输出脚。GND （2脚）：接地端。NC （4、5、

39、6脚）：空引脚，用于芯片内部连接，悬空不适用。三、电压/频率转换器电压/频率转换器选用国家半导体公司的高精度V/F转换芯片LM331,其引脚分 布如图2.7所示。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。Tlue （6脚）：阈值电压脚。芯片内部的电压比较器会对此引脚上的电压和7脚 Cmplii上的电压作比较。Cmpbi（7脚）：比较器电压输入脚。需要进行V/F转

40、换的电 压经过低通滤波后由此引脚输入。VCC （8脚）：电源脚。可釆用单、双电源供电， 输入电压540V。气压传感和V/F转换电路图如图2.8所示。图2.8气压检测部分电路图第三节液晶显示电路一、液晶显示屏介绍在单片机系统中，输出设备是用来向用户提供信息的，常见的如数码管。但数码 管不仅功耗大、体积大，而且只能用于数字显示，位数也不能太多。液晶显示屏则不 仅功耗小、体积小，显示的信息量也要比数码管大的多，在越來越多的场合，液晶屏 成为了替代数码管的首选设备。单片机系统中用到的液晶屏（简称LCD）有很多类型，但最常用的只有两种， 一种就1602型（即每行可显示16个字符，同时能显示2行）的，另一

41、种是12864 型（即每行可显示128个点，每列可显示64个点）的。一般前一种称为字符型LCD, 后一种称为点阵型LCD,字符型的只能显示ASCII码符号的字形（一般用5x7点阵 來显示一个字符），而点阵型LCD还可以显示图形。LCD 1602的实物外形及显示效 果如图2.9如所示。HOT Display I IChar LCD Test|图2.9 LCD 1602实物图二、LCD 1602 介绍一般來说，绝大多数LCD 1602都是使用日立的HD44780控制芯片或与其兼容的 芯片，所以控制方式都是一样的，只是在一些显示特性及物理特性的具体参数上，以 及某些电气特性上，不同厂家的产品可能会有所差别，使用时可先看下说明，这里就 不一一罗列了, LC