基于单片机控制的数字气压计的设计

摘 要

本论文中研究了精密数字气压计的实现方法。此设备能够实时显示所测气压值。具体来说，其利用气压传感器得到模拟电压值，并经过V/F变换输进单片机，然后加以处理，最终使气压值实时显示。利用该方法生产出的设备非常便于携带，容易进行操作，具有相对较高的精度，符合设计要求。

论文中主要单片机的发展以及ATMEL的AT89C2051单片机的结构特点和重要引脚的含义，阐述基于AT89C2051的气压计的具体实现，包括相关传感器的使用，V/F转换电路的设计，单片机引脚的使用以及LED显示电路的接入。数字气压计的重要组成部分是压敏元件。压敏元件可以将数字气压计需要测量的气压转化成为一种电流或者是一种电压信号。此时形成的电流或者电压信号具有容易传输、容易检测的特点。之后，经过后续电路处理这种电流或者是电压信号，它就可以显示在数字气压计的屏幕上。这就是数字气压计的电流传输、处理、显示与读数过程。在数字气压计中，气压传感器起着决定性的作用。

数字气压计的设计与实现是一个复杂而繁琐的过程。它的设计需要硬件与软件二者相结合，再经过系统的仿真调试得以实现。本设计的总体目标是将大学三年多所学的专业知识运用到实践当中去。在这次设计中可以实现数字气压计系统的所有特性。

 

关键词：气压计；气压传感器；V/F转换器；单片机

目 录

 

1 引言1

2 基于单片机的数字气压计的发展和应用2

2.1 关于单片机2

2.2 单片机的产生和发展2

2.3 单片机的特点及应用3

2.4 关于气压计4

3 数字气压计的组成与工作原理5

3.1 数字气压计的组成部分及选用5

3.2 数字气压计的分类及特点5

3.3 数字气压计的工作原理6

4 AT89C2051单片机芯片简介7

4.1 引论7

4.2 MCS-51系列单片机基本结构7

4.2.1 中央处理器CPU7

4.2.2 单片机存储器及存储空间8

4.2.3 并性输入/输出接口8

4.3 AT89C2051单片机的引脚说明9

5 系统的方案论证11

5.1 引言11

5.2 方案设计11

5.3 方案阐述与论证12

6 气压传感器部分电路设计13

6.1 概述13

6.2 MPX4100A气压传感器的电路结构13

6.3 MPX4100A气压传感器引脚说明14

7 Ｖ／Ｆ变换电路部分的设计15

7.1 概述15

7.2 V/F变换器的结构及工作原理15

7.2 V/F变换器的设计与计算15

7.4 LM331引脚说明17

8 单片机及LED显示部分电路设计18

8.1 单片机部分设计18

8.2 LED显示电路部分设计18

8.2.1 LED概述18

8.2.2 LED数码显示器的结构及连接方法18

8.2 单片机与LED连接电路19

9 软件实现20

9.1 程序流程20

9.2 程序设定及清单20

结 论23

致 谢24

参考文献25

附  录26