基于AT89S52的数字气压计设计毕业设计
毕业设计
基于AT89S52的数字气压计设计
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。通过气压传感器MPX4105获得与气压相对的模拟电压值，并经过电压/频率（V/F）转换模块转换为数字脉冲，通过单片机对此脉冲序列的计数等处理后获得实际的气压值，并通过数码管显示电路显示。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。
关键词：气压传感器，电压/频率转换，单片机
The Design of Numeral-barometer
Abstract：Introduces a precise numerical barometer system based on MPX4105, giving the achieve-method of soft and hardware Obtain the value of analog voltage according to the air pressure via MPX4105, and convert it into numerical pulse by the
voltage/frequency conversion. Recur to the take count of the pulse-sequence and relevant management by the SCM, an actual air-pressure value is obtained. On the system software design, development tools is C language, a detailed design and coding. The overall objective is to achieve system reliability, stability, security and economy. Key words: Gs pressure transducer，V oltage / frequency conversion，SCM
1引言
1.1课题背景
数字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。相对比于普通的水银气压计，有准确易读，易携带的优点。
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。
数字气压计大量应用在各种工矿企业，野外作业，消费类电子产品等等的地方。需求极为广泛。
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。飞机上使用的高度计实际上是用盒式气压计改装成的。常见的液体气压计有水银气压计和酒精气压计2种，这2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，气压测量这块也是这样，盒式气压计的出现部分的解决了液体气压计所无法解决的缺点，比如体积、方便携带等等。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。众多数字气压传感器的出现使得多样化的数字化气压测量装置、用品大量
出现，并越来越普及，精度也越来越高。数字气压计一般不会只有测量气压一种功能，一般都有其他的功能，比如测温度、指南针、码表等等的功能。
微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器／扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。本次设计也将采用微控制器作为电子气压计的数据采集处理和控制元件。
微控制器可从不同方面进行分类：根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机；根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构；根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROM／EEPROM和闪存Flash；根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer)和RISC(Reduced Instruction Set Computer)微控制器。
气压传感器和微电子控制器的结合，可以创造出很多应用，可以说只要能有好的想法，一般都可以实现，气压计已经由以前的只有专业场合专业人士才能使用的测量器具变成今天的随处可见，方便使用的电子产品，并集成到众多的电子产品中，都归功于电子行业技术发展和很多有创新精神开发者。
1.3本课题的研究意义
本课题是要设计一个利用微控制和数字化气压传感器为核心元件组成的电子气压计系统。微控制和数字化气压传感器的结合可以使得气压计的设计更具灵活性，测量精度相对于液体气压计也有了显著提高。测量结果的显示也更直观，并可灵活的加入超压、低压报警等特殊功能，以满足某些特定需要。
通过本次设计也较好的锻炼了本人的动手能力，为将来的工作打下了一定的基础，同时可以充分利用课堂所学知识进行本课题的设计，在运用这些知识的过程中，加深了对这些知识的理解。由原先的机械记忆变为领会本质。
1.4 本课题相关理论综述
在设计电子气压计之前首先要搞清楚气压的定义。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。气压以百帕（hPa）为单位，取一位小数。国际制单位：帕斯卡，简称帕，符号是Pa。常用单
位：标准大气压。表示气压的单位，习惯上常用水银柱高度。例如，一个标准大气压等于760毫米高的水银柱的重量，它相当于一平方厘米面积上承受1.0336公斤重的大气压力。由于各国所用的重量和长度单位不同，因而气压单位也不统一，这不便于对全球的气压进行比较分析。因此，国际上统一规定用＂百帕＂作为气压单位。经过换算：
一个标准大气压＝1013百帕（毫巴）
1毫米水银(汞柱）柱高＝4/3百帕（毫巴）
1个标准大气压＝760mm水银(汞柱）柱高。
气压产生的原因：从分子动理论可知，气体的压强是大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的。单个分子对容器壁的碰撞时间极短，作用是不连续的，但大量分子频繁的碰撞器壁，对器壁的作用力是持续的、均匀的，这个压力与器壁面积的比值就是压强大小。
影响压强的因素：气压的大小与海拔高度、大气温度、大气密度等有关，一般随高度升高按指数律递减。气压有日变化和年变化。一年之中，冬季比夏季气压高。一天中，气压有一个最高值、一个最低值，分别出现在9～10时和15～16时，还有一个次高值和一个次低值，分别出现在21～22时和3～4时。气压日变化幅度较小，一般为0.1～0.4千帕，并随纬度增高而减小。气压变化与风、天气的好坏等关系密切，因而是重要气象因子。通常所用的气压单位有帕(Pa)、毫米水银柱高(mm·Hg)、毫巴(mb)。它们之间的换算关系为：100帕＝1毫巴≈3／4毫米水银柱高。气象观测中常用的测量气压的仪器有水银气压表、空盒气压表、气压计。温度为0℃时760毫米垂直水银柱高的压力,标准大气压最先由意大利科学家托里拆利测出。
2系统总体设计
2.1 设计思路分析
（1） 设计方案一：
采用单片机主控，通过压力传感器、A/D 转换采集数据信息，经过含有单片机的检测系统检测，将结果传送到单片机控制的主控器，数据通过显示器显示。原理框图如图2.1所示。
图2.1 方案一原理图
（2） 设计方案二：
采用集成的单片机主控，通过压力传感器将气压信号送入带A/D 转换的单片机中，以及在相关模拟分立元件的辅助下进行A/D 转换以及其它的数据处理，将处理的结果送显示部分进行显示。原理框图如图2.2所示。
图2.2 方案二原理图
综上所述，方案一电路虽然与方案二类似，都较方案一调整方便、可兼顾的指标多，但方案一利用PC 机平台实现软件操作，在操作运行复杂，并且性价较底，因为耗费较大，所以在实际应用中一般不用，所以我们选择第二种方案。
设计51单片机数字气压计系统时，需要考虑下面4个方面的内容。
压力传感器 A/D 转换单片机控制的主控制器 显示器
总线 单片机控制的检测系统 气
压
传
感
器 显示器 微 处 理 器 89C52
①选择合适的气压传感器芯片，这要根据实际需要以及各种气压传感器的性能参数来决定。
②选择合适的A/D转换器件，它的作用是将气压传感器输出的模拟电流或电压信号转换为数字信号。
③设计单片机和A/D转换器件的接口电路。
④实现气压信息采集并输出的软件设计。
2.2 系统总体结构
本系统的总体结构框图如图2.3所示。
基于单片机的
数字气压计设计
初始化模块A/D转换模块数据处理模块显示模块
图2.3 单片机数字气压计系统结构框图
由图2.3可知，整个系统的工作流程如下。
测量时被测气压由气压传感器转换为模拟的电压输出，此输出信号不能直接交由单片机处理。因此，需要经过V/F转换模块把气压传感器输出的模拟电压信号转换为数字脉冲（其频率随输入电压呈线性变化）。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，最后通过数码管显示电路显示给用户。
2.3系统各功能模块的设计思想
通过对单片机各个端口的设置，以及定时器工作方式和串行口工作方式的选择，并对定时器和串行口进行初始化用以实现对单片机和各个功能模块芯片之间通讯联络的设定。在主程序模块中我们关键是使单片机初始化，以及分配地址空间交代程序中各个变量等。其中最为关键的是连接子程序的各个功能模块。
2.3.1 A/D转换模块
单片机接受传感器的电压值为模拟信号，它要和A/D转换模块的锯齿波发生装
置发送过来的标准模拟信号相比较，即通过P1.0和P1.1引脚进行比较，同时开发定时器0，当待测模拟信号超过标准模拟信号时，P3.6引脚信号将会发生变化，此时的定时器0的值通过量纲转化就得到了相应的数字信号。
2.3.2 数据处理模块
数据处理模块主要是对A/D转换模块的数据进行多次采集，并且对采集的数据进行处理，此处理过程主要是对采集的数据进行初值定义以及相应的移位处理，并且把处理好的数据送入相应的缓冲区，为后面的显示模块作好准备。
2.3.3 显示模块
用单片机芯片AT89C52的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口接数码管的a－h端，8位数码管的S1－S5通过AT89C52的P2.0－P2.4端口来控制选通每个数码管的位选端。
在数据的显示模块中，我们采用的是LED动态显示的方式。其具体的实现过程在上述设计思想中详细说明。7段数码管选用共阳连接方式，通过端口输出编码后的段码，对应笔画为“高电平“时点亮。
2.4气压传感器的选择
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[7]。经过综合考虑，我们选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器芯片MPX4105作为气压传感器。MPX4105可以产生于所加气压呈线性关系的高精度模拟输出电压，它具有以下特点：
·供电范围：4.85~5.35V，典型值为5.1V。
·测量范围：15~105kPa。
·工作温度范围：0~85℃。
·温度补偿范围：-40~+125℃。
·测量精度为±1.7%VFSS。
·最低气压对应的输出电压VOFF为0.184~0.428V，典型值为0.306V；最高气压对应的输出电压VOFF为4.804~4.988V，典型值为4.896V；满刻度输出电压间距VFSS的典型值为4.590V。
·理想的微处理器接口。
2.5 A/D转换器件的选择
气压传感器MPX4105输出的是模拟电压，因此，必须进行A/D转换才能交由单片机处理。关于A/D转换，其模块的特点是：转换分辨率为10位，最多含8个输入通道和一个内部温度传感器。我采用一种电压/频率（V/F）转换电路来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正比的脉冲序列，虽然V/F器件本身还不能算做量化器，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、可远距离传送并能直接输入单片机接口的脉冲序列。通过测试V/F的输出频率。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，我选用国家半导体公司的芯片LM331来实现A/D转换。LM331是一款高精度电压/频率转换芯片，它具有以下特点：
·最大非线性误差为0.01%。
·可单、双电源供电，电压范围为5~40V。
·脉冲输出可兼容任何逻辑形式。
·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
±50ppm/℃。
·宽的满量程频率范围：1Hz~100KHz。
2.6 三端稳压器
本设计中的LM331工作电源采用+15V，但是单片机、MPX4105等其他芯片需要+5V 供电，因此还需要设计专门的供电电路以满足整个系统的电源需求。选用摩托罗拉公司的三端低电流线性稳压芯片MC78L05作为电源电路。其输入电压范围：2.6~24V，输出+5V 固定电压；具有内部短路电路限制和热过载保护功能，无需外部元器件。
2.7 数码管显示
2.7.1 数码管静态显示
当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，这种显示方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度且字符不闪烁，当显示器位数较少时，采用静态显示的方法是合适的。
2.7.2数码管动态显示
一位一位地轮流点亮显示器各个位，对于显示器的某一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。若显示器的位数不大于8，则控制显示器公共极电位只需一个I/O口，控制显示器的各位所显示的字型也只需一个8位口。
单个LED是由７段发光二极管构成的显示单元。有10个引脚，对应于７个段、1个小数点和2个公共端[9]。本设计中需要用5个LED组成显示单元，共阴极接法，所以我们采用数码管动态显示。
2.8 系统配置
我们以AT89C52单片机为整个系统的核心，通过气压传感器对气压信号的采集、控制、放大等处理完成气压参数的自动获取，以及进行数字显示等等。在此过程中需要利用AT89C52单片机内部的定时器对其进行度量，再使用软件模块对其进行处理，即得到了A/D转换的结果。进行多次A/D转换后，我们就可以采集到一脉冲序列的数据，对这些数据进行适当的处理，最后通过数码管显示电路显示给用户，进而达到了我们对整个系统设计的基本要求。
3硬件电路设计
经过之前的分析,单片机系统中的数码管显示电路，它通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，是将采集到得气压值通过数码管显示的电路。
硬件电路离不开功能性器件，因此首先来看看本数字胎压计所采用的主要器件。
3.1单片机电路部分
3.1.1 主要芯片介绍
89C52单片机
89C52单片机的40条引脚按功能来分，可以分为3部分，电源及时钟引脚、控制引脚和输入/输出引脚。如下图3.1所示：
图3.1 单片机引脚图
89C52单片机引脚功能
主电源及时钟引脚
此类引脚包括电源引脚Vcc、Vss、时钟引脚XTAL1、XTAL2。
（1）Vcc（40脚）：接+5V电源，为单片机芯片提供电能。
（2）Vss（20脚）接地。
（3）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。
（4）XTAL2（18脚）在单片机内部，接至上述振荡器的反向输出端。
控制引脚
此类引脚包括RESET（即RSR/VPD）、ALE/PROG、PSEN、EA/VPP，可以提供控制信号，有些具有复用功能。
（1）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，以保证单片机正常工作。
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（5±0.5V）时，VPD就向内部RAM提供备用电源。
（2）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脉冲。ALE端可以驱动8个LSTTL负载。
（3）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。
（4）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0FFFH时将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
输入/输出引脚
此类引脚包括P0口、P1口、P2口和P3口。
（1）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。
（2）P1（P1.0~P2.7）是一个8位准双向I/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。
（3）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。
（4）P3口功能表，如下表3.1所示。
表3.1 P3口功能表
P3口各个位的第二功能
P3口的位第二功能说明
P3.0 RXD 串行数据接收口
P3.1 TXD 串行数据发射口
P3.2 INT0 外部中断0输入
P3.3 INT1 外部中断1输入
P3.4 T0 计数器0计数输入
P3.5 T1 计数器1计数输入
P3.6 WR 外部RAM写信号
P3.7 RD 外部RAM读信号
3.2 气压传感和V/F转换电路部分
MPX4105压力传感芯片
气压传感器选用摩托罗拉公司生产地集成压力传感芯片MPX4105，其引脚分布如图3.2所示。
?MPX4250
图3.2 MPX4105引脚分布图
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、6脚）：空引脚，用于芯片内部连接，悬空不适用。
LM331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3.3所示。
图3.3 ADC0832引脚分布图
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。
Thre （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CmpIn 上的电压作比较。
? ADC0832 1 2 3 4 7 6 6 5 CO
RefC
FO VCC CmpIn Thre
CmpIn(7脚)：比较器电压输入脚。需要进行V/F转换的电压经过低通滤波后由此引脚输入。
VCC（8脚）：电源脚。可采用单、双电源供电，输入电压5~40V。
MC78L05电源电路
由于数字胎压计采用的是+15V电源供电，LM331工作于+15V，但是单片机、MPX4105等其他芯片需要+5V供电，因此还需要设计专门的供电电路以满足整个系统的电源需求。电源电路选用摩托罗拉公司的三端低电流线性稳压芯片MC78L05。MC78L05具有以下特点：
输入电压范围：2.6~24V，输出+5V固定电压；
具有内部短路电路限制和热过载保护功能；
无须外部器件。
其引脚分布如图3.3所示。
各引脚功能说明如下：
Vout(1脚)：+5V固定电压输出脚。
GND(2脚)：接地端。
Vin(3脚)：电压输入脚，可输入的电压范围为2.6~24V。
?
MC78L05
1 2 3
V out GND Vin
图3.4 MC78L05引脚分布图
数字胎压计的硬件电路可分为4个部分：气压传感器、V/F转换电路、单片机电路和电源电路。
气压传感和V/F转换电路的原理图如图3.5所示。
图3.5 基于MPX4105的数字胎压计系统气压传感及V/F 转换电路原理图
图3.5中，U3为气压传感芯片MPX4105，它工作于+5V 电压，将被测电压转换为输出电压（对应图中网络标号为Vin ），送至V/F 转换电路。电阻R5和电容C7构成典型的去耦合滤波电路。
U2为V/F 转换芯片LM331，它工作于+15V 电压，此电路的设计可参考LM331的芯片资料。在此电路中，电压Vin 和输出脉冲FO 的频率fo 的转换关系满足公式
（1）。
Fo=Kvin (1) 其中， K=RtCt
R Rs L 109.21??, Rs=R2+R3 （2） 电路中，Rt 、Ct 和RL 的典型值分别为6.8k ?、0.01pf 和100k ?，Rs 由一个定值电阻R2和一个可变电路R3串联组成，其中，R2为22k ?，R3的最大阻值为12k ?，通过可变电阻R3调节Rs 的阻值可以实现对电路转换增益的调整。
气压的变化引起Vin 的变化，而Vin 在满刻度输出电压间距V FSS 内变化，V FSS 典型值为4.590V ，所以Vin 变化范围很小，那么根据fo=KVin 的关系式，必须增
大K值，才能提高测量的精度。fo通过单片机的定时/计数器1的计数测得，该计数器的计数范围为0~65536，500ms计数频率1次。因此，K值的选取还要考虑到计数器的计数范围。综合考虑之后，将K值设为2000，这样代入式（2）计算，可知R3的阻值应调节到6.424k?。
图3.5中，Cin和Rin构成低通滤波器，滤除输入电压信号中的干扰脉冲。其
的取容值为1fμ的漏极电流小的电容。中，Cin取0.1fμ，Rin取100k?，C
L
3.3 胎压计电源与单片机电路部分
数字胎压计的设计的电源与单片机电路原理图如图3.6所示。
图3.6 基于MPX4250的数字胎压计系统设计及单片机电路原理图图3.6中，U4为电源转换芯片MC78L05，它将+15V电压转换为+5V电压，提供单片机和气压传感芯片使用。U1为单片机芯片AT89C52，工作于11.592MHz时钟，它的P3.5脚（定时/计数器1外部脉冲输入端）和FO相连，对脉冲序列计数，以获取频率信息，从而转换为气压值。U1的P0口和P2口是和数码管显示电路的接口，其中，P0口味8位段码，P2口提供5位位码（5位7段数码管显示），数字显
示电路是许多数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图3.7所示。
图3.7 数字显示电路组成方块图
数码的显示方式一般有三种：第一种是字型重叠式；第二种是分段式；第三种是点阵式。目前以分段式应用最为普遍，主要器件是七段发光二极管（LED）显示器。它可分为两种，一是共阳极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上），另一是共阴极显示器（发光二极管的阳极都接在一个公共点上，使用时公共点接地）。
最后给出该课题设计的完整原理图，如下图3.8所示：
图3.8 电路完整原理图
3.4 pcb制作
经过前面的努力，数字胎压计硬件电路的设计在本人及同组人的共同努力下已
经完成， PROTEL99SE是一个全32位的电路板设计软件，使用该软件可以容易地设计电路原理图、画元件图、设计电路板图、画元件封装图和电路仿真。
在这里主要用它来绘制电路原理图和生成印制电路板。下面简要说明一下我们上面用PROTEL画好的电路原理图的设计步骤如下：
（1）设置原理图设计环境。其中，工作环境设置是使用Design/Options和Tool和Preferences菜单进行的，画原理图环境的设置主要包括图纸大小、捕捉栅格、电气栅格、模板设置等。
（2）放置元件，将电气和电子元件放置在图纸上。
（3）原理图布线。元件一旦放置在原理图上，不需要用导线将元件连接起来，连接时一定要符合电气规则。
（4）编辑和调整。编辑元件的属性。包括元件名、参数、封装图等。调整元件和导线的位置等操作。
（5）检查原理图。使用电气规则功能(ERC)检查原理图的连接是否合理和正确。给出检查报告，若有错误则要根据错误进行改正。
（6）生成网络表。所谓网络表就是元件名、封装、参数及元件之间的连接表，通过该表可以确认各个元件和它们之间的关系。
（7）打印原理图。
对电路板的设计主要分为以下几个步骤；
（1）使用原理图编辑器设计原理图，进行电气检查(ERC)并生成原理图的网络表。
（2）进入电路板(PCB)环境，使用电路向导确定电路板的层数、尺寸等电路板参数。
（3）使用Design/Netlist菜单，调入网络表。
（4）布置元件，就是将元件合理地分布在电路板上。自动布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己满意为止。
（5）完成修饰等工作，完成整个电路板的设计。
4软件设计
就该设计的单片机而言，它的输入信号是具有一定频率的脉冲序列，通过单片
机内部的计数器可以获得此脉冲序列的频率，此频率对应于某个气压值，如何将频率换算成该气压值是软件设计首先需要考虑的问题。
4.1用C语言开发单片机的优势
C语言是一种编译型的结构化程序设计语言，具有简单的语法结构和强大的处理功能，具有运行速度快、编译效率高，移植性好和可读性强等多种优点，可以实现对系统便件的直接操作。用C语言来编写目标系统软件，可以大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而开发出大规模、高性能的应用系统[11]。其优势如下：
（1）可以大幅度加快开发进度，程序量越大，用C语言就越有优势。
（2）无需精通单片机指令集和具体的硬件，也能够编出符合硬件实际专业水平的程序。
（3）可以实现软件的结构化编程，使得软件的逻辑结构变得清晰、有条理、便于开发小组计划任务、分工合作。源程序的可读性和可维护性都很好。
（4）省去了人工分配单片机资源的工作，在汇编语言中要为每一个子程序分配单片机的资源。在使用C语言后，只要在代码中申明一下变量的类型，编译器就会自动分配相关资源，根本不需要人工干预，从而有效地避免了人工分配单片机资源的差错。
（5）汇编语言的可移植性很差，而C语言只要将一些与硬件相关的代码作适当的修改，就可以方便地移植到其它种类的单片机上。
（6）C语言提供auto、static、flash等存储类型，针对单片机的程序存储空间、数据存储空间及EEPROM空间自动为变量合理地分配空间，而且C语言提供复杂的数据类型，极大地增强了程序处理能力和灵活性。C编译器能够自动实现中断服务程序的现场保护和恢复，并且提供常用的标准函数库，供用户使用。并且C 编译器能自动生成一些硬件的初始化代码。
（7）对于一些复杂系统的开发，可以通过移植(或C编译器提供)的实时操作系统来实现。
正由于C语言在系统开发中的优势，这次设计的所有程序设计都将采用C语言编写。
4.2 如何由频率计算出气压值
信号每一步的变换过程如下：
第一步，被测气压经过气压传感器MPX4105转换成电压输出，根据MPX4105的芯片资料可知，输出电压VOUT 和大气压P 的关系如下
VOUT=VCC ?(0.01P-0.09) （3）
这里VCC 为+5V ，因此可得：
VOUT=5?(0.01P-0.09) （4）
第二步，MPX4105的输出电压VOUT 作为输入电压Vin ，经过V/F 转换电路转变为具有对应频率fo 的脉冲序列FO 。Vin 和FO 的这种对应关系如上一节的式（1）所示。
综合式（1）和式（4），根据VOUT=Vin,可得： P=01
.009.05+K fo =K fo 20+9 （5） 式（5）中，fo 的单位为Hz ，P 的单位为kPa ，K 为V/F 转换增益，设计中K 值为2000。在软件中，根据式（5）编程计算得到气压值P 。
程序设定如下：T0为定时器，基本的定时时基50ms 。T1为计数器运用内部中断0可保证T0定时满500ms 后就读取此时计数器的值以计算气压值，使T0、T1均工作于方式1并在P0口送字型码，同时可用P2.0—P2.4提供片选码。
4.3程序流程图
单片机实现数字气压计的程序流程如图4.1所示。
单片机课程设计报告——智能数字频率计汇总
单片机原理课程设计报告题目：智能数字频率计设计 专业：信息工程 班级：信息111 学号：*** 姓名：*** 指导教师：*** 北京工商大学计算机与信息工程学院
1、设计目的 （1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念； （2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。 （3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用： 包括放大器、滤波器、比较器、计数和显示电路等。 （4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。 2、设计要求 （1）基本要求 设计指标： 1.频率测量：0～250KHz； 2.周期测量：4mS～10S； 3.闸门时间：0.1S，1S； 4.测量分辨率：5位/0.1S，6位/1S； 5.用图形液晶显示状态、单位等。 充分利用单片机软、硬件资源,在其控制和管理下,完成数据的采集、处理和显示等工作,实现频率、周期的等精度测量方案。在方案设计中,要充分估计各种误差的影响,以获得较高的测量精度。 （2）扩展要求 用语音装置来实现频率、周期报数。 （3）误差测试 调试无误后，可用数字示波器与其进行比对，记录测量结果，进行误差分析。 （4）实际完成的要求及效果 1.测量范围：0.1Hz～4MHz，周期、频率测量可调； 2.闸门时间：0.05s～10s可调； 3.测量分辨率：5位/0.01S，6位/0.1S； 4.用图形液晶显示状态、单位（Hz/KHz/MHz）等。 3、硬件电路设计 （1）总体设计思路
本次设计的智能数字频率计可测量矩形波、锯齿波、三角波、方波等信号的频率。系统共设计包括五大模块: 主芯片控制模块、整形模块、分频模块、档位选择模块、和显示模块。设计的总的思想是以AT89S52单片机为核心，将被测信号送到以LM324N为核心的过零比较器，被测信号转化为方波信号，然后方波经过由74LS161构成的分频模块进行分频，再由74LS153构成的四选一选择电路控制档位，各部分的控制信号以及频率的测量主要由单片机计数及控制，最终将测得的信号频率经LCD1602显示。 各模块作用如下: 1.主芯片控制模块: 单片机AT89S52 内部具有2个16位定时/计数器T0、T1，定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出时中断要求的功能。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。以AT89S52 单片机为控制核心，来完成对各种被测信号的精确计数、显示以及对分频比的控制。利用其内部的定时/计数器完成待测信号周期/频率的测量。 2.整形模块：整形电路是将一些不是方波的待测信号转化成方波信号，便于测量。本设计使用运放器LM324连接成过零比较器作为整形电路。 3.分频模块: 考虑单片机利用晶振计数，使用11.0592MHz 时钟时，最大计数速率将近500 kHz，因此需要外部分频。分频电路用于扩展单片机频率测量范围，并实现单片机频率测量使用统一信号，可使单片机测频更易于实现，而且也降低了系统的测频误差。本设计使用的分频芯片是74LS161实现4分频及16分频。 4.档位选择模块：控制74LS161不分频、4分频或者 16分频，控制芯片是74LS153。 5.显示模块：编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示，本设计选用LCD1602。 (2)测频基本设计原理 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化 的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变 化次数N，则其频率可表示为f=N/T（右图3-1所示）。其中脉 冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等 。利用单片机的定时/计数T0、T1的定时、计数 于被测频率f x 功能产生周期为1s的时间脉冲信号，则门控电路的输出信号持图3-1
电子技术基础数字温度计课程设计
课程设计(论文) 题目名称数字温度计 课程名称电子技术课程设计 学生姓名屈鹏 学号1141201112 系、专业电气工程系电气工程及其自动化 指导教师李海娜 2013年12月17日
邵阳学院课程设计（论文）任务书 年级专业11级电气工程及其自动化学生姓名屈鹏学号1141201112 题目名称数字温度计设计设计时间2013.12.9—2013.12.20 课程名称电子技术课程设计课程编号121202306 设计地点电工电子实验室408、409 一、课程设计（论文）目的 电子技术课程设计是电气工程及自动化专业的一个重要的实践性教学环节，是对已学模拟电子技术、数字电子技术知识的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成，着重培养学生工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力，并要求能设计出完整的电路或产品，从而为以后从事电子电路设计、研制电子产品奠定坚实的基础。 二、已知技术参数和条件 用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，具体要求如下： 1、温度范围0-100度。 2、测量精度0.2度。 3、三位LED数码管显示温度。 三、任务和要求 1.按学校规定的格式编写设计论文。 2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图，系统电路图，以及运行说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。 ⑤必须用proteus或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
基于51单片机的数字频率计_毕业设计
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：
数电课程设计报告-数字频率计
数电课程设计报告：频率计 目录 一、设计指标 二、系统概述 1.设计思想 2.可行性论证 3.工作过程 三、单元电路设计及分析 1.器件选择 2.设计及工作原理分析 四、电路的组构及调试 1.遇到的问题 2.现象记录及原因分析 3.解决及结果 4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 五、总结 1.体会 2.电路总图 六、参考文献 一、设计指标 设计指标：要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。测试值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管只是测量对象（频率）的单位：Hz、kHz。
频率的测量范围有四档量程。 1）测量结果显示四位有效数字，测量精度为万分之一。 2）频率测量范围：100.1Hz——999.9kHz，分为： 第一档： 100.0Hz——999.9Hz 第二档： 1.000kHz——9.999kHz 第三档： 10.00kHz——99.99kHz 第四档： 100.0kHz——999.9kHz 3）量程切换可以采用两个按键SWB、SWA手动切换。 扩展要求： 一、当被测频率大于999.9kHz，超出最大值时，设置亮一个警灯，并同时发出报警声音。 二、自动切换量程 提示： 1.计数器计到9999时，产生溢出信号CO，启动量程加档。 2.显示不足4位有效数字时量程减档。 三、各量程输出信号的频率最高位有效数字为1、2、3、4、5、6、7、8、9。 二、系统概述 1.设计思想 周期性信号频率可通过记录信号在1s内的周期数来确定其频率。
累计标准时间Ts中被测信号的脉冲个数Nx，被测信号频率：fx≈Nx/Ts 测量时间Ts选择：由于测量时间Ts需要根据被测信号的频率切换，所以通常对振荡时钟进行分频以获得不同的定时时间。 采样定时、显示锁存、计数器清零的控制时序波形图 2.可行性论证 用计数器实现记录周期数的功能；用时基信号产生计数时间作为采样时间；用四位动态扫描通过数码管显示结果；因为如果计数器直接把数据输入到数码管显示，那么数码管的数据就会不断变化，累计增加的情况，所以采用锁存器，在每个时间信号内，通过一个高电平使能有效，将计数器的数值锁存到寄存器或者锁存器；为了不要让每次锁存的数据会比上次
数字温度计课程设计报告
课程设计报告书 课程名称：电工电子课程设计 题目：数字温度计 学院：信息工程学院 系：电气工程及其自动化 专业班级：电力系统及其自动化113 学号：6100311096 学生姓名：李超红 起讫日期：6月19日——7月2日 指导教师：郑朝丹职称：讲师 学院审核（签名）： 审核日期：
内容摘要： 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机数字温度传感器数字温度计
毕业设计数字频率计的设计论文
数字频率计的设计 摘要:本论文是一种直接用十进制数字来显示被测信号频率的测量装置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量其它各种单位时间内变化的物理量的频率。该频率计是首先将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率。时钟电路提供标准的时间脉冲信号。闸门电路由标准秒信号进行控制，当闸门信号为高电平时，闸门开通，被测信号的脉冲通过闸门送入计数显示电路进行显示；当闸门信号为低电平时，闸门关断，计数器没有时钟脉冲输出，计数器停止计数。 关键词:频率显示闸门秒信号 引言 随着无线电技术的发展与普及，“频率”已成为广大群众所熟悉的物理量。调节收音机上的频率刻度盘可以使我们选听到自己所喜欢的电台节目；调节电视机上的微调旋钮可使电视机对准电视台的广播频率，获得图像清晰的收看效果，这些已成为人们的生活常识。 人们在日常生活、工作中更离不开计时。学校何时上、下课？工厂几时上、下班等这些都涉及到计时。频率、时间的应用，在当代高科技中显得尤为重要。例如，邮电通讯，大地测量，地震预报等等，都与频率、时间密切相关，只是其精密度和准确度比人们日常生活中的要求高得多罢了。 本次设计主要采用计数法制成一个测量范围在0～9999Hz的频率计。该频率计闸门信号的采样时间为1s，并采用4位数码管显示。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量其它各种单位时间内变化的物理量的频率。 一、数字频率计的组成 数字频率计电路主要由串联型稳压电源、整形电路、10分频电路、时钟电路、闸门形成及控制电路、计数显示电路等组成。
电路组成框图1-1如下: 待测信号整形电路10分频电路闸门形成及控制电路 串联型稳压电源时钟电路计数显示电路 电路组成框图1-1 二、设计所用集成电路简介 1.集成电路NE555概述 NE555是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，它常应用于信号的产生与变化、电路的检测与控制。芯片采用双列直插式封装，有八个管脚。NE555引脚图2-1和功能如下 图2-1 引出端功能符号： TR: 置位控置制端，也称电平触发端 RD: 复位端，低电平有效 Q: 电路的输出端 CO: 电压控制端 TH: 复位控制端 DIS: 放电端 Vcc: 电源端 GND: 接地脚 2.集成电路CD4518概述 集成电路CD4518是一个双BCD码加法计数器。它有两个时钟输
数字气压计
摘要 随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键字：数字气压计；89C51单片机；DS18B20温度传感器
目录 摘要 ............................................................................................................................ I 1 绪论 .. (1) 1.1数字气压计的简介 (1) 1.2数字气压计的背景和意义 (1) 2 系统的总体设计 (2) 2.1 设计思路分析 (2) 2.2 系统的总体结构 (2) 3 硬件电路设计 (3) 3.1数据采集模块的芯片选择 (3) 3.2 A/D转换模块 (3) 3.3 单片机控制模块 (5) 3.4显示模块 (7) 3.5系统总体原理电路图 (8) 4软件设计 (10) 4.1 用C语言开发单片机的优势 (10) 4.2系统总流程图 (11) 系统总流程图如下图所示： (11) 4.4 显示流程图 (12) 4.5 程序流程图 (13) 5系统调试与仿真 (14) 5.1 Keil软件介绍 (14) 5.2 PROTEUS软件介绍 (14) 5.3 单片机调试仿真 (15) 总结 (17) 参考文献 (18) 附录1 数字气压计源程序 (19)
数字频率计课程设计
课程设计任务书 学生姓名：覃朝光专业班级：通信1103 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 数字频率计的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建简易频率计。用数码管显示频率计数值。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。 2）测量频率范围：10~9999Hz。 3）测量信号类型：正弦波、方波和三角波。 4）测量信号幅值：0.5~5V。 5）设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1s。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年5 月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) 1电路的设计思路与原理 (4) 1.1电路设计方案的选择 (4) 1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (4) 1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计 (5) 1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计 (5) 1.1.4方案确定 (6) 1.2 原理及技术指标 (6) 1.3 单元电路设计及参数计算 (8) 1.3.1时基电路 (8) 1.3.2放大整形电路 (9) 1.3.3逻辑控制电路 (9) 1.3.4计数器 (11) 1.3.5锁存器 (12) 1.3.6译码电路 (13) 2仿真结果及分析 (13) 2.1仿真总图 (13) 2.2单个元电路仿真图 (14) 2.3测试结果 (17) 3测试的数据和理论计算的比较分析 (17) 4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (17) 4.1故障a (17) 4.2故障b (18) 4.3故障c (18) 4.4故障d (18) 4.5故障e (18) 5 心得体会 (19)
基于MPX4115的数字气压计设计论文汇总
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系课程设计气压传感器实验设计 学生姓名李其林 专业名称嵌入式 班级2011级 学号20113122 阿坝师范高等专科学校电子信息工程系 二○一三年四月
一、绪论 1.1课题背景 气压计是一种测量大气压的装置，一般把作用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。 1.2 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。 二、系统总体设计 2.1 设计整体思想 基于MPX4115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。通过对设计的了解，选择适合的器件，画出原理图。
简易数字温度计课程设计
唐山学院 单片机原理课程设计 题目简易数字温度计 系 (部) 智能与信息工程学院 班级 姓名 学号 指导教师 2017 年 1 月 2 日至 1 月 6 日共 1 周 2017年1月4日
《单片机原理》课程设计任务书
课程设计成绩评定表
目录 1.方案论证 0 2.硬件设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1系统构成 (1) 2.2器件选择 (1) 2.2.1 AT89C51概述 (1) 2.2.2 AT89C51引脚功能 (3) 2.2.3复位电路的设计 (4) 2.3数字温度传感器 (5) 2.3.1 DS1621的技术指标 (5) 2.3.2 DS1621的工作原理 (6) 2.4 单片机和DS1621接口电路...................... 错误!未定义书签。 2.5 七段LED数码显示电路 (7) 3.系统软件设计 (9) 3.1 编程语言选择 (9) 3.2 主程序的设计 (9) 3.3 温度采集模块设计 (10) 3.4 温度计算模块设计 (10) 3.5 串行总线编程 (11) 4.软硬件调试结果分析 (12) 5.设计总结 (13) 6.参考文献 (14) 附录A 多点温度采集系统电路原理图 (15)
1.方案论证 该系统可以使用方案一：热敏电阻；方案二：数字温度芯片DS1621实现。采用数字温度芯片DS1621 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS1621 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1621和微控制器AT89C51构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。 控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS1621进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。故采用了方案二。 测温电路的总体设计方框图如图1-1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS1621，用5位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1-1 测温电路的总体设计方框图
数字频率计设计 毕业设计
毕业设计（论文）任务书 课题名称数字频率设计课题性质毕业论文 专业楼宇智能化工程技术班级 11级学生姓名学号 113121 指导教师教研室主任系部主任 发放日期 一、课题条件： 1．分析频率计的设计方法； 2．利用现有的仿真软件进行波形仿真； 二、毕业论文（设计）主要内容： 1、测量信号：方波； 2、测量频率范围：1KHZ~9999HZ；10KHZ~100KHZ； 3、显示方式：4位十进制数显示； 4、时基电路由555定时器及分频器组成，555振荡器产生脉冲信号，经分频器分频产生的时基信号，其脉冲宽度分别为：1秒，0.1秒； 5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。 三、计划进度： 1. 资料的收集撰写开题报告 7月18日至9月8日 2. 方案设计 9月9日至9月15日 3. 电路的设计指标分析与确定；后期的电路优化元器件的选择与参数确定 9月16日至11月2日 4. 毕业设计论文的修改、完善 11月3日至11月10日 5. 毕业设计答辩11月15 日至11月20日 6. 毕业设计工作总结11月20日至11月25日 四、主要参考文献： (1)电子技术基础(第三版) (2)电子产品的设计与制作工艺 (3)电子设计技术杂志 (4)现代电子学及应用1 (5)AD (6)数字电子技术基础阎石主编高等教育出版社 指导教师（系）教研室主任 年月日年月日
摘要 频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N 时，则被测信号的频率f=N/T。 频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。 在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。 在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。 在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。 常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。本文阐述了用测频法构成的数字频率计。 关键词：逻辑控制，计数器，时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
数字式温度计设计课程设计
课程设计说明书 课程设计名称：单片机课程设计 课程设计题目：数字式温度计的设计学院名称：电气信息学院 专业班级：15电力（3）班 学生学号：1504200623 学生姓名：曾高 学生成绩： 指导教师：易先军 课程设计时间：2017.10.30 至2017.11.5
格式说明（打印版格式，手写版不做要求） （1）任务书三项的内容用小四号宋体，1.5倍行距。 （2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。 （3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。 （4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。 （5）正文用小四号宋体，1.5倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。 （6）图和表中文字用五号宋体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。 （8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列；页码位于页脚，居中位置。 （9）标题编号应统一，如：第一章，1，1.1，……；论文中的表、图和公式按章编号，如：表1.1、表1.2……；图1.2、图1.2……；公式（1.1）、公式（1.2）。
课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 (一)设计任务（从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题，根 据所选课题的具体设计要求来填写此栏） 1. 用DS18B20设计一款能够显示当前温度值的温度计； 2. 通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示； 3. 测量精度误差在正负0.5摄氏度以内。 (二)基本要求 1.有硬件结构图、电路图及文字说明； 2.有程序设计的分析、思路说明； 3.有程序流程框图、程序代码及注释说明； 4.完成系统调试（硬件系统可以借助实验装置实现，也可在Proteus 软件中仿真模拟）； 5.有程序运行结果的截屏图片。
基于FPGA的数字频率计设计毕业论文
武汉轻工大学 毕业设计外文参考文献译文本 2013届 原文出处：from Vin Skahill.VHDL for Programmable Logic page 76-88 毕业设计题目：基于FPGA的数字频率计设计 院（系）：电气与电子工程学院 专业名称：电子信息科学与技术 学生姓名： 学生学号： 指导教师：
Introduction of digital frequency meter Digital Frequency is an indispensable instrument of communications equipment, audio and video, and other areas of scientific research and production . In addition to the plastic part of the measured signal, and digital key for a part of the show, all the digital frequency using Verilog HDL designed and implemented achieve in an FPGA chip. The entire system is very lean, flexible and have a modification of the scene. 1 、And other precision measuring frequency Principle Frequency measurement methods can be divided into two kinds: (1) direct measurement method, that is, at a certain time measurement gate measured pulse signal number. (2) indirect measurements, such as the cycle frequency measurement, VF conversion law. Frequency Measurement indirect measurement method applies only to low-frequency signals. Based on the principles of traditional frequency measurement of the frequency of measurement accuracy will be measured with the decline in signal frequency decreases in the more practical limitations, such as the accuracy and frequency of measurement not only has high accuracy, but also in the whole frequency region to maintain constant test accuracy. The main method of measurement frequency measurement Preferences gated signal GATE issued by the MCU, GATE time width on the frequency measurement accuracy of less impact, in the larger context of choice, as long as the FPGA in 32 of 100 in the counter b M Signals are not overflow line, in accordance with the theoretical calculation GATE time can be greater than the width Tc 42.94 s, but due to the single-chip microcomputer data processing capacity constraints, the actual width of less time, generally in the range of between 0.1 s choice, that is, high-frequency, shorter gate;, low gate longer. This time gate width Tc based on the size of the measured frequency automatically adjust frequency measurement in order to achieve the automatic conversion range, and expanded the range of frequency measurement; realization of the entire scope of measurement accuracy, reduce the low-frequency measurement error. The design of the main methods of measuring the frequency measurement and control block diagram as shown in Figure 1. Figure 1 Preferences gated signal GA TE issued by the MCU, GA TE time width of less frequency measurement accuracy, in the larger context of choice, as long as the FPGA in 32 of 100 in the counter b M
基于单片机控制的数字气压计设计外文文献
Design of Liquid Crystal Digital Voltmeter Based on Single Chip Microcomputer Wang Hui-feng 1 Liu Xiao-hua2 1 Hubei Institute of Technology, Xianning, China, 2 Jiaozuo Teachers College,Jiaozuo,China AbstractüThe design is based on Atmel51 microcontroller development platform and automatic control based on the principle of a digital voltage meter systemˊThe system uses Atmel89C52 microcontroller as the control core, ADC0832 for the sampled data system, The use of a zener diode for over voltage protection, and through the realization of analog switch achieves the input range automatic conversion, character liquid crystal display shows the measured voltage. Key words- Digital voltmeter;Atmel89C52; A/D converter; I.T HE OVERALL SYSTEM DESIGN SCHEME This system realize the function mainly through the hardware design and software programming. First, according to the design requirements to produce complete the design of circuit diagram. The hardware circuit uses ATMEL's AT89C52 as the main processor, the system is mainly composed of signal acquisition, A/D conversion, data processing and output, drive and display modules. Second, according to the circuit diagram of program control chip, the program design use assembly language programming, the compilation and simulation using Keil software. The SCM control A/D converter analog to digital conversion, and display the corresponding voltage value on the LED. Figure 1. System block diagram The measured DC voltage is collected and quantified by A/D conversion unit, then the results of the A/D conversion are scale transformatied by microcontroller to get the value of measured voltage.SCM average logarithmicly over the results of all transformation, then output the average value through the SPI serial data interface to the display driving unit, the unit complete the decoding, and drive the digital display. II.T HE HARDWARE DESIGN AND THE CIRCUIT CHART A.Power Supply Circuit Three terminal regulator composed by some triode and resistor is a kind of integrated circuit element.when analyzing circuit, we can think it is a element adjusting the resistance automatically.when load current is large, resistance of three terminal regulator automatically becomes small, and when the load current is smaller, the resistance of the three terminal regulator change automatically, so we can maintain the output voltage constant. Wanting to output the voltageof 5V,we so the selecte 7805. The letter in front of 7805 may be different due to manufacturers. the maximum output current of LM7805 is 1A, there is current limit short circuit protection in it,so a short period of time, such as a few seconds, short circuit of output to ground (2 feet) will not make 7805 burned out. Three terminal regulator followed by a 104 capacitor, the capacitor has the effect of wave filtering and damping. Figure 2. Ower Supply Circuit B.The A/D Conversion Module Due to the type of analog conversion circuit, based on the precision, the conversion speed and stability, this design uses the ADC0832 conversion chip. The ADC0832 connected whith Single chip microcomputer through 3 wire interface is a serial interface of 8 bit A/D converter produced by National Semiconductor Corporation Ns. Bing of low power consumption, high cost performance, the ADC0832 is suitable to be used in intelligent instruments in the pocket. The ADC0832 is 8 bits resolution A/D conversion chip, the highest resolution can reach 256 level, can meet the general requirements for conversion of analog quantity. Double data output of the chip can be used as data verification, to reduce the error,besides,fast switching speed and stronger stability, independent of the chip make multiple devices connection and