南京信息工程大学
综合气象观测论文
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
课题： 数字气压计
专业班级： 测控技术与仪器08（1）班
学生姓名：
学生学号：
指导教师： 唐慧强
成 绩：
二○一一 年 六 月 二十三 日
绪论
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。大气压力是气象学非常重要的一个参数，因此，实现它的准确测量显得至关重要。
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。
二、整体设计思路框图
系统先通过气压传感器输出信号，经过适当处理后转化为电压信号经过A/D转换传送到单片机进行处理，再接显示器显示气压值。
按系统实现要求，决定控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换这里
采用ADC0808。
系统通过软件设置单片机的内部定时器T1产生中断信号。通过片选选择8路通道中的一路，将该路电压送入ADC0808的EOC端口产生高电平，同时将ADC0808的OE端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM。系统调出转换显示程序，将转换为二进制的数据在转换成十进制数并输出到LCD显示电路，将相应电压显示出来。
由于该气压计显示的是绝对气压值，因而需要选取测量绝对气压值的气压传感器。同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求该气压传感器应带有温度补偿。
为此，可以选用Ｍｏｔｏｒｏｌａ的ＭＡＸ４１００Ａ气压传感器来测量绝对气压值。该传感器的温度补偿范围为－４０～＋１２５℃；压力范围为２０ｋＰａ～１０５０ｋＰａ；输出电压信号（Ｖｓ＝５．０Ｖ）范围为０．３～４．６５Ｖ；测量精度为０．１％ＶＦＳＳ，同时在２０ｋＰａ～１０５０ｋＰａ时具有良好的线性，具体输出关系如下：
Ｖｏｕｔ＝Ｖｓ(０．０１０５９ Ｐ－０．１５２８)±Ｅｒｒｏｒ
式中，Ｖｓ是工作电压, Ｐ是大气压值，Ｖｏｕｔ为输出电压。
三、模块设计
AT89C51单片机
接口分配电路设计如右图所示：
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/ 地址的第八位。在这里P0口作为输入与输出分别与ADC0808的输出端和LCD显示的输入端相连，且P0外部被阻值为1KΏ的电阻拉高。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。这里只用到了P2.0~P2.3四个端口，其中P2.1~P2.3都是作为输出端口控制显示电路的寄存器选择、读写信号和使能端口。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，在这里用到了P3.3 /INT1（外部中断1）、 P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）、P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）。
A/D转换
接口分配电路设计如右图所示：
IN0～IN7为8路模拟量输入端，这里只接一路电压信号，其输入信号是由直流电源及可调电阻提供。
OUT1~OUT8为8位二进制数字量输出端，其另一端连接到AT89C51单片机进行数值转换。
ADDA、ADDB、ADDC为3位片选地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE为地址锁存允许信号，由单片机P3.6口写信号与P2.0口相或取反输入，高电平有效。
START为 A／D转换启动脉冲输入端，由单片机P3.6口写信号与P2.0口相或取反输入一个正脉冲使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC为 A／D转换结束信号，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平取反给P3.3口（转换期间一直为低电平）。
OE为数据输出允许信号，高电平有效。当A／D转换结束时，此端由单片机P3.7读信号与P2.0口相或后取反输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
显示电路
接口分配设计如右图所示：
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。由单片机P2.1口控制
R/W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R/W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R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电
平R/W为低电平时可以写入数据。由单片机P2.2口控制
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。由单片机P2.3口控制
D0～D7为8位双向数据线。由单片机P0口输入，经过阻值为1KΏ的上拉电阻连接。
四、
总结
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与体会
总结这一次的设计论文，感慨颇多。首先应该肯定的是，通过又一个的简单课程设计，我进一步巩固了专业知识，学到了很多新的知识，比如proteus这个软件，之前只是略有接触与了解，并不是十分在行，但是通过这一次的课程设计，我能够更加熟练的操作它了。另外，通过此次设计，我又将以前学过的很多知识重新学习，进一步巩固，并通过仿真加以运用，将理论与实践结合，使自己的知识更加整体化、系统化，对今后的学习会更加有帮助。
当然，设计过程中也存在诸多不足，比如对单片机的了解还是不够，知识相对还是十分薄弱，需要进一步加强学习；另外我也没能成功找到气压传感器的原理图，这是一个遗憾，仿真的时候可能是接线还有问题，没有能够最后出结果。
总的来说，这一次的课程设计对我们小组而言是十分有帮助的，它巩固大家知识的同时也锻炼了大家借助团队力量解决问题的能力，对大家今后的学习与工作都会有所帮助。
五、电路原理图
单片机
A/D转换器
气压显示器
传感器信号
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A/D转换电路
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显示电路
浙公网安备 33021202002483