下载

1下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 数字气压计毕业论文

数字气压计毕业论文.doc

数字气压计毕业论文

QQ1436_755683
2014-03-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《数字气压计毕业论文doc》,可适用于IT/计算机领域

毕业论文基于单片机的数字气压计的设计目录TOCo""hzu摘要IAbstractII前言第一章概述课题背景技术概况及发展趋势数字胎压计系统设计的意义国内外相关技术第二章系统总体设计设计思路分析设计方案一:设计方案二:系统总体结构系统各功能模块的设计思想AD转换模块数据处理模块显示模块气压传感器的选择AD转换器件的选择三端稳压器数码管显示数码管静态显示系统配置第三章硬件电路设计单片机电路部分主要芯片介绍气压传感和VF转换电路部分胎压计电源与单片机电路部分pcb制作第四章软件设计用C语言开发单片机的优势如何由频率计算出气压值第五章系统调试与仿真Keil软件介绍PROTEUS软件介绍单片机调试仿真原理图检查调试器件连接调试PCB检查程序调试仿真第六章毕业设计总结主要成果经验总结和感谢参考文献致谢基于单片机数字气压计设计摘要本文介绍基于气压传感器MPX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MPX获得与汽车胎压相对的模拟电压值并经过电压频率(VF)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TheDesignofNumeralbarometerBasedonSMCHardwaresystemdesignAbstractIntroducesaprecisenumericalbarometersystembasedonMPX,givingtheachievemethodofsoftandhardwareObtainthevalueofanalogvoltageaccordingtotheairpressureviaMPX,andconvertitintonumericalpulsebythevoltagefrequencyconversionRecurtothetakecountofthepulsesequenceandrelevantmanagementbytheSCM,anactualairpressurevalueisobtainedOnthesystemsoftwaredesign,developmenttoolsisClanguage,adetaileddesignandcodingTheoverallobjectiveistoachievesystemreliability,stability,securityandeconomyKeywords:GspressuretransducerVoltagefrequencyconversionSCM前言轮胎是汽车行驶系统的重要部件其性能的优劣直接影响汽车行驶的可操纵性、安全性和舒适性。目前中国正进入家庭汽车的高速增长期轮胎安全是汽车安全性能评价的重要指标轮胎爆胎由于其不可预测性和不可控制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。恰当的轮胎充气压力是保证汽车安全、平稳行驶的关键因素。及时准确地对超过或低于轮胎压力标准范围的异常状态进行报警是减少由轮胎爆胎引发的交通事故的有效途径。随着高新技术的发展和现代汽车不断趋向高性能化,汽车用的轮胎也从长期的性能时代,开始进入功能化的新时期。当然现代汽车的安全配置也在不断得到完善如安全带、安全气囊、防撞杆等被广泛运用不过这些都是属于交通事故发生后才能对人、车起到保护作用的被动安全装置。然而本文研制的轮胎爆胎预警系统则不同于上述的装置它在轮胎一出现危险征兆时就能够及时发现并同时报警最大限度地将事故消灭在萌芽状态从而极大地提升了车辆高速行驶的安全性这一优势在高速公路上表现更为明显。第一章概述课题背景如今随着高速公路网的蓬勃兴起交通的日趋发达车辆行驶速度的不断攀升交通隐患的防范问题迫在眉睫如因车胎漏气和爆炸等原因造成的交通事故很多是由轮胎的工作温度过高或者不合理胎压引起的。研究汽车轮胎胎压计就对现代汽车行驶时的经济性、安全性和操纵稳定性具有尤为重要的现实意义。在汽车的高速行驶过程中轮胎故障是所有驾驶者最为担心和最难预防的也是突发性交通事故发生的重要原因。据相关统计资料数据表明目前我国在高速公路上发生的交通事故有~是由于轮胎问题引起的其中将近为爆胎事故。怎样防止爆胎已成为安全驾驶的一个重要课题。据专家分析保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气是防止爆胎的关键。为此基于解决此类问题的各种胎压监测系统(TPMS)产品胎压计应运而生。轮胎气压计属于“事前主动”型安全保护装置在轮胎出现危险征兆时及时报警提醒驾驶员采取措施将事故消灭在萌芽状态确保汽车在行驶过程中始终处于安全状态。同时利用胎压计获得轮胎信息可以减少油耗延长轮胎的使用寿命也可以为底盘综合控制系统提供相关的信息和数据。我们的设计的是一种基于单片机的数字气压计的设计主要针对的是汽车轮胎胎压计的设计。汽车轮胎胎压计是通过气压传感器获得与汽车轮胎胎压相对应模拟电压值并经过V/F变换输入到单片机进行处理从而实时显示相应气压值。由于使用胎压计有一定的参数要求设计数字气压计时要仔细了解这些参数以防止使用不当而损坏胎压计。汽车轮胎胎压计采用高性能绝对压力传感器屏幕显示出高准确度的汽车轮胎胎压实现了对轮胎压力的实时监测。当汽车轮胎压力处于非正常状态运行时通过报警来通知驾驶员控制轮胎爆胎发生以达到安全驾驶的目的。技术概况及发展趋势TPMS(TirePressureMonitoringSystem)轮胎压力监视系统主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测。目前各国研制的轮胎气压报警系统主要分为两种类型:一种是间接式它通过汽车ABS(防抱制动系统)的轮速传感器及轮胎的力学模型间接求出轮胎气压以达到监视轮胎气压的目地另一种是直接式它利用安装在每一个轮胎里的以锂离子电池为电源的压力传感器来直接测量轮胎的气压并通过无线调制发射到安装在驾驶台的监视器上而监视器随时显示各种轮胎气压驾驶者可以直观地了解各个轮胎的气压状况当轮胎气压太低或有渗漏时系统就会自动报警确保行车安全。市场研究机构StrategyAnalytics的预测表明直接系统技术将成为主流技术年后所占份额将超过。因为如果要使用间接式胎压监测系统前提是车辆必须有ABS系统。加上会影响轮胎转速的因素除了胎压异常所导致外行驶的路面也是主要原因如行驶于雪地或湿滑路面时空转会使某一轮胎的旋转次数大幅提高。或者是当车子高速转弯时车胎的抓地力已经无法克服过弯时的离心力外侧轮胎与内侧轮胎的转动次数便有明显差异这些情况便会出现错误警告信息。另外当四条轮胎的胎压同时下降系统便失去判定的准则警告信息自然就不会出现。而且侦测功能仅在车辆行驶中才能发挥作用对备胎或当车辆停滞时便无法判断还会出现误报现象。汽车高速行驶中由于轮胎的压力不正常而造成爆胎是驾驶员难以预防的也是突发性和恶性交通事故发生的重要原因。引起轮胎漏气和爆胎的原因主要有:()轮胎工作温度过高()轮胎气压过大()轮胎使用时间过长()轮胎负荷过大()汽车行驶速度过快。为使汽车能够处于安全的驾驶状态驾驶者必须在行车过程中实时了解轮胎的超压、欠压、温度等工作状态我们设计的基于单片机的汽车轮胎胎压计具有以下的功能:()实时监测轮胎的压力情况()当某个轮胎处于欠压状态时相应的欠压报警指示灯亮。当汽车轮胎压力处于非正常状态运行时通过报警来通知驾驶员控制轮胎爆胎发生以达到安全驾驶的目的。数字胎压计系统设计的意义由于汽车的迅速普及人们对驾驶安全性与舒适性的追求越来越高随车携带数字气压计可以保证人们安全驾驶有效地降低由于爆胎导致的交通事故发生地概率。而服务商需要的是一种物美价廉的数字气压计以满足有车一族的需要。本课题设计充分利用了MPX芯片的功能它满足数字气压计采集、控制和数据处理的需要可提高系统稳定性和抗干扰能力。同时由于大量的工作由单片机软件来实现简化了设计电路且调整方便、可兼顾的指标多从而大大降低了成本。另外作为一种功能强大的平台该数字气压计具有很好的功能扩展性具有精度高、稳定性好、功能易于扩展等优点为仪器及电子产品设计后续技术升级以进一步满足市场的需要提供了条件。国内外相关技术对轮胎爆胎进行预警是保障汽车安全行驶的关键所在已成为汽车行业研究的热点问题。在轮胎爆胎预警系统及相关技术的研究发面美国、日本、德国、法国、英国在近几年都取得了突破性的进展形成了性能和功能完善的轮胎压力监测系统产品。从近年发布的世界新车资料来看林肯大陆、奔驰、宝马、标志、道奇等中高档车均安装了轮胎压力监测装置用于监测汽车行驶过程中轮胎气压车内主控机板显示模块实时显示轮胎气压状态。据中国汽车工业协会相关市场调查表明国内轮胎爆胎预警系统的相关产品有推出但都是技术性能不甚完善简易系统产品存在以下缺点:①系统工作寿命极短②系统在低温或高温环境下失效③工作可靠性较差。而性能可靠、功能完善、技术成熟的产品均是一些国外知名公司的品牌产品但价格较为昂贵。因此研制性能可靠、功能完善并且价格能为当前多数国内消费者所接受的轮胎爆胎预警技术产品很有必要。国内汽车行业正迫切需求成熟的轮胎爆胎预警系统及产品的投放市场以解决因轮胎爆胎而引起的行驶安全性问题。第二章系统总体设计设计思路分析设计方案一:采用单片机主控通过压力传感器、AD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。原理框图如下:图方案一原理图设计方案二: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AD转换的单片机中以及在相关模拟分立元件的辅助下进行AD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。原理原理框图如下:图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。设计单片机数字气压计系统时需要考虑下面个方面的内容。·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。·选择合适的AD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。·设计单片机和AD转换器件的接口电路。·实现气压信息采集并输出的软件设计。系统总体结构本系统的总体结构框图如图所示。图单片机数字气压计系统结构框图由图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VF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。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。AD转换模块单片机接受传感器的电压值为模拟信号它要和AD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P和P引脚进行比较同时开发定时器当待测模拟信号超过标准模拟信号时P引脚信号将会发生变化此时的定时器的值通过量纲转化就得到了相应的数字信号。数据处理模块数据处理模块主要是对AD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。显示模块用单片机芯片ATC的PAD-PAD端口接数码管的a-h端位数码管的S-S通过ATC的P-P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。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。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。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MPX作为气压传感器。MPX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:~V典型值为V。·测量范围:~kPa。·工作温度范围:~℃。·温度补偿范围:~℃。·测量精度为±VFSS。·最低气压对应的输出电压VOFF为~V典型值为V最高气压对应的输出电压VOFF为~V典型值为V满刻度输出电压间距VFSS的典型值为V。·理想的微处理器接口。AD转换器件的选择气压传感器MPX输出的是模拟电压因此必须进行AD转换才能交由单片机处理。关于AD转换其模块的特点是:转换分辨率为位最多含个输入通道和一个内部温度传感器。我采用一种电压频率(VF)转换电路来实现模拟电压的数字化处理。VF转换电路由VF器件实现。VF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VF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AD转换。VF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VF的输出频率。可以实现AD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LM来实现AD转换。LM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。·可单、双电源供电电压范围为~V。·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±ppm℃。·宽的满量程频率范围:Hz~KHz。三端稳压器本设计中的LM工作电源采用V但是单片机、MPX等其他芯片需要V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MCL作为电源电路。其输入电压范围:~V输出V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。数码管显示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。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则控制显示器公共极电位只需一个IO口控制显示器的各位所显示的字型也只需一个位口。单个LED是由7段发光二极管构成的显示单元。有个引脚对应于7个段、个小数点和个公共端。本设计中需要用个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。系统配置我们以ATC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ATC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AD转换的结果。进行多次AD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。第三章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。单片机电路部分主要芯片介绍C单片机C单片机的条引脚按功能来分可以分为部分电源及时钟引脚、控制引脚和输入输出引脚。如下图所示:图单片机引脚图C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XTAL、XTAL。()Vcc(脚):接V电源为单片机芯片提供电能。()Vss(脚)接地。()XTAL(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。()XTAL(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RSRVPD)、ALEPROG、PSEN、EAVPP可以提供控制信号有些具有复用功能。()RSRVPD(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V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(±V)时VPD就向内部RAM提供备用电源。()ALEPROG(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位地址的低位。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。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端可以驱动个LSTTL负载。()PSEN(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同样可以驱动个LSTTL负载。()EAVPP(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FFFH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P口、P口、P口和P口。()P(P~P)是一个位三态双向IO口在不访积压处部存储器时做通用IO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位及数据总路线分时复用口可带个LSTTL负载。()P(P~P)是一个位准双向IO口(作为输入时口锁存器置)带有内部上拉电阻可带个LSTTL负载。()P(P~P)是一个位准双向IO口与地址总路线高位复用可驱动个LSTTL负载。()P口功能表如下表所示:P口各个位的第二功能P口的位第二功能说明PRXD串行数据接收口PTXD串行数据发射口PINT外部中断输入PINT外部中断输入PT计数器计数输入PT计数器计数输入PWR外部RAM写信号PRD外部RAM读信号表P口功能表气压传感和VF转换电路部分MPX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MPX其引脚分布如图所示。图MPX引脚分布图各引脚功能说明如下:VOUT(脚):电压输出脚。GND(脚):接地端。NC(、、脚):空引脚用于芯片内部连接悬空不适用。LM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VF转换芯片LM其引脚分布如图所示。图LM引脚分布图各引脚功能说明如下:CO(脚):电流输出脚。RefC(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(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(脚):接地端。RC(脚):组容网络引脚。Thre(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脚CmpIn上的电压作比较。CmpIn(脚):比较器电压输入脚。需要进行VF转换的电压经过低通滤波后由此引脚输入。VCC(脚):电源脚。可采用单、双电源供电输入电压~V。MCL电源电路由于数字胎压计采用的是V电源供电LM工作于V但是单片机、MPX等其他芯片需要V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MCL。MCL具有以下特点:输入电压范围:~V输出V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。其引脚分布如图所示。各引脚功能说明如下:Vout(脚):V固定电压输出脚。GND(脚):接地端。Vin(脚):电压输入脚可输入的电压范围为~V。图MCL引脚分布图数字胎压计的硬件电路可分为个部分:气压传感器、VF转换电路、单片机电路和电源电路。气压传感和VF转换电路的原理图如图所示。图基于MPX的数字胎压计系统气压传感及VF转换电路原理图图中U为气压传感芯片MPX它工作于V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VF转换电路。电阻R和电容C构成典型的去耦合滤波电路。U为VF转换芯片LM它工作于V电压此电路的设计可参考LM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()。Fo=Kvin()其中K=,Rs=RR()电路中Rt、Ct和RL的典型值分别为kΩ、pf和kΩRs由一个定值电阻R和一个可变电路R串联组成其中R为kΩR的最大阻值为kΩ通过可变电阻R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内变化V典型值为V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的计数测得该计数器的计数范围为~ms计数频率次。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值设为这样代入式()计算可知R的阻值应调节到kΩ。图中Cin和Rin构成低通滤波器滤除输入电压信号中的干扰脉冲。其中Cin取Rin取kΩC的取容值为的漏极电流小的电容。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所示。图基于MPX的数字胎压计系统设计及单片机电路原理图图中U为电源转换芯片MCL它将V电压转换为V电压提供单片机和气压传感芯片使用。U为单片机芯片ATC工作于MHz时钟它的P脚(定时计数器外部脉冲输入端)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。U的P口和P口是和数码管显示电路的接口其中P口味位段码P口提供位位码(位段数码管显示)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所示。图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所示:图电路完整原理图pcb制作经过前面的努力数字气压计硬件电路的设计在已经完成PROTELSE是一个全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:()设置原理图设计环境。其中工作环境设置是使用DesignOptions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。()放置元件将电气和电子元件放置在图纸上。()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。()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。()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。()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。()打印原理图。对电路板的设计主要分为以下几个步骤()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。()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。()使用DesignNetlist菜单调入网络表。()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。()完成修饰等工作完成整个电路板的设计。第四章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。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。其优势如下:()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。()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。()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。()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。()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。()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。()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。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MPX转换成电压输出根据MPX的芯片资料可知输出电压VOUT和大气压P的关系如下VOUT=VCC(P)()这里VCC为V因此可得:VOUT=(P)()第二步MPX的输出电压VOUT作为输入电压Vin经过VF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()所示。综合式()和式()根据VOUT=Vin,可得:P==()式()中fo的单位为HzP的单位为kPaK为VF转换增益设计中K值为。在软件中根据式()编程计算得到气压值P。程序设定如下:T为定时器基本的定时时基ms。T为计数器运用内部中断可保证T定时满ms后就读取此时计数器的值以计算气压值使T、T均工作于方式并在P口送字型码同时可用PP提供片选码。程序流程图单片机实现数字气压计的程序流程如图所示。图单片机实现数字气压计的程序流程图第五章系统调试与仿真本次设计由我和黄欢欢同学共同完成本人主要负责硬件方面的工作而黄欢欢同学主要负责本次设计的软件部分。我们这个设计的仿真软件主要讲述的是Keil软件与Proteus软件的结合与应用。Keil软件介绍KeilC是美国KeilSoftware公司出品的系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势因而易学易用。KeilC软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具全Windows界面。Keil可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C及A编译器编译生成目标文件(OBJ)。目标文件可由LIB创建生成库文件也可以与库文件一起经L连接定位生成绝对目标文件(ABS)。ABS文件由OH转换成标准的Hex文件以供调试器dScope或tScope使用进行源代码级调试也可由仿真器使用直接对目标板进行调试也可以直接写入程序存储器中。KeiluVisionADE是Keilsoftware公司的产品它集项目管理、编译工具、代码编写工具、代码调试以及完全仿真于一体适合个人开发或人数少、对开发过程的管理还不成熟的开发团体。uVision本身自带项目管理器其开发流程步骤如下:·开启uVision建立工程文件并且从器件数据库里挑选出项目实际使用的器件。·建立一个新的源文件并且把这个源文件添加到工程中去。·为单片机添加并且设置启动代码。·设置硬件相关的选项。·编译整个工程并且生成下载到存储器用的HEX文件。PROTEUS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F 快捷键启动执行用debug菜单下的pauseanimation菜单项或pause键暂停系统的运行或用debug菜单下的stopanimation菜单项或shiftbreak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startrestartdebugging菜单项命令此时可以选择stepover、stepinto和stepout命令执行程序(可以用快捷键F、F和ctrlF)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startrestartdebuging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pickdevices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Definecodegenerationtools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Addremovesourcefiles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。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MHZ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。如下图所示:图单片机调试仿真原理图检查调试应用Protel软件使用电气规则功能(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。如下图所示:图原理图检查器件连接调试电路中各器件的元件名、封装、参数及元件之间的连接通过网络表进行检查通过该表可以确认各个元件和它们之间的关系。如下图所示:图器件连接检查PCB检查对于PCB图的检查主要从这几个方面进行检查:PCB设计检查、PCB电气特性检查、PCB物理特性检查、PCB印制板的设计要求检查、PCB导线图形检查。检查后设计的PCB图如下图图(D正面)图(D反面)所示:图PCB检查图D图D程序调试仿真第六章毕业设计总结主要成果本次毕业设计在自己的努力同学的帮助老师的指点下已全部完成结果重要过程也很珍贵在做毕业设计的过程中我学到了好多知识和经验仔细认真的想想总结一下将对自己是个质的提升。现先将此次毕业设计的成果简要汇报如下:•完整的数字气压计设计方案•如何选择合适的气压传感器•利用VF转换来实现模数的转换•所需使用的电压转换电路提供V电源•低成本参考文献周润景Proteus在MCSARM系统中的应用百例M北京:电子工业出版社周润景基于Proteus的电路及单片机系统设计与仿真M北京:北京航空航天大学出版社戴佳戴卫恒单片机C语言应用程序设计实例精讲M北京:电子工业出版社赵晓安MCS单片机原理及应用M.天津大学出版社沈红卫单片机应用系统设计实例与分析M.北京航空航天大学出版社胡汉才单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社张爱钧彭秀华所单片机高级语言Cwindows环境编程与应用M.张毅刚单片机原理及应用M北京:高等教育出版社刘和平单片机原理及应用M重庆:重庆大学出版社余锡存曹国华单片机原理及接口技术M陕西:西安电子科技大学出版社何立明单片机应用系统抗干扰技术M.北京:北京航空航天大学出版社谭浩强单片机课程设计M.北京:清华大学出版社吴永光刘建新基于PIC单片机的通用胎压监测系统的设计A西华大学出版社孙述鹏汽车胎压监测系统的研究与设计D合肥工业大学彭锴丁国清轮胎智能监测系统的研究J微计算机信息雷旖旎,卢益民轮胎压力直接监测系统的设计J计算机与数字工程,张幸,应萍汽车胎压监视系统监视器设计J电子技术,于永,戴佳,常江单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲M.电子工业出版社何立民单片机应用技术选编M.北京:北京航空航天大学出版社附录完整原理图:PCB图D效果图

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/34

数字气压计毕业论文

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利