數(shù)字氣壓計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文(設計)</b></p><p>　　題 目 基于單片機的數(shù)字氣壓計的設計</p><p>　　學生姓名 趙亮 </p><p>　　學 號 20051321031 </p><p>　　院 系 電

2、子信息與工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 電子科學與技術 </p><p>　　指導教師 張加宏 </p><p>　　二零一零年 五 月 五 日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>

3、　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　第一章 概述2</b></p><p><b>　　1.1課題背景2</b></p><p&g

4、t;　　1.2 技術概況及發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.3數(shù)字胎壓計系統(tǒng)設計的意義3</p><p>　　1.4 國內(nèi)外相關技術3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設計5</p><p>　　2.1 設計思路分析5</p><p>　　2.1.1 設計方案一：5</p><p

5、>　　2.1.2 設計方案二：5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.3系統(tǒng)各功能模塊的設計思想6</p><p>　　2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊6</p><p>　　2.3.2 數(shù)據(jù)處理模塊6</p><p>　　2.3.3 顯示模塊6</p><

6、;p>　　2.4氣壓傳感器的選擇7</p><p>　　2.5 A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇7</p><p>　　2.6 三端穩(wěn)壓器8</p><p>　　2.7 數(shù)碼管顯示8</p><p>　　2.7.1 數(shù)碼管靜態(tài)顯示8</p><p>　　2.7.2數(shù)碼管動態(tài)顯示8</p><p

7、>　　2.8 系統(tǒng)配置8</p><p>　　第三章 硬件電路設計10</p><p>　　3.1單片機電路部分10</p><p>　　3.1.1 主要芯片介紹10</p><p>　　3.2 氣壓傳感和V/F轉(zhuǎn)換電路部分12</p><p>　　3.3 胎壓計電源與單片機電路部分15</p

8、><p>　　3.4 pcb制作16</p><p>　　第四章 軟件設計18</p><p>　　4.1用C語言開發(fā)單片機的優(yōu)勢18</p><p>　　4.2 如何由頻率計算出氣壓值18</p><p>　　4.3程序流程圖19</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真20<

9、;/p><p>　　5.1 Keil軟件介紹20</p><p>　　5.2 PROTEUS軟件介紹20</p><p>　　5.3 單片機調(diào)試仿真21</p><p>　　5.4原理圖檢查調(diào)試22</p><p>　　5.5 器件連接調(diào)試22</p><p>　　5.6 PCB檢查23

10、</p><p>　　5.7程序調(diào)試仿真25</p><p>　　第六章 畢業(yè)設計總結(jié)26</p><p>　　6.1主要成果26</p><p>　　6.2 經(jīng)驗總結(jié)和感謝26</p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>

11、;　　致 謝28</b></p><p><b>　　附錄129</b></p><p>　　基于單片機數(shù)字氣壓計設計</p><p><b>　　趙亮</b></p><p>　　南京信息工程大學電子信息與工程學院，南京 210044</p><p>&l

12、t;b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹基于氣壓傳感器MPX4105的精密數(shù)字氣壓計系統(tǒng)的軟、硬件實現(xiàn)方法。通過氣壓傳感器MPX4105獲得與汽車胎壓相對的模擬電壓值，并經(jīng)過電壓/頻率（V/F）轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過單片機對此脈沖序列的計數(shù)等處理后獲得實際的氣壓值，并通過數(shù)碼管顯示電路顯示。闡述了系統(tǒng)的軟件設計，以C語言為開發(fā)工具，進行了詳細設計和編碼?？傮w目標是實現(xiàn)系統(tǒng)

13、的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。 </p><p>　　關鍵詞：氣壓傳感器；電壓/頻率轉(zhuǎn)換；單片機；</p><p>　　The Design of Numeral-barometer Based on SMC</p><p>　　—Hardware system design</p><p><b>　　Abstract<

14、/b></p><p>　　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,

15、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

16、design, development tools is C language, a detailed design and coding. The overall object</p><p>　　Key words: Gs pressure transducer；Voltage / frequency conversion；SCM</p><p><b>　　前 言</

17、b></p><p>　　輪胎是汽車行駛系統(tǒng)的重要部件，其性能的優(yōu)劣直接影響汽車行駛的可操縱性、安全性和舒適性。目前，中國正進入家庭汽車的高速增長期，輪胎安全是汽車安全性能評價的重要指標，輪胎爆胎由于其不可預測性和不可控制而成為突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因，造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，極大地威脅著汽車的行駛安全。恰當?shù)妮喬コ錃鈮毫κ潜ＷC汽車安全、平穩(wěn)行駛的關鍵因素。及時準確地對超過或低于輪胎壓力標準范圍的

18、異常狀態(tài)進行報警，是減少由輪胎爆胎引發(fā)的交通事故的有效途徑。</p><p>　　隨著高新技術的發(fā)展和現(xiàn)代汽車不斷趨向高性能化,汽車用的輪胎也從長期的性能時代,開始進入功能化的新時期。當然，現(xiàn)代汽車的安全配置也在不斷得到完善，如安全帶、安全氣囊、防撞桿等被廣泛運用，不過這些都是屬于交通事故發(fā)生后，才能對人、車起到保護作用的被動安全裝置。然而本文研制的輪胎爆胎預警系統(tǒng)，則不同于上述的裝置，它在輪胎一出現(xiàn)危險征兆時就

19、能夠及時發(fā)現(xiàn)并同時報警，最大限度地將事故消滅在萌芽狀態(tài)，從而極大地提升了車輛高速行駛的安全性，這一優(yōu)勢在高速公路上表現(xiàn)更為明顯。</p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　如今，隨著高速公路網(wǎng)的蓬勃興起，交通的日趨發(fā)達，車輛行駛速度的不斷攀升

20、，交通隱患的防范問題迫在眉睫，如因車胎漏氣和爆炸等原因造成的交通事故，很多是由輪胎的工作溫度過高或者不合理胎壓引起的。研究汽車輪胎胎壓計，就對現(xiàn)代汽車行駛時的經(jīng)濟性、安全性和操縱穩(wěn)定性具有尤為重要的現(xiàn)實意義。</p><p>　　在汽車的高速行駛過程中，輪胎故障是所有駕駛者最為擔心和最難預防的，也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)相關統(tǒng)計資料數(shù)據(jù)表明，目前我國在高速公路上發(fā)生的交通事故有70%～80%是由于輪胎問

21、題引起的，其中將近50%為爆胎事故。怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個重要課題。據(jù)專家分析，保持標準的車胎氣壓行駛和及時發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關鍵。為此，基于解決此類問題的各種胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)產(chǎn)品——胎壓計應運而生。</p><p>　　輪胎氣壓計屬于“事前主動”型安全保護裝置，在輪胎出現(xiàn)危險征兆時及時報警，提醒駕駛員采取措施，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，確保汽車在行駛過程中始終處于安全狀態(tài)。同時，利用胎壓計獲

22、得輪胎信息，可以減少油耗，延長輪胎的使用壽命，也可以為底盤綜合控制系統(tǒng)提供相關的信息和數(shù)據(jù)。</p><p>　　我們的設計的是一種基于單片機的數(shù)字氣壓計的設計，主要針對的是汽車輪胎胎壓計的設計。汽車輪胎胎壓計是通過氣壓傳感器獲得與汽車輪胎胎壓相對應模擬電壓值，并經(jīng)過V／F變換輸入到單片機進行處理，從而實時顯示相應氣壓值。由于使用胎壓計有一定的參數(shù)要求，設計數(shù)字氣壓計時要[1]仔細了解這些參數(shù)以防止使用不當而損壞

23、胎壓計。汽車輪胎胎壓計采用高性能絕對壓力傳感器，屏幕顯示出高準確度的汽車輪胎胎壓，實現(xiàn)了對輪胎壓力的實時監(jiān)測。當汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運行時，通過報警來通知駕駛員，控制輪胎爆胎發(fā)生，以達到安全駕駛的目的。</p><p>　　1.2 技術概況及發(fā)展趨勢</p><p>　　TPMS (Tire Pressure Monitoring System) 輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng)，主要用于在汽車行駛

24、時實時的對輪胎氣壓進行自動監(jiān)測。目前各國研制的輪胎氣壓報警系統(tǒng)主要分為兩種類型：一種是間接式，它通過汽車ABS(防抱制動系統(tǒng))的輪速傳感器及輪胎的力學模型，間接求出輪胎氣壓，以達到監(jiān)視輪胎氣壓的目地；另一種是直接式，它利用安裝在每一個輪胎里的以鋰離子電池為電源的壓力傳感器來直接測量輪胎的氣壓，并通過無線調(diào)制發(fā)射到安裝在駕駛臺的監(jiān)視器上，而監(jiān)視器隨時顯示各種輪胎氣壓，駕駛者可以直觀地了解各個輪胎的氣壓狀況，當輪胎氣壓太低或有滲漏時，系統(tǒng)就

25、會自動報警，確保行車安全。</p><p>　　市場研究機構(gòu)Strategy Analytics的預測表明，直接系統(tǒng)技術將成為主流技術，2008年后所占份額將超過95%。因為如果要使用間接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，前提是車輛必須有ABS系統(tǒng)。加上會影響輪胎轉(zhuǎn)速的因素，除了胎壓異常所導致外，行駛的路面也是主要原因，如行駛于雪地或濕滑路面時，空轉(zhuǎn)會使某一輪胎的旋轉(zhuǎn)次數(shù)大幅提高?；蛘呤钱斳囎痈咚俎D(zhuǎn)彎時，車胎的抓地力已經(jīng)無法克服過

26、彎時的離心力，外側(cè)輪胎與內(nèi)側(cè)輪胎的轉(zhuǎn)動次數(shù)便有明顯差異，這些情況便會出現(xiàn)錯誤警告信息。另外，當四條輪胎的胎壓同時下降，系統(tǒng)便失去判定的準則，警告信息自然就不會出現(xiàn)。而且偵測功能僅在車輛行駛中才能發(fā)揮作用，對備胎或當車輛停滯時，便無法判斷，還會出現(xiàn)誤報現(xiàn)象。</p><p>　　汽車高速行駛中，由于輪胎的壓力不正常而造成爆胎是駕駛員難以預防的，也是突發(fā)性和惡性交通事故發(fā)生的重要原因。引起輪胎漏氣和爆胎的原因主要有：

27、(1)輪胎工作溫度過高；(2)輪胎氣壓過大；(3)輪胎使用時間過長；(4)輪胎負荷過大；(5)汽車行駛速度過快。為使汽車能夠處于安全的駕駛狀態(tài)，駕駛者必須在行車過程中實時了解輪胎的超壓、欠壓、溫度等工作狀態(tài)，我們設計的基于單片機的汽車輪胎胎壓計具有以下的功能：(1)實時監(jiān)測輪胎的壓力情況；(2)當某個輪胎處于欠壓狀態(tài)時，相應的欠壓報警指示燈亮。當汽車輪胎壓力處于非正常狀態(tài)運行時，通過報警來通知駕駛員，控制輪胎爆胎發(fā)生，以達到安全駕駛的目

28、的。</p><p>　　1.3數(shù)字胎壓計系統(tǒng)設計的意義</p><p>　　由于汽車的迅速普及，人們對駕駛安全性與舒適性的追求越來越高，隨車攜帶數(shù)字氣壓計可以保證人們安全駕駛，有效地降低由于爆胎導致的交通事故發(fā)生地概率。而服務商需要的是一種物美價廉的數(shù)字氣壓計，以滿足有車一族的需要。</p><p>　　本課題設計充分利用了MPX4105芯片的功能，它滿足數(shù)字氣壓

29、計采集、控制和數(shù)據(jù)處理的需要，可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力。同時，由于大量的工作由單片機軟件來實現(xiàn)，簡化了設計電路，且調(diào)整方便、可兼顧的指標多，從而大大降低了成本。另外，作為一種功能強大的平臺，該數(shù)字氣壓計具有很好的功能擴展性，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能易于擴展等優(yōu)點，為儀器及電子產(chǎn)品設計后續(xù)技術升級，以進一步滿足市場的需要提供了條件。</p><p>　　1.4 國內(nèi)外相關技術</p><p

30、>　　對輪胎爆胎進行預警是保障汽車安全行駛的關鍵所在，已成為汽車行業(yè)研究的熱點問題。在輪胎爆胎預警系統(tǒng)及相關技術的研究發(fā)面，美國、日本、德國、法國、英國在近幾年都取得了突破性的進展，形成了性能和功能完善[5]的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品。從近年發(fā)布的世界新車資料來看，林肯大陸、奔馳、寶馬、標志、道奇等中高檔車均安裝了輪胎壓力監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測汽車行駛過程中輪胎氣壓，車內(nèi)主控機板顯示模塊實時顯示輪胎氣壓狀態(tài)。</p><

31、;p>　　據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會相關市場調(diào)查表明，國內(nèi)輪胎爆胎預警系統(tǒng)的相關產(chǎn)品有推出，但都是技術性能不甚完善簡易系統(tǒng)產(chǎn)品，存在以下缺點：①系統(tǒng)工作壽命極短；②系統(tǒng)在低溫或高溫環(huán)境下失效；③工作可靠性較差。而性能可靠、功能完善、技術成熟的產(chǎn)品均是一些國外知名公司的品牌產(chǎn)品，但價格較為昂貴。因此，研制性能可靠、功能完善并且價格能為當前多數(shù)國內(nèi)消費者所接受的輪胎爆胎預警技術產(chǎn)品很有必要。國內(nèi)汽車行業(yè)正迫切需求成熟的輪胎爆胎預警系統(tǒng)及產(chǎn)品的

32、投放市場以解決因輪胎爆胎而引起的行駛安全性問題。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體設計</p><p>　　2.1 設計思路分析</p><p>　　2.1.1 設計方案一：</p><p>　　采用單片機主控，通過壓力傳感器、A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過含有單片機的檢測系統(tǒng)檢測，將結(jié)果傳送到單片機控制的主控器，數(shù)據(jù)通過顯示器顯示。原理

33、框圖如下：</p><p>　　圖2-1 方案一原理圖</p><p>　　2.1.2 設計方案二：</p><p>　　采用集成的單片機主控，通過壓力傳感器將氣壓信號送入帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機中，以及在相關模擬分立元件的輔助下進行A/D轉(zhuǎn)換以及其它的數(shù)據(jù)處理，將處理的結(jié)果送顯示部分進行顯示。原理原理框圖如下：</p><p>　　圖2-2 方

34、案二原理圖</p><p>　　綜上所述，方案一電路雖然與方案二類似，都較方案一調(diào)整方便、可兼顧的指標多，但方案一利用PC機平臺實現(xiàn)軟件操作，在操作運行復雜，并且性價較底，因為耗費較大，所以在實際應用中一般不用，所以我們選擇第二種方案。</p><p>　　設計51單片機數(shù)字氣壓計系統(tǒng)時，需要考慮下面4個方面的內(nèi)容。</p><p>　　·選擇合適的氣壓傳

35、感器芯片，這要根據(jù)實際需要以及各種氣壓傳感器的性能參數(shù)來決定。</p><p>　　·選擇合適的A/D轉(zhuǎn)換器件，它的作用是將氣壓傳感器輸出的模擬電流或電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。</p><p>　　·設計單片機和A/D轉(zhuǎn)換器件的接口電路。</p><p>　　·實現(xiàn)氣壓信息采集并輸出的軟件設計。</p><p>　

36、　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 單片機數(shù)字氣壓計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　由圖2-1可知，整個系統(tǒng)的工作流程如下。</p><p>　　測量時被測氣壓由氣壓傳感器轉(zhuǎn)換為模擬的電壓輸出，此輸出信號不能直接交由單片機處理。因此，需要經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換模塊把氣壓傳

37、感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖（其頻率隨輸入電壓呈線性變化）。通過單片機接收該脈沖信號，得到單位時間內(nèi)獲得的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關系式計算出所對應的實際氣壓值，最后通過數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶。</p><p>　　2.3系統(tǒng)各功能模塊的設計思想</p><p>　　通過對單片機各個端口的設置，以及定時器工作方式和串行口工作方式的選擇，并對定時器和串行口進行初始化用以實現(xiàn)對單

38、片機和各個功能模塊芯片之間通訊聯(lián)絡的設定。在主程序模塊中我們關鍵是使單片機初始化，以及分配地址空間交代程序中各個變量等。其中最為關鍵的是連接子程序的各個功能模塊。</p><p>　　2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　單片機接受傳感器的電壓值為模擬信號，它要和A/D轉(zhuǎn)換模塊的鋸齒波發(fā)生裝置發(fā)送過來的標準模擬信號相比較，即通過P1.0和P1.1引腳進行比較，同時開發(fā)定時器0，當

39、待測模擬信號超過標準模擬信號時，P3.6引腳信號將會發(fā)生變化，此時的定時器0的值通過量綱轉(zhuǎn)化就得到了相應的數(shù)字信號。</p><p>　　2.3.2 數(shù)據(jù)處理模塊</p><p>　　數(shù)據(jù)處理模塊主要是對A/D轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)據(jù)進行多次采集，并且對采集的數(shù)據(jù)進行處理，此處理過程主要是對采集的數(shù)據(jù)進行初值定義以及相應的移位處理，并且把處理好的數(shù)據(jù)送入相應的緩沖區(qū)，為后面的顯示模塊作好準備。<

40、;/p><p>　　2.3.3 顯示模塊</p><p>　　用單片機芯片AT89C52的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口接數(shù)碼管的a－h(huán)端，8位數(shù)碼管的S1－S5通過AT89C52的P2.0－P2.4端口來控制選通每個數(shù)碼管的位選端。</p><p>　　在數(shù)據(jù)的顯示模塊中，我們采用的是LED動態(tài)顯示的方式。其具體的實現(xiàn)過程在上述設計思想中詳細說明。7段數(shù)碼管選

41、用共陽連接方式，通過端口輸出編碼后的段碼，對應筆畫為“高電平“時點亮。</p><p>　　2.4氣壓傳感器的選擇</p><p>　　氣壓傳感器對于數(shù)字氣壓計設計的實現(xiàn)至關重要，需要綜合實際的需求和各類氣壓傳感器的性能參數(shù)加以選擇。</p><p>　　氣壓傳感器的主要性能參數(shù)如下。</p><p><b>　　·測量范

42、圍</b></p><p>　　即所能測量的大氣壓力范圍，單位為kPa。</p><p><b>　　·測量精度</b></p><p>　　測量結(jié)果（電流或電壓）的精度。</p><p><b>　　·溫度補償范圍</b></p><p>　

43、　一般要選用具有溫度補償能力的氣壓傳感器，因為溫度補償特性可以克服半導體壓力敏感器件存在的溫度漂移問題。</p><p>　　·測量的是否是絕對氣壓值</p><p>　　絕對氣壓值對應的即是實際的氣壓值，顯然要實現(xiàn)數(shù)字氣壓計需要測量絕對氣壓值的氣壓傳感器。</p><p>　　數(shù)字氣壓計顯示的是絕對氣壓值，同時為了簡化電路，提高穩(wěn)定性和抗干擾能力，要求使

44、用具有溫度補償能力的氣壓傳感器[7]。經(jīng)過綜合考慮，我們選用美國摩托羅拉公司的集成壓力傳感器芯片MPX4105作為氣壓傳感器。MPX4105可以產(chǎn)生于所加氣壓呈線性關系的高精度模擬輸出電壓，它具有以下特點：</p><p>　　·供電范圍：4.85~5.35V，典型值為5.1V。</p><p>　　·測量范圍：15~105kPa。</p><p&g

45、t;　　·工作溫度范圍：0~85℃。</p><p>　　·溫度補償范圍：-40~+125℃。</p><p>　　·測量精度為±1.7%VFSS。</p><p>　　·最低氣壓對應的輸出電壓VOFF為0.184~0.428V，典型值為0.306V；最高氣壓對應的輸出電壓VOFF為4.804~4.988V，典型值為

46、4.896V；滿刻度輸出電壓間距VFSS的典型值為4.590V。</p><p>　　·理想的微處理器接口。</p><p>　　2.5 A/D轉(zhuǎn)換器件的選擇</p><p>　　氣壓傳感器MPX4105輸出的是模擬電壓，因此，必須進行A/D轉(zhuǎn)換才能交由單片機處理。關于A/D轉(zhuǎn)換，其模塊的特點是：轉(zhuǎn)換分辨率為10位，最多含8個輸入通道和一個內(nèi)部溫度傳感器。

47、我采用一種電壓/頻率（V/F）轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)模擬電壓的數(shù)字化處理。</p><p>　　V/F轉(zhuǎn)換電路由V/F器件實現(xiàn)。V/F器件的作用是將輸入電壓的幅值轉(zhuǎn)換成頻率與輸入電壓幅值成正比的脈沖序列，雖然V/F器件本身還不能算做量化器，但加上定時器與計數(shù)器以后也可以實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。V/F器件的突出特點就是它能夠把模擬電壓轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強、可遠距離傳送并能直接輸入單片機接口的脈沖序列。通過測試V/F的輸出頻率?？梢詫?/p>

48、現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換功能。</p><p>　　針對電路的實際需要，并考慮到外圍電路實現(xiàn)的難易程度和相應的性能指標，我選用國家半導體公司的芯片LM331來實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。LM331是一款高精度電壓/頻率轉(zhuǎn)換芯片，它具有以下特點：</p><p>　　·最大非線性誤差為0.01%。</p><p>　　·可單、雙電源供電，電壓范圍為5~40V。</p

49、><p>　　·脈沖輸出可兼容任何邏輯形式。</p><p>　　·內(nèi)部具有溫度補償能隙基準電路，因而具有極佳的溫度穩(wěn)定性，最大溫漂為±50ppm/℃。</p><p>　　·寬的滿量程頻率范圍：1Hz~100KHz。</p><p><b>　　2.6 三端穩(wěn)壓器</b></p

50、><p>　　本設計中的LM331工作電源采用+15V，但是單片機、MPX4105等其他芯片需要+5V供電，因此還需要設計專門的供電電路以滿足整個系統(tǒng)的電源需求。選用摩托羅拉公司的三端低電流線性穩(wěn)壓芯片MC78L05作為電源電路。其輸入電壓范圍：2.6~24V，輸出+5V 固定電壓；具有內(nèi)部短路電路限制和熱過載保護功能，無需外部元器件。</p><p><b>　　2.7 數(shù)碼管顯示

51、</b></p><p>　　2.7.1 數(shù)碼管靜態(tài)顯示</p><p>　　當顯示器顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截止，這種顯示方式每一位都需要一個8位輸出口控制。靜態(tài)顯示時，較小的電流能得到較高的亮度且字符不閃爍，當顯示器位數(shù)較少時，采用靜態(tài)顯示的方法是合適的。</p><p>　　2.7.2數(shù)碼管動態(tài)顯示</p>&l

52、t;p>　　一位一位地輪流點亮顯示器各個位，對于顯示器的某一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間的比例有關。若顯示器的位數(shù)不大于8，則控制顯示器公共極電位只需一個I/O口，控制顯示器的各位所顯示的字型也只需一個8位口。</p><p>　　單個LED是由７段發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示單元。有

53、10個引腳，對應于７個段、1個小數(shù)點和2個公共端[9]。本設計中需要用5個LED組成顯示單元，共陰極接法，所以我們采用數(shù)碼管動態(tài)顯示。</p><p><b>　　2.8 系統(tǒng)配置</b></p><p>　　我們以AT89C52單片機為整個系統(tǒng)的核心，通過氣壓傳感器對氣壓信號的采集、控制、放大等處理完成氣壓參數(shù)的自動獲取，以及進行數(shù)字顯示等等。在此過程中需要利用AT

54、89C52單片機內(nèi)部的定時器對其進行度量，再使用軟件模塊對其進行處理，即得到了A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。進行多次A/D轉(zhuǎn)換后，我們就可以采集到一脈沖序列的數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚恚詈笸ㄟ^數(shù)碼管顯示電路顯示給用戶，進而達到了我們對整個系統(tǒng)設計的基本要求。</p><p>　　第三章 硬件電路設計</p><p>　　經(jīng)過之前的分析,單片機系統(tǒng)中的數(shù)碼管顯示電路，它通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示

55、器等部分組成，是將采集到得氣壓值通過數(shù)碼管顯示的電路。</p><p>　　硬件電路離不開功能性器件，因此首先來看看本數(shù)字胎壓計所采用的主要器件。</p><p>　　3.1單片機電路部分</p><p>　　3.1.1 主要芯片介紹</p><p><b>　　89C52單片機</b></p><p

56、>　　89C52單片機的40條引腳按功能來分，可以分為3部分，電源及時鐘引腳、控制引腳和輸入/輸出引腳。如下圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 單片機引腳圖</p><p>　　89C52單片機引腳功能</p><p><b>　　主電源及時鐘引腳</b></p><p>　　此類引腳包括電源引腳Vcc、

57、Vss、時鐘引腳XTAL1、XTAL2。</p><p>　　（1）Vcc（40腳）：接+5V電源，為單片機芯片提供電能。</p><p>　?。?）Vss（20腳）接地。</p><p>　?。?）XTAL1（19腳）在單片機內(nèi)部，它是一個反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的振蕩器，可提供單片機的時鐘控制信號。</p><p>　?。?

58、）XTAL2（18腳）在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸出端。</p><p><b>　　控制引腳</b></p><p>　　此類引腳包括RESET（即RSR/VPD）、ALE/PROG、PSEN、EA/VPP，可以提供控制信號，有些具有復用功能。</p><p>　　（1）RSR/ VPD（9腳）：復位信號輸入端，高電平有效，當振蕩器運

59、行時，在此引腳加上兩個機器周期的高電平將使單片機復位（REST）。復位后應使此引腳電平保持為不高于0.5V的低電平，以保證單片機正常工作。</p><p>　　掉電期間，此引腳可接上備用電源（VPD），以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。當Vcc下降到低于規(guī)定值，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（5±0.5V）時，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。</p><p>　?。?）ALE/PR

60、OG（30腳）：ALE為地址鎖存允許信號。當單片機訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的下降沿用于鎖存16位地址的低8位。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的1/6。但是每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，在兩個機器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即丟失一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動8個LSTTL負載。</p><p>　?。?）PSEN（29腳）：程序存儲器允許輸出控制端。此輸出

61、為單片內(nèi)訪問外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或取常數(shù)）期間，每個機器周期均PSEN兩次有效。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不會出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動8個LSTTL負載。</p><p>　?。?）EA/VPP（31腳）：EA功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。當EA端保持高電平時，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH時將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)

62、行外部程序存儲器內(nèi)的程序。</p><p><b>　　輸入/輸出引腳</b></p><p>　　此類引腳包括P0口、P1口、P2口和P3口。</p><p>　?。?）P0（P0.0~P0.7）是一個8位三態(tài)雙向I/O口，在不訪積壓處部存儲器時，做通用I/O口使用，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，當訪問外部存儲器時，此口為地址總路線低8位及

63、數(shù)據(jù)總路線分時復用口，可帶8個LSTTL負載。</p><p>　　（2）P1（P1.0~P2.7）是一個8位準雙向I/O口（作為輸入時，口鎖存器置1），帶有內(nèi)部上拉電阻，可帶4個LSTTL負載。</p><p>　?。?）P2（P2.0~P2.7）是一個8位準雙向I/O口，與地址總路線高8位復用，可驅(qū)動4個LSTTL負載。</p><p>　?。?）P3口功能表，

64、如下表1.1所示：</p><p>　　表1.1 P3口功能表</p><p>　　3.2 氣壓傳感和V/F轉(zhuǎn)換電路部分</p><p>　　MPX4105壓力傳感芯片</p><p>　　氣壓傳感器選用摩托羅拉公司生產(chǎn)地集成壓力傳感芯片MPX4105，其引腳分布如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 MPX

65、4105引腳分布圖</p><p>　　各引腳功能說明如下：</p><p>　　VOUT(1腳)：電壓輸出腳。</p><p>　　GND（2腳）：接地端。</p><p>　　NC（4、5、6腳）：空引腳，用于芯片內(nèi)部連接，懸空不適用。</p><p>　　LM331電壓/頻率轉(zhuǎn)換器</p><

66、p>　　電壓/頻率轉(zhuǎn)換器選用國家半導體公司的高精度V/F轉(zhuǎn)換芯片LM331，其引腳分布如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 LM331引腳分布圖</p><p>　　各引腳功能說明如下：</p><p>　　CO(1腳)：電流輸出腳。</p><p>　　RefC（2腳）：基準電流腳。此引腳可接一固定電阻串聯(lián)一個可變電阻器的

67、組合，用于調(diào)整轉(zhuǎn)換增益。</p><p>　　FO（3腳）：脈沖序列輸出腳。該序列的頻率值對應于輸入電壓的脈沖序列。</p><p>　　GND（4腳）：接地端。</p><p>　　R/C（5腳）：組容網(wǎng)絡引腳。</p><p>　　Thre（6腳）：閾值電壓腳。芯片內(nèi)部的電壓比較器會對此引腳上的電壓和7腳CmpIn上的電壓作比較。<

68、/p><p>　　CmpIn(7腳)：比較器電壓輸入腳。需要進行V/F轉(zhuǎn)換的電壓經(jīng)過低通濾波后由此引腳輸入。</p><p>　　VCC（8腳）：電源腳?？刹捎脝巍㈦p電源供電，輸入電壓5~40V。</p><p>　　MC78L05電源電路</p><p>　　由于數(shù)字胎壓計采用的是+15V電源供電，LM331工作于+15V，但是單片機、MPX4

69、105等其他芯片需要+5V供電，因此還需要設計專門的供電電路以滿足整個系統(tǒng)的電源需求。電源電路選用摩托羅拉公司的三端低電流線性穩(wěn)壓芯片MC78L05。MC78L05具有以下特點：</p><p>　　輸入電壓范圍：2.6~24V，輸出+5V固定電壓；</p><p>　　具有內(nèi)部短路電路限制和熱過載保護功能；</p><p><b>　　無須外部器件。&l

70、t;/b></p><p>　　其引腳分布如圖3-3所示。</p><p>　　各引腳功能說明如下：</p><p>　　Vout(1腳)：+5V固定電壓輸出腳。</p><p>　　GND(2腳)：接地端。</p><p>　　Vin(3腳)：電壓輸入腳，可輸入的電壓范圍為2.6~24V。</p>

71、<p>　　圖3-4 MC78L05引腳分布圖</p><p>　　數(shù)字胎壓計的硬件電路可分為4個部分：氣壓傳感器、V/F轉(zhuǎn)換電路、單片機電路和電源電路。</p><p>　　氣壓傳感和V/F轉(zhuǎn)換電路的原理圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 基于MPX4105的數(shù)字胎壓計系統(tǒng)氣壓傳感及V/F轉(zhuǎn)換電路原理圖</p><

72、p>　　圖3-5中，U3為氣壓傳感芯片MPX4105，它工作于+5V電壓，將被測電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓（對應圖中網(wǎng)絡標號為Vin），送至V/F轉(zhuǎn)換電路。電阻R5和電容C7構(gòu)成典型的去耦合濾波電路。</p><p>　　U2為V/F轉(zhuǎn)換芯片LM331，它工作于+15V電壓，此電路的設計可參考LM331的芯片資料。在此電路中，電壓Vin和輸出脈沖FO的頻率fo的轉(zhuǎn)換關系滿足公式（1）。</p><

73、;p>　　Fo=Kvin （1）</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　K=, Rs=R2+R3 （2）</p><p>　　電路中，Rt、Ct和RL的典型值分別為6.8k?、0.01pf和100k?，Rs由一個定值電阻

74、R2和一個可變電路R3串聯(lián)組成，其中，R2為22k?，R3的最大阻值為12k?，通過可變電阻R3調(diào)節(jié)Rs的阻值可以實現(xiàn)對電路轉(zhuǎn)換增益的調(diào)整。</p><p>　　氣壓的變化引起Vin的變化，而Vin在滿刻度輸出電壓間距V內(nèi)變化，V典型值為4.590V，所以Vin變化范圍很小，那么根據(jù)fo=KVin的關系式，必須增大K值，才能提高測量的精度。fo通過單片機的定時/計數(shù)器1的計數(shù)測得，該計數(shù)器的計數(shù)范圍為0~6553

75、6，500ms計數(shù)頻率1次。因此，K值的選取還要考慮到計數(shù)器的計數(shù)范圍。綜合考慮之后，將K值設為2000，這樣代入式（2）計算，可知R3的阻值應調(diào)節(jié)到6.424k?。</p><p>　　圖3-5中，Cin和Rin構(gòu)成低通濾波器，濾除輸入電壓信號中的干擾脈沖。其中，Cin取0.1，Rin取100k?，C的取容值為1的漏極電流小的電容。</p><p>　　3.3 胎壓計電源與單片機電路部分

76、</p><p>　　數(shù)字胎壓計的設計的電源與單片機電路原理圖如圖3所示。</p><p>　　圖3-6 基于MPX4105的數(shù)字胎壓計系統(tǒng)設計及單片機電路原理圖</p><p>　　圖3-6中，U4為電源轉(zhuǎn)換芯片MC78L05，它將+15V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，提供單片機和氣壓傳感芯片使用。U1為單片機芯片AT89C52，工作于11.592MHz時鐘，它的P3.

77、5腳（定時/計數(shù)器1外部脈沖輸入端）和FO相連，對脈沖序列計數(shù)，以獲取頻率信息，從而轉(zhuǎn)換為氣壓值。U1的P0口和P2口是和數(shù)碼管顯示電路的接口，其中，P0口味8位段碼，P2口提供5位位碼（5位7段數(shù)碼管顯示），數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 數(shù)字顯示電路組成方塊圖</p><p>

78、;　　數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字型重疊式；第二種是分段式；第三種是點陣式。目前以分段式應用最為普遍，主要器件是七段發(fā)光二極管（LED）顯示器。它可分為兩種，一是共陽極顯示器（發(fā)光二極管的陽極都接在一個公共點上），另一是共陰極顯示器（發(fā)光二極管的陽極都接在一個公共點上，使用時公共點接地）。</p><p>　　最后給出該課題設計的完整原理圖，如下圖3-8所示：</p><p>　　

79、圖3-8 電路完整原理圖</p><p><b>　　3.4 pcb制作</b></p><p>　　經(jīng)過前面的努力，數(shù)字氣壓計硬件電路的設計在已經(jīng)完成， PROTEL99SE是一個全32位的電路板設計軟件，使用該軟件可以容易地設計電路原理圖、畫元件圖、設計電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。</p><p>　　在這里主要用它來繪制電路原理圖和

80、生成印制電路板。下面簡要說明一下我們上面用PROTEL畫好的電路原理圖的設計步驟如下：</p><p>　?。?）設置原理圖設計環(huán)境。其中，工作環(huán)境設置是使用Design/Options和Tool和Preferences菜單進行的，畫原理圖環(huán)境的設置主要包括圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格、模板設置等。</p><p>　　（2）放置元件，將電氣和電子元件放置在圖紙上。</p>

81、<p>　　（3）原理圖布線。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導線將元件連接起來，連接時一定要符合電氣規(guī)則。</p><p>　　（4）編輯和調(diào)整。編輯元件的屬性。包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。調(diào)整元件和導線的位置等操作。</p><p>　　（5）檢查原理圖。使用電氣規(guī)則功能(ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。給出檢查報告，若有錯誤則要根據(jù)錯誤進行改正。</p>

82、<p>　　（6）生成網(wǎng)絡表。所謂網(wǎng)絡表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認各個元件和它們之間的關系。</p><p><b>　　（7）打印原理圖。</b></p><p>　　對電路板的設計主要分為以下幾個步驟；</p><p>　?。?）使用原理圖編輯器設計原理圖，進行電氣檢查(ERC)并生成原理圖的網(wǎng)

83、絡表。</p><p>　?。?）進入電路板(PCB)環(huán)境，使用電路向?qū)Т_定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。</p><p>　?。?）使用Design/Netlist菜單，調(diào)入網(wǎng)絡表。</p><p>　?。?）布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。自動布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。</p><p>　?。?）完成修

84、飾等工作，完成整個電路板的設計。</p><p><b>　　第四章 軟件設計</b></p><p>　　就該設計的單片機而言，它的輸入信號是具有一定頻率的脈沖序列，通過單片機內(nèi)部的計數(shù)器可以獲得此脈沖序列的頻率，此頻率對應于某個氣壓值，如何將頻率換算成該氣壓值是軟件設計首先需要考慮的問題。</p><p>　　4.1用C語言開發(fā)單片機的優(yōu)勢

85、</p><p>　　C語言是一種編譯型的結(jié)構(gòu)化程序設計語言，具有簡單的語法結(jié)構(gòu)和強大的處理功能，具有運行速度快、編譯效率高，移植性好和可讀性強等多種優(yōu)點，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)便件的直接操作。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，可以大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而開發(fā)出大規(guī)模、高性能的應用系統(tǒng)[11]。其優(yōu)勢如下：</p><p>　?。?）可以大幅度加快開發(fā)進度，程序量

86、越大，用C語言就越有優(yōu)勢。</p><p>　?。?）無需精通單片機指令集和具體的硬件，也能夠編出符合硬件實際專業(yè)水平的程序。</p><p>　?。?）可以實現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理、便于開發(fā)小組計劃任務、分工合作。源程序的可讀性和可維護性都很好。</p><p>　　（4）省去了人工分配單片機資源的工作，在匯編語言中要為每一個子程序

87、分配單片機的資源。在使用C語言后，只要在代碼中申明一下變量的類型，編譯器就會自動分配相關資源，根本不需要人工干預，從而有效地避免了人工分配單片機資源的差錯。</p><p>　　（5）匯編語言的可移植性很差，而C語言只要將一些與硬件相關的代碼作適當?shù)男薷模涂梢苑奖愕匾浦驳狡渌N類的單片機上。</p><p>　　（6）C語言提供auto、static、flash等存儲類型，針對單片機的程

88、序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間及EEPROM空間自動為變量合理地分配空間，而且C語言提供復雜的數(shù)據(jù)類型，極大地增強了程序處理能力和靈活性。C編譯器能夠自動實現(xiàn)中斷服務程序的現(xiàn)場保護和恢復，并且提供常用的標準函數(shù)庫，供用戶使用。并且C編譯器能自動生成一些硬件的初始化代碼。</p><p>　?。?）對于一些復雜系統(tǒng)的開發(fā)，可以通過移植(或C編譯器提供)的實時操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。</p><p>　　正

89、由于C語言在系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，這次設計的所有程序設計都將采用C語言編寫。</p><p>　　4.2 如何由頻率計算出氣壓值</p><p>　　信號每一步的變換過程如下：</p><p>　　第一步，被測氣壓經(jīng)過氣壓傳感器MPX4105轉(zhuǎn)換成電壓輸出，根據(jù)MPX4105的芯片資料可知，輸出電壓VOUT和大氣壓P的關系如下</p><p>　

90、　VOUT=VCC(0.01P-0.09) （3）</p><p>　　這里VCC為+5V，因此可得：</p><p>　　VOUT=5(0.01P-0.09) （4）</p><p>　　第二步，MPX4105的輸出電壓VOUT作為輸入電壓Vin，經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑?/p>

91、頻率fo的脈沖序列FO。Vin和FO的這種對應關系如上一節(jié)的式（1）所示。</p><p>　　綜合式（1）和式（4），根據(jù)VOUT=Vin,可得：</p><p>　　P==+9 （5）</p><p>　　式（5）中，fo的單位為Hz，P的單位為kPa，K為V/F轉(zhuǎn)換增益，設計中K值為2000。在軟件中，根據(jù)

92、式（5）編程計算得到氣壓值P。</p><p>　　程序設定如下：T0為定時器，基本的定時時基50ms。T1為計數(shù)器運用內(nèi)部中斷0可保證T0定時滿500ms后就讀取此時計數(shù)器的值以計算氣壓值，使T0、T1均工作于方式1并在P0口送字型碼，同時可用P2.0—P2.4提供片選碼。</p><p><b>　　4.3程序流程圖</b></p><p&g

93、t;　　單片機實現(xiàn)數(shù)字氣壓計的程序流程如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 單片機實現(xiàn)數(shù)字氣壓計的程序流程圖</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真</p><p>　　本次設計由我和黃歡歡同學共同完成，本人主要負責硬件方面的工作，而黃歡歡同學主要負責本次設計的軟件部分。</p><p>　　我們這個設計的仿真軟件主要講述的

94、是Keil軟件與Proteus軟件的結(jié)合與應用。</p><p>　　5.1 Keil軟件介紹</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。Keil可

95、以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存儲器中

96、。</p><p>　　Keil u Vision2 ADE是Keil software公司的產(chǎn)品，它集項目管理、編譯工具、代碼編寫工具、代碼調(diào)試以及完全仿真于一體，適合個人開發(fā)或人數(shù)少、對開發(fā)過程的管理還不成熟的開發(fā)團體。</p><p>　　u Vision2本身自帶項目管理器，其開發(fā)流程步驟如下：</p><p>　　·開啟u Vision2，建立工

97、程文件并且從器件數(shù)據(jù)庫里挑選出項目實際使用的器件。</p><p>　　·建立一個新的源文件，并且把這個源文件添加到工程中去。</p><p>　　·為單片機添加并且設置啟動代碼。</p><p>　　·設置硬件相關的選項。</p><p>　　·編譯整個工程并且生成下載到存儲器用的HEX文件。<

98、/p><p>　　5.2 PROTEUS軟件介紹</p><p>　　Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是

99、彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。</p><p>　　Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。對于單片機硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 對于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug菜單下的execute菜單項或F12 快捷鍵啟動執(zhí)行，用debug菜單下的p

100、ause animation菜單項或pause鍵暫停系統(tǒng)的運行；或用debug菜單下的stop animation菜單項或shift-break組合鍵停止系統(tǒng)的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應工具進行。對于軟件的分步調(diào)試，應先執(zhí)行debug菜單下的start/restart debugging菜單項命令，此時可以選擇stepover、step into和step out命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵F10、F11和ctrl+F11)

101、，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start / restart debuging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時分析和查看。</p><p>　　運行proteus的ISIS程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置view菜單下的捕捉對齊和system下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的p(從庫中選擇元件命

102、令)命令，在pick devices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單的Definecode generation tools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在source菜單的Add/removesource files命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過debug菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。</p><

103、p>　　5.3 單片機調(diào)試仿真</p><p>　　這里我們采用proteus的系統(tǒng)總體執(zhí)行效果調(diào)試方法，調(diào)試單片機的供應電源和復位電路部分。這里單片機時鐘工作在11.0592MHZ，電源電路、晶振電路和復位電路是整個系統(tǒng)正常工作的基礎，應首先保證它們的正常工作。如下圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1單片機調(diào)試仿真</p><p>　　5.4原理圖檢

104、查調(diào)試</p><p>　　應用Protel軟件使用電氣規(guī)則功能(ERC)檢查原理圖的連接是否合理和正確。給出檢查報告，若有錯誤則要根據(jù)錯誤進行改正。如下圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2 原理圖檢查</p><p>　　5.5 器件連接調(diào)試</p><p>　　電路中各器件的元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接通過網(wǎng)絡表進行檢查，通

105、過該表可以確認各個元件和它們之間的關系。如下圖5-3所示：</p><p>　　圖5-3 器件連接檢查</p><p><b>　　5.6 PCB檢查</b></p><p>　　對于PCB圖的檢查主要從這幾個方面進行檢查：PCB設計檢查、PCB電氣特性檢查、PCB物理特性檢查、PCB印制板的設計要求檢查、PCB導線圖形檢查。檢查后設計的PCB

106、圖如下圖5-4，圖5-5（3D正面），圖5-6（3D反面）所示：</p><p>　　圖5-4 PCB檢查</p><p><b>　　圖5-5 3D</b></p><p><b>　　圖5-6 3D</b></p><p><b>　　5.7程序調(diào)試仿真</b><

107、;/p><p>　　第六章 畢業(yè)設計總結(jié)</p><p><b>　　6.1主要成果</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計在自己的努力，同學的幫助，老師的指點下已全部完成，結(jié)果重要，過程也很珍貴，在做畢業(yè)設計的過程中我學到了好多知識和經(jīng)驗，仔細認真的想想總結(jié)一下將對自己是個質(zhì)的提升?，F(xiàn)先將此次畢業(yè)設計的成果簡要匯報如下：</p>

108、<p>　　?完整的數(shù)字氣壓計設計方案</p><p>　　?如何選擇合適的氣壓傳感器</p><p>　　?利用V/F轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)模數(shù)的轉(zhuǎn)換</p><p>　　?所需使用的電壓轉(zhuǎn)換電路提供+5V電源</p><p><b>　　?低成本</b></p><p>　　6.2 經(jīng)驗總結(jié)和

109、感謝</p><p>　　當畢業(yè)論文寫到這里的時候，為期四個月的畢業(yè)設計基本要畫上句號了。在張加宏老師的耐心指導下，自己可謂有了一個全新的提高。與同組人黃歡歡的通力配合下，畢業(yè)設計也較順利圓滿地完成了。</p><p>　　此次我的畢業(yè)設計的課題是“基于單片機的數(shù)字氣壓計的硬件設計”，一開始拿到這個課題是一頭的霧水，不知道該如何的下手，也就在畢業(yè)設計的開始階段，張老師為我們指出了此課題的大

110、概方向和需要查閱的相關書籍以及在后面會遇到的主要問題，可謂受益頗多。</p><p>　　在學習了相關本次設計的知識后，我實際的設計部分，在這個過程中遇到了相當多的問題和困難，比如選用什么樣的氣壓傳感器以及A/D轉(zhuǎn)換芯片，傳感器電路及A/D轉(zhuǎn)換和單片機的接口電路、氣壓顯示電路如何去設計等，在此要感謝張老師在此過程中給與我們的耐心指導。到此畢業(yè)設計就此完成。</p><p>　　實踐是檢驗真

111、理的唯一標準，經(jīng)過幾年的理論學習和這次在即將走向工作崗位的時候能將理論與實踐相結(jié)合的來鍛煉自己可謂是難得的一次提高，在此感謝學校為我們安排的這個教學環(huán)節(jié)，也感謝在此次設計過程中給與我極大幫助和理解的張老師和幫助過我們的同學。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 周潤景.Proteus在MCS-51&ARM7系統(tǒng)中的應用百例

112、[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[2] 周潤景.基于Proteus的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.5</p><p>　　[3] 戴佳 戴衛(wèi)恒.51單片機C語言應用程序設計實例精講[M].北京：電子工業(yè)出版社</p><p>　　[4] 趙曉安.MCS-51單片機原理及應用[M]．天津大學出版社

113、</p><p>　　[5] 沈紅衛(wèi).單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析[M]．北京航空航天大學出版社</p><p>　　[6] 胡漢才.單片機原理及其接口技術[M]． 北京：清華大學出版社</p><p>　　[7] 張愛鈞，彭秀華所.單片機高級語言C51windows環(huán)境編程與應用[M]．</p><p>　　[8] 張毅剛.單片機原理及應用