【摘要】：大氣壓力是氣象研究與觀測領域的重要參數(shù)。在科學技術發(fā)展的當今社會,數(shù)字型大氣壓力測量儀器被廣泛應用于科學研究、工業(yè)以及醫(yī)療等諸多領域。研發(fā)設計的通用型數(shù)字氣壓計可用于海洋環(huán)境、大氣環(huán)境等大氣壓力的精準測量�？蔀楹Ｑ蟊O(jiān)測平臺、氣象監(jiān)測平臺等提供大氣壓力的準確數(shù)據(jù)。本文敘述了基于C8051單片機與氣壓傳感器芯片設計的數(shù)字型氣壓計系統(tǒng),對系統(tǒng)中的硬件組成以及程序設計流程進行主要研究。本系統(tǒng)使用氣壓傳感器芯片采集獲取實時的環(huán)境溫度及大氣壓力數(shù)據(jù),對核心處理芯片進行相應控制及采集程序設計,獲取并處理氣壓傳感器的數(shù)值,并設計相應的數(shù)據(jù)采集處理程序,獲得理想的測量數(shù)據(jù),最后將得到的數(shù)據(jù)通過232串口連續(xù)發(fā)送出來。通過計算機串口助手或者232串口數(shù)據(jù)采集軟件,可直接讀取測量的連續(xù)大氣壓力數(shù)據(jù)。本文在對硬件設計思路與方法研究的同時,結合硬件工作原理,分析研究了氣壓傳感器數(shù)據(jù)計算及補償計算方法,闡述了該系統(tǒng)的軟件程序設計方法。介紹了以C8051單片機為硬件電路的控制核心,采用C語言作為開發(fā)語言工具進行的詳細編程設計的數(shù)字氣壓計系統(tǒng)。并根據(jù)實際使用時的需要,內(nèi)嵌設計了修正系數(shù),從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、通用性和數(shù)據(jù)的可靠性。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP368.1;P414.6
【圖文】：

加入對修正系數(shù)的設置和讀取進行設計，對輸出的氣壓數(shù)據(jù)多次計算平均值得到平均數(shù)據(jù)，使最終的數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定準確。通用型數(shù)字氣壓計系統(tǒng)組成圖如圖2-1所示。圖2-1 通用型數(shù)字氣壓計系統(tǒng)組成通用型數(shù)字氣壓計在電路設計中全部采用的是低功耗芯片和元器件，系統(tǒng)整體的功耗低，系統(tǒng)整體的工作電流小于 50mA，減少了為該系統(tǒng)提供輸入電壓的供電系統(tǒng)的壓力，也減少了不必要的電力資源的浪費。電路設計中的元器件具有廣泛的工作電壓范圍，系統(tǒng)可在 9~18V 直流電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。由于在電路設計中采用了劃分區(qū)域的模塊化設計方法設計，將硬件電路設計中的電源信號與數(shù)字信號分隔在兩個不同的電路區(qū)域，系統(tǒng)運行和工作過程中互不影響，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在電路設計中對氣壓測量采集芯片的選取有很高的要求

的設計、氣壓/溫度采集模塊BMP085芯片的設計、電平轉(zhuǎn)換電路模塊的設計組成。并根據(jù)設計的原理圖對整體電路進行PCB設計。硬件電路的設計采用Altium公司的Protel DXP 2004軟件進行設計的。如圖3-1所示為設計的電氣原理圖整體框圖。圖3-1 通用型數(shù)字氣壓計電氣設計原理圖3.2 數(shù)字型氣壓傳感器 BMP085 芯片電路設計3.2.1 數(shù)字型氣壓傳感器 BMP085 芯片的選取通過與國內(nèi)外各數(shù)字氣壓傳感器的內(nèi)部電路和器件使用對比，設計中選用了德國Bosch公司生產(chǎn)的BMP085芯片。BMP085是利用壓阻原理技術生產(chǎn)的芯片，

[9]。數(shù)字型氣壓傳感器 BMP085 芯片如圖 3-2 所示。圖3-2 數(shù)字型氣壓傳感器BMP085芯片3.2.2 數(shù)字型氣壓傳感器 BMP085 芯片電路部分的設計數(shù)字型氣壓傳感器 BMP085 芯片由控制單元、電阻式壓力傳感器、和 AD 轉(zhuǎn)換器組成，其中控制單元包括 E2PROM 和 I2C 接口[10]。E2PROM 中儲存的標準數(shù)據(jù)用于補償和計算轉(zhuǎn)換傳感器測量采集的數(shù)據(jù)及其他的常規(guī)參數(shù)。在 SDA 和SCL 線上需要上拉電阻，設計時一般采用 2.2KΩ~10kΩ 大小的電阻，通常使用4.7kΩ 或者 5.1kΩ 的電阻[11]。BMP085 有一個低電平輸入的主清除信號用于對BMP085 進行復位和對寄存器和控制器的初始化。器件通過上電復位電路自動進行復位。一般地在實際使用過程中不會使用該功能。如圖 3-3 所示。圖3-3 數(shù)字型氣壓傳感器BMP085芯片的典型電路設計傳感器元件AD轉(zhuǎn)換控制單元EEPROMI2C接口BMP085XCLREOCSCLSDAGNDVDD3.3VDC輸出顯示

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本文編號：2785159