基于單片機控制的數(shù)字氣壓計的設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計

1、1基于單片機控制的數(shù)字氣壓計的設(shè)計與實現(xiàn)前言氣壓計是利用壓敏元件將待測氣壓直接變換為容易檢測、傳輸?shù)碾娏骰螂妷禾?，然后再?jīng)過后續(xù)電路處理并進(jìn)行實時顯示的一種設(shè)備。其中的核心元件就是氣壓傳感器，它在監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測量等方面起著重作用。運用于氣壓計的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時的氣壓變化來獲取氣壓值的。氣象學(xué)研究表明，在垂直方向上氣壓隨高度增加而降低。例如在低層，每上升100m，氣壓便降低10hPa；在5一6k

2、m的高空，高度每增加100m，氣壓便會降7hPa；而當(dāng)高度進(jìn)一步增加時，即到9—10km的高空之后，高度每增加100m，氣壓便會降低5hPa；同樣，若空氣中有下降氣流時，氣壓會增加；若空氣中有上升氣流時，作用于空氣柱底部的氣壓就會減小。一般把作用于單位面積上宅氣柱的重量稱為大氣壓力。1氣壓計的結(jié)構(gòu)本文研究的氣壓計結(jié)構(gòu)如圖l1所示。其中氣壓傳感器用來將被測氣壓轉(zhuǎn)換為電壓信號；用V／F轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的

3、脈沖信號；以便用單片機接收該脈沖信號，并根據(jù)單位時間內(nèi)得到的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計算出所對應(yīng)的氣壓值，最后在單片機控制下由LED顯示出來。本氣壓計能夠在氣壓傳感器的線性范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量相應(yīng)氣壓值。需要說明的是，其測量值是絕對氣壓值。本文研究的氣壓計的技術(shù)指標(biāo)如下：●測量范圍：300hPa～1050hPa；●測量精度：01％FS(20℃)；●顯示精度：01％，由4個8段LED顯示實現(xiàn)；●工作溫度范圍：0～85℃；●電源電壓：9

4、V。3AD轉(zhuǎn)換。它的突出特點就是把模擬電壓轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強，可遠(yuǎn)距離傳送并能直接輸入計算機的脈沖串，從而通過測量VF的輸出頻率來實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換功能?？紤]到外圍電路實現(xiàn)的難易程度和相應(yīng)的性能指標(biāo)，選用了LM331電壓頻率轉(zhuǎn)換芯片。該器件使用了溫度補償能隙基準(zhǔn)電路，因而具有極佳的溫度穩(wěn)定性，最大溫漂為50ppm℃，同時該器件的脈沖輸出可與任何邏輯形式兼容；LM331可單、雙電源供電，電壓范圍為5～40v；滿量程范圍1Hz。100kHZ；最大

5、非線性誤差為O01％。圖2.21所示是該系統(tǒng)中LM331的外圍電路。在該電路中，基于LM331的壓頻轉(zhuǎn)換關(guān)系為：(2.21)ikvf?0其中，(2.22))09.2(LTTsRCRRk?21SSSRRR??實際上，電路中的R，主要用于調(diào)節(jié)電路的轉(zhuǎn)換增益，的典型值LTTRCR分別為68kQ、O01pF和100ｋΩ，K值則可由設(shè)計者自己決定。該設(shè)計中，取K=2000，=28424kΩ，主要是考慮到單片機部分使用測頻率法來測凡能夠0R保證頻率