基于單片機(jī)控制的數(shù)字氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、1基于單片機(jī)控制的數(shù)字氣壓計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)前言氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測(cè)氣壓直接變換為容易檢測(cè)、傳輸?shù)碾娏骰螂妷禾?hào)，然后再經(jīng)過(guò)后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cè)量等方面起著重作用。運(yùn)用于氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時(shí)的氣壓變化來(lái)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(huì)降7hPa；而當(dāng)高度進(jìn)一步增加時(shí)，即到9—10km的高空之后，高度每增加100m，氣壓便會(huì)降低5hPa；同樣，若空氣中有下降氣流時(shí)，氣壓會(huì)增加；若空氣中有上升氣流時(shí)，作用于空氣柱底部的氣壓就會(huì)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(jì)的結(jié)構(gòu)本文研究的氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)如圖l1所示。其中氣壓傳感器用來(lái)將被測(cè)氣壓轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；用V／F轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的

3、脈沖信號(hào)；以便用單片機(jī)接收該脈沖信號(hào)，并根據(jù)單位時(shí)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(jì)算出所對(duì)應(yīng)的氣壓值，最后在單片機(jī)控制下由LED顯示出來(lái)。本氣壓計(jì)能夠在氣壓傳感器的線性范圍內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量相應(yīng)氣壓值。需要說(shuō)明的是，其測(cè)量值是絕對(duì)氣壓值。本文研究的氣壓計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如下：●測(cè)量范圍：300hPa～1050hPa；●測(cè)量精度：01％FS(20℃)；●顯示精度：01％，由4個(gè)8段LED顯示實(shí)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(diǎn)就是把模擬電壓轉(zhuǎn)換成抗干擾能力強(qiáng)，可遠(yuǎn)距離傳送并能直接輸入計(jì)算機(jī)的脈沖串，從而通過(guò)測(cè)量VF的輸出頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換功能?？紤]到外圍電路實(shí)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(bǔ)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(shí)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(shí)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(jì)者自己決定。該設(shè)計(jì)中，取K=2000，=28424kΩ，主要是考慮到單片機(jī)部分使用測(cè)頻率法來(lái)測(cè)凡能夠0R保證頻率