数字气压计的设计
数字气压计的设计
摘要：本文介绍基于气压传感器MPX4１05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MPX4１0５获得与气压相对的模拟电压值，并经过电压／频率(V／F)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
ＴhｅDesign ｏｆNumerａｌ－ｂaromｅter
Abｓtracｔ：Iｎtroｄｕces a pｒecise numｅｒｉcal bａrｏmｅter syｓtｅm based on MPＸ4１05，givinｇthe aｃhiｅve-metｈｏd ｏf soft anｄhaｒdwa ｒe Ｏbtaｉn ｔhe vaｌuｅｏfａｎaｌｏgｖolｔage accｏrdｉng ｔｏth ｅａiｒpreｓsure vｉａMＰX4105, ａnd coｎvert itｉnto numerｉｃal puｌse bｙtｈｅｖｏlｔage／frequenｃy ｃonｖｅrｓiｏn. Recuｒｔｏthe takeｃｏｕｎt oｆthe pulse-sｅqｕeｎcｅand ｒelｅvant ｍａnagemenｔｂy thｅSCM，an acｔual air-prｅssure ｖalue iｓｏbtａineｄ. On the sｙstem soｆtware design, deｖelopmeｎt ｔools is C languａｇe, aｄｅｔaiｌｅｄｄesign aｎd cｏdinｇ.The oｖeraｌｌoｂjecｔiｖe ｉs to ａchieve ｓystem reliabilitｙ, stａbｉl ｉtｙ,seｃuritｙaｎd ecｏnomｙ.
Kｅyｗoｒｄs：Gsｐreｓｓure trａnsduｃer，V oltage / fｒeｑuenｃｙcｏnv ｅｒｓion,ＳCM
１引言
１.1课题背景
数字气压计是利用压敏元件将待测气压直接变换为容易检测、传输的电流或电压信号，然后再经过后续电路处理并进行实时显示的一种设备。其中的核心元件就是气压传感器,它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。运用于气压计的气压传感器基本都是依靠不同高度时的气压变化来获取气压值的。相对比于普通的水银气压计，有准确易读，易携带的优点。
气象学研究表明,在垂直方向上气压随高度增加而降低。例如在低层，每上升1００m气压便降低1０hPa;在５~6km的高空，高度每增加１00ｍ，气压便会降低７hPa;而当高度进一步增加时,即到9~10kｍ的高空之后,高度每增加10０m,气压便会降低5hPa；同样，若空气中有下降气流时,气压会增加；若空气中有上升气流时，作用于空气柱底部的气压就会减小。一般把作用于单位面积上空气柱的重量称为大气压力。
数字气压计大量应用在各种工矿企业，野外作业,消费类电子产品等等的地方。需求极为广泛。
1.２本课题国内外研究现状
常见气压计有液体气压计和盒式气压计。飞机上使用的高度计实际上是用盒式气压计改装成的。常见的液体气压计有水银气压计和酒精气压计2种,这2种都是老式的气压计，体积大，精度低，不方便携带且容易坏,当今社会科技高速发展，各行各业不断出现新技术新材料，气压测量这块也是这样，盒式气压计的出现部分的解决了液体气压计所无法解决的缺点，比如体积、方便携带等等。人类社会进入２0世纪9０年代以后微电子行业发展极为迅速,各种各样的电子传感器被发明且被运用到各行各业，为人们的生产生活创造了极大的便利。数字气压传感器亦已出现，并大量被运用,甚至现在很多手持设备中都已经加入了气压计功能，比如手机，ＧPS等,方便了人们的出行旅游。
目前国际国内很多公司都推出了其数字气压传感器，如摩托罗拉公司的MPＸ4105和Ｉnｔersema公司的MＳ553４b另外还有华普微电子的HP0３系列数字气压传感器。众多数字气压传感器的出现使得多样化的数字化气压测量装置、用品大量
出现，并越来越普及，精度也越来越高。数字气压计一般不会只有测量气压一种功能，一般都有其他的功能,比如测温度、指南针、码表等等的功能。
微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于２0世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器／扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HＶAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。本次设计也将采用微控制器作为电子气压计的数据采集处理和控制元件。
微控制器可从不同方面进行分类:根据数据总线宽度可分为８位、１6位和32位机;根据存储器结构可分为Hａｒvａｒd结构和VoｎＮeｕmａnn结构;根据内嵌程序存储器的类别可分为OTＰ、掩膜、ＥPRＯM／EEPROＭ和闪存Fｌａsｈ；根据指令结构又可分为CＩSC(Coｍplex Instruction Set Cｏmpｕter)和RIＳC(Rｅd ｕceｄ Instｒuctｉoｎ Sｅt Computeｒ）微控制器。
气压传感器和微电子控制器的结合,可以创造出很多应用，可以说只要能有好的想法,一般都可以实现，气压计已经由以前的只有专业场合专业人士才能使用的测量器具变成今天的随处可见，方便使用的电子产品,并集成到众多的电子产品中,都归功于电子行业技术发展和很多有创新精神开发者。
１.3本课题的研究意义
本课题是要设计一个利用微控制和数字化气压传感器为核心元件组成的电子气压计系统。微控制和数字化气压传感器的结合可以使得气压计的设计更具灵活性,测量精度相对于液体气压计也有了显著提高。测量结果的显示也更直观，并可灵活的加入超压、低压报警等特殊功能，以满足某些特定需要。
通过本次设计也较好的锻炼了本人的动手能力，为将来的工作打下了一定的基础,同时可以充分利用课堂所学知识进行本课题的设计，在运用这些知识的过程中，加深了对这些知识的理解。由原先的机械记忆变为领会本质。
1．4 本课题相关理论综述
在设计电子气压计之前首先要搞清楚气压的定义。气压是作用在单位面积上的大气压力,即等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。气压以百帕(hP ａ）为单位,取一位小数。国际制单位：帕斯卡,简称帕,符号是Pa。常用单位：标
准大气压。表示气压的单位，习惯上常用水银柱高度。例如,一个标准大气压等于760毫米高的水银柱的重量，它相当于一平方厘米面积上承受1.0336公斤重的大气压力。由于各国所用的重量和长度单位不同,因而气压单位也不统一,这不便于对全球的气压进行比较分析。因此，国际上统一规定用"百帕＂作为气压单位。经过换算：
一个标准大气压＝1013百帕（毫巴)
1毫米水银(汞柱）柱高＝4/3百帕(毫巴)
１个标准大气压=76０mm水银(汞柱）柱高。
气压产生的原因：从分子动理论可知,气体的压强是大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的。单个分子对容器壁的碰撞时间极短,作用是不连续的,但大量分子频繁的碰撞器壁，对器壁的作用力是持续的、均匀的,这个压力与器壁面积的比值就是压强大小。
影响压强的因素:气压的大小与海拔高度、大气温度、大气密度等有关，一般随高度升高按指数律递减。气压有日变化和年变化。一年之中,冬季比夏季气压高。一天中,气压有一个最高值、一个最低值，分别出现在9~1０时和１5～1６时,还有一个次高值和一个次低值,分别出现在21~22时和3~4时。气压日变化幅度较小，一般为０.1～0.4千帕,并随纬度增高而减小。气压变化与风、天气的好坏等关系密切，因而是重要气象因子。通常所用的气压单位有帕(Pa）、毫米水银柱高(mm·Hg）、毫巴(ｍb）。它们之间的换算关系为：100帕＝1毫巴≈3/4毫米水银柱高。气象观测中常用的测量气压的仪器有水银气压表、空盒气压表、气压计。温度为0℃时760毫米垂直水银柱高的压力,标准大气压最先由意大利科学家托里拆利测出。
２系统总体设计
２.1 设计思路分析
(1）设计方案一：
采用单片机主控，通过压力传感器、A/D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。原理框图如图2.1所示。
图2．1 方案一原理图
(2）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A/D转换的单片机中，以及在相关模拟分立元件的辅助下进行A/Ｄ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。原理框图如图２.2所示。
图2.2 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51单片机数字气压计系统时，需要考虑下面4个方面的内容。
①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。
②选择合适的A／Ｄ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。
③设计单片机和Ａ/D转换器件的接口电路。
④实现气压信息采集并输出的软件设计。
2.2 系统总体结构
本系统的总体结构框图如图2.3所示。
图2.3 单片机数字气压计系统结构框图
由图2.3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Ｖ/F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。
２.3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。
２．3．1 Ａ/D转换模块
单片机接受传感器的电压值为模拟信号，它要和Ａ/D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Ｐ1.０和P１.1引脚进行比较，同时开发定时器0,当待测模拟信号超过标准模拟信号时,P３.6引脚信号将会发生变化，此时的定时器0的值通过量纲转化就得到了相应的数字信号。
2.３.２数据处理模块
数据处理模块主要是对A/D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。
２.３.3 显示模块
用单片机芯片AＴ89C52的P0.0/AD0-P０.7/AD7端口接数码管的a－h端，8位数码管的S１－Ｓ5通过ＡT89Ｃ5２的P2.0－P２.4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。7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。
2.４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［７]。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MPX４105作为气压传感器。MＰＸ4１05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：4.85~5.35V，典型值为5.1Ｖ。
·测量范围:1５～1０5ｋＰa。
·工作温度范围：0～85℃。
·温度补偿范围:-40~＋１25℃。
·测量精度为±1.7%VFSS。
·最低气压对应的输出电压VOFF为0.184～0.42８V，典型值为0．3０6V;最高气压对应的输出电压VOFF为４.８0４~４.988V,典型值为4.8９6V；满刻度输出电压间距VFSＳ的典型值为4．５90V。
·理想的微处理器接口。
2.5 A/D转换器件的选择
气压传感器MPX41０5输出的是模拟电压,因此,必须进行A/Ｄ转换才能交由单片机处理。关于Ａ／D转换,其模块的特点是:转换分辨率为10位，最多含８个输入通道和一个内部温度传感器。我采用一种电压/频率(V/F)转换电路来实现模拟电压的数字化处理。
V／F转换电路由Ｖ／F器件实现。V/F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V/Ｆ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Ａ/D转换。V/F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V/Ｆ的输出频率。可以实现A/D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LM331来实现A/D转换。ＬM331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0．01%。
·可单、双电源供电，电压范围为5～40V。
·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±
基于单片机的数字万用表设计
题目：基于单片机的数字万用表设计 院系: 机电工程系 专业: 机电一体化 学号: 姓名: 指导教师: 完成日期:
摘要 本次设计用单片机芯片AT89s52设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ震荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。 关键词数字万用表AT89S52单片机AD转换与控制
)目录 目录 摘要 (ii) Abstract ............................................... 错误!未定义书签。绪论 .. (4) 1. 数字万用表设计背景 (6) 1.1数字万用表的设计目的和意义 (6) 1.2 数字万用表的设计依据 (6) 1.3数字万用表设计重点解决的问题 (6) 2 数字万用表总体设计方案 (6) 2.1数字万用表的基本原理 (6) 2.2 数字万用表的硬件系统设计总体框架图 (12) 2.3硬件电路设计方案及选用芯片介绍 (13) 2.3.1 设计方案 (13) 2.3.2 芯片选择及功能简介 (14) 2.4数字万用表的硬件设计 (24) 2.4.1分模块详述系统各部分的实现方法 (24) 2.4.2 数字万用表控制硬件整体结构图 (29) 2.4.3 电路的工作过程描述 (29) 3. 系统软件与流程图 (30) 3.1 电路功能模块 (30) 3.2系统总流程图 (30) 3.3物理量采集处理流程 (32) 3.4电压测量过程流程图 (32) 3.5电流的测量过程流程图 (34) 3.6电阻的测量过程流程图 (35) 3.7电容测量过程流程图 (36) 结论 (37) 致谢 (38) 参考文献 (39)
数字气压计
摘要 随着时代的进步和发展，智能仪表已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键字：数字气压计；89C51单片机；DS18B20温度传感器
目录 摘要 ............................................................................................................................ I 1 绪论 .. (1) 1.1数字气压计的简介 (1) 1.2数字气压计的背景和意义 (1) 2 系统的总体设计 (2) 2.1 设计思路分析 (2) 2.2 系统的总体结构 (2) 3 硬件电路设计 (3) 3.1数据采集模块的芯片选择 (3) 3.2 A/D转换模块 (3) 3.3 单片机控制模块 (5) 3.4显示模块 (7) 3.5系统总体原理电路图 (8) 4软件设计 (10) 4.1 用C语言开发单片机的优势 (10) 4.2系统总流程图 (11) 系统总流程图如下图所示： (11) 4.4 显示流程图 (12) 4.5 程序流程图 (13) 5系统调试与仿真 (14) 5.1 Keil软件介绍 (14) 5.2 PROTEUS软件介绍 (14) 5.3 单片机调试仿真 (15) 总结 (17) 参考文献 (18) 附录1 数字气压计源程序 (19)
基于51单片机的数字万用表设计
基于51单片机的数字万用表设计 摘要 本文介绍一种以AT89S52单片机为核心的智能型数字式多用表,该系统采用AD0808为采样元件，对待测交直流电压信号进行实时采样，数据处理，输出显示，并可以直流电流和电阻，且具有键盘选择测量对象、量程和自动量程转换功能。 关键词：A/D转换器，单片机，模拟开关，自动量程转换 第一章前言 功能：实现交直流测量，量程自动转换，过电压自动报警。 仿真及编译软件：Proteus，Keil ，Wave 主要元件：AT89C52，CD4511，AD0808，7段数码管（8个），蜂鸣器 预定性能指标： 直流电压：范围-40—+50V，精度20mv，实时无间断测量，4%。 交流信号：测量范围-5—+5V，频率范围：300Hz到100Khz误差5%。 初步方案及进展： 小组成员及任务分配： 组长：陈文豹硬件电路设计参数确定与调试 组员：庞明软件程序设计 邓玉龙资料查询并辅助电路设计 数字万用表设计分析 本设计可以分为直流电压测量电路；交流/直流转换电路；电流/电压转换电路；电阻/电压转换电路；功能控制和数据显示电路这五个的主要电路模块。 在设计直流电压测量电路时，利用反相比例运算电路，加上自己设计的四选一模拟开关，组成了一个直流电压测量电路。但该电路在实践中存在问题，不能实现预期的结果。做了适当的修改，改为由电阻、模拟开关和运放组成放大倍数可调的比例电路。 由于无论是指针式万用表还是普通的真有效值或平均值响应的数字万用表，其交流电压档的频率特性都较差，一般只能测量几十赫兹到几千赫兹的低频电压。我发现对于
指针式万用表造成频率特性较差的原因主要是万用表的分压电阻采用精密电阻器，其本身的分布电容较大，在对高频电压信号进行测量时，由于分布电容的容抗大为减少使得测量值明显低于实际电压值，而对于数字万用表除上述原因以外，另一主要原因是受平均值响应，转换器本身频率特性的限制。但此缺陷可通过采用宽频带运算放大器加以改善。因此，消除分压电阻器分布电容的影响就可以提高万用表工作频率的上限，大大改善其频率特性。 数字万用表简介 数字万用表（DMM）亦称数字多用表，是目前在电子检测及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。它采用的数字化测量技术，通过对连续的模拟量（直流输入电压）的采样将其转换成不连续、离散的数字量，并以十进制数字形式显示出来。由于内部采用了运放电路,内阻可以做得很大,往往在1M欧或更大(即可以得到更高的灵敏度)。这使得对被测电路的影响可以更小，测量精度较高。 传统的指针式万用表功能单一、精度低，已经不能满足数字化时代的需求，而采用单片A/D转换器构成的数字万用表，具有读数方便、精度高，测试功能强、集成度高、微功耗、抗干扰能力强等特点，另外带有单片机的智能型数字万用表更是具有自动校准，自动测量，自动数据处理和实时通讯等多种功能。 目前，数字万用表已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由DMM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。 第二章电路设计 §系统整体方案选择 系统整体框图如下：
基于MPX4115的数字气压计设计论文汇总
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系课程设计气压传感器实验设计 学生姓名李其林 专业名称嵌入式 班级2011级 学号20113122 阿坝师范高等专科学校电子信息工程系 二○一三年四月
一、绪论 1.1课题背景 气压计是一种测量大气压的装置，一般把作用于单位面积上空气柱的重量称为大气压力，简称气压。气象学研究表明，在空间垂直方向上气压随高度增加而降低，这种变化的幅度在近表面和高空时又有所不同，近地表时气压随高度增加而降低的幅度最大，越到高空这种变化越缓慢。气压还会受空气中的气流影响，若空气中有下降气流，气压会增加；若空气中有上升气流，气压会减小。 本课题要求利用单片机控制实现气压计功能，而单片机的接口信号必须是数字信号，因此想要用单片机获取气压这类非电信号的信息，必须使用气压传感器。气压传感器的作用是气压信息转换成电流或电压输出，转换后的电流或电压输出常为模拟信号因此还必须进行A/D转换，以满足单片机接口的需要。 1.2 数字气压计系统设计意义 气压计被广泛应用于国防领域、工业领域、医疗领域以及我们日常家庭生活中。其中的核心元件就是气压传感器，它在监视压力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起着重要作用。运用于气压计的气压传感器基本都是依靠不同高度时的气压变化来获取气压值的。传统气压表(空盒式、弯管式等)精度低、显示单一；本系统设计的数字气压计采用单片机控制，具有使用方便、精度高、显示简单和灵活性等优点，而且可以大幅提高被控气压的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。 二、系统总体设计 2.1 设计整体思想 基于MPX4115的数字气压计包括软硬件的设计与调试。软件部分通过对C语言的学习和对单片机知识的了解，根据系统的特点编写出单片机程序。硬件部分分为四大块，包括大气压的非电信号数据的采集、转换、处理以及显示。通过对设计的了解，选择适合的器件，画出原理图。
基于单片机的数字万用表设计
基于STC12c5a40s2单片机的数字万用表的设计 摘要: 文章介绍一种基于STC12c5a40s2单片机的数字万用表,根据数据采集的工作原理以及模块操作思想,设计实现数字万用表,将所测量的数值通过液晶12232进行显示。该万用表的主控芯片STC12c5a40s2有内置10位A/D转换器,这样减少了外围模块的数量,使这款万用表具有精度高,性价比高,使用方便等特点。在传统万用表的基础上，该万用表还增加了频率测量和电容电感测量，使它更加具有实用性。 关键词: 数字万用表单片机菜单功能多模块检测 电子科学技术日益发展,电子测量也变的越来越普遍,并且对测量的精度和功能的要求也越来越高，所以数字万用表就成为一种必不可少的测量仪器。这款数字万用表采用单片机作为测量仪器的主控制器,具有菜单功能，通过菜单进行功能切换。在测量电压时，具有自动换挡功能，使读数更加准确，而且能够输出频率、波形以及峰值，这是传统万用表无法比拟的特点。 1、硬件设计 数字万用表采用STC12c5a40s2为主处理器,系统主要由信号采集、功能切换电路、功能检测子模块电路、LCD显示等几个模块组成。该系统供电部分主要由7805芯片构成。时钟电路采用12M 赫兹的晶振为主控制芯片提供系统工作时钟。功能切换电路由CD4066与按钮构成，通过单片机一个内置AD通道进行键盘扫描，减少了I/O口的使用，大大节约了单片机片上资源。 当信号进入系统时，通过按钮控制CD4066模拟开关，进行菜单切换，选择需要检测的内容。进入测量电压部分时，通过另一个CD4066模拟开关进行自动换挡，当检测到电压过小时，先通过OP27对较小电压进行放大，再重新进入单片机。运用自动换挡，提高了电压数据准确性。测量交流电时，电压值的测量跟上述一样，而且还增加了测量内容，通过频率计程序检测交流电的频率，使万用表的功能更加齐全。利用NE5532的反相器制作电流转电压电路，把电流转化成
基于单片机控制的数字气压计设计外文文献
Design of Liquid Crystal Digital Voltmeter Based on Single Chip Microcomputer Wang Hui-feng 1 Liu Xiao-hua2 1 Hubei Institute of Technology, Xianning, China, 2 Jiaozuo Teachers College,Jiaozuo,China AbstractüThe design is based on Atmel51 microcontroller development platform and automatic control based on the principle of a digital voltage meter systemˊThe system uses Atmel89C52 microcontroller as the control core, ADC0832 for the sampled data system, The use of a zener diode for over voltage protection, and through the realization of analog switch achieves the input range automatic conversion, character liquid crystal display shows the measured voltage. Key words- Digital voltmeter;Atmel89C52; A/D converter; I.T HE OVERALL SYSTEM DESIGN SCHEME This system realize the function mainly through the hardware design and software programming. First, according to the design requirements to produce complete the design of circuit diagram. The hardware circuit uses ATMEL's AT89C52 as the main processor, the system is mainly composed of signal acquisition, A/D conversion, data processing and output, drive and display modules. Second, according to the circuit diagram of program control chip, the program design use assembly language programming, the compilation and simulation using Keil software. The SCM control A/D converter analog to digital conversion, and display the corresponding voltage value on the LED. Figure 1. System block diagram The measured DC voltage is collected and quantified by A/D conversion unit, then the results of the A/D conversion are scale transformatied by microcontroller to get the value of measured voltage.SCM average logarithmicly over the results of all transformation, then output the average value through the SPI serial data interface to the display driving unit, the unit complete the decoding, and drive the digital display. II.T HE HARDWARE DESIGN AND THE CIRCUIT CHART A.Power Supply Circuit Three terminal regulator composed by some triode and resistor is a kind of integrated circuit element.when analyzing circuit, we can think it is a element adjusting the resistance automatically.when load current is large, resistance of three terminal regulator automatically becomes small, and when the load current is smaller, the resistance of the three terminal regulator change automatically, so we can maintain the output voltage constant. Wanting to output the voltageof 5V,we so the selecte 7805. The letter in front of 7805 may be different due to manufacturers. the maximum output current of LM7805 is 1A, there is current limit short circuit protection in it,so a short period of time, such as a few seconds, short circuit of output to ground (2 feet) will not make 7805 burned out. Three terminal regulator followed by a 104 capacitor, the capacitor has the effect of wave filtering and damping. Figure 2. Ower Supply Circuit B.The A/D Conversion Module Due to the type of analog conversion circuit, based on the precision, the conversion speed and stability, this design uses the ADC0832 conversion chip. The ADC0832 connected whith Single chip microcomputer through 3 wire interface is a serial interface of 8 bit A/D converter produced by National Semiconductor Corporation Ns. Bing of low power consumption, high cost performance, the ADC0832 is suitable to be used in intelligent instruments in the pocket. The ADC0832 is 8 bits resolution A/D conversion chip, the highest resolution can reach 256 level, can meet the general requirements for conversion of analog quantity. Double data output of the chip can be used as data verification, to reduce the error,besides,fast switching speed and stronger stability, independent of the chip make multiple devices connection and
基于51单片机数字万用表的制作
基于51单片机数字万用表 摘要: 本设计采用AT89C52为主控芯片配以振荡电路设计设计了一个数字万用表，可用于测量直流电压，直流电流，电阻和电容，并配以档位转换。本系统使用ADC0832作为数据转换芯片，LM358作为放大芯片，通过LCD1602显示，各模块主要通过AD转换以及电压放大实现测量功能。 绪论： 数字多用表（GMM）就是在电气测量中要用到的电子仪器。它可以有很多特殊功能，但主要功能就是对电压、电阻和电流进行测量。传统的指针式万用表功能单精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机制作的数字万用表，具有精度高、抗干扰能力强，可扩展力强、集成方便等优点，目前，由各种单片机芯片构成的数字电万用表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。 总体设计设计方案：
1.电压测量原理与AD转换电路 ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D 转换芯片。其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V 之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。本系统只对CH0 进行单通道转换。
电压测量流程图 对于本设计分压电路模块介绍之前首先分析以下两种设计方案。 多量程分压电路 多量程分压器原理 上述两图所制作的多量程电压测量，其内阻比较小，不能达到测量要求，对电路做以下改进。 对于本次设计的电压模块只设置5V，30V两个档位，如图直接采用一组分压电路既可达到要求。 2.电流测量原理与放大电路 对于电流模块此处给予多种方案：（本系统采用的方案二） 方案一： 原理：通过改变检流电阻的大小实现不同档位的转换。 图中保险丝可保护电流过大，二极管防止电压过大，当二极管两端电压达到导通电压，检流电阻连端电压将达到稳定，从而有效的控制输入电压的大小。
基于单片机的数字气压计设计
目录 摘要 ........................................................................................................................ I A BSTRACT ...................................................................................................................... I I 前言.. (1) 第一章概述 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2 技术概况及发展趋势 (2) 1.3数字胎压计系统设计的意义 (3) 1.4国内外相关技术 (3) 第二章系统总体设计 (5) 2.1设计思路分析 (5) 2.1.1设计方案一： (5) 2.1.2 设计方案二： (5) 2.2系统总体结构 (6) 2.3系统各功能模块的设计思想 (6) 2.3.1 A/D转换模块 (6) 2.3.2 数据处理模块 (6) 2.3.3 显示模块 (6) 2.4气压传感器的选择 (7) 2.5A/D转换器件的选择 (7) 2.6三端稳压器 (8) 2.7数码管显示 (8) 2.7.1 数码管静态显示 (8) 2.7.2数码管动态显示 (8) 2.8系统配置 (8) 第三章硬件电路设计 (10) 3.1单片机电路部分 (10) 3.1.1 主要芯片介绍 (10) 3.2气压传感和V/F转换电路部分 (12) 3.3胎压计电源与单片机电路部分 (15) 3.4 pcb制作 (16) 第四章软件设计 (18) 4.1用C语言开发单片机的优势 (18)
基于单片机的数字万用表设计
题目：基于单片机的数字万用表设计 院系： 姓名： 学号： 专业： 年级： 指导教师： 职称： 完成日期：
摘要 本设计用单片机芯片AT89C51设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值，交、直流电流，电阻，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、A/D转换和控制部分组成。 本设计主要针对万用表硬件以及软件部分的实现来展开。研究内容包括两部分：硬件和软件。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了ADC0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89C51单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ振荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。 关键词：数字万用表；A/D转换和控制；AT89C51单片机 目录 1 绪论1 1.1 数字万用表研究背景、目的和意义1 1.2 国内外研究现状1 1.3 研究内容和重点解决的问题1 1.4章节安排2 2 数字万用表的基本原理3 2.1 直流电压测量原理3 2.2 交流电压测量原理4 2.3 直流电流测量原理4 2.4 交流电流测量原理5 2.5 电阻测量原理6 3 数字万用表硬件介绍与设计8 3.1 硬件系统部分芯片介绍8 3.1.1 AT89C51芯片简介8 3.1.2ADC0809芯片介绍8 3.1.3 TEC6122简述13
3.2 数字万用表硬件设计13 3.2.1 分模块详述系统各部分实现方法13 3.2.2 电路工作过程描述18 4 系统软件设计与流程图18 4.1 电路功能模块18 4.2系统总流程图19 4.3 电压测量流程图19 4.4 电流、电阻测量流程图20 结论20 参考文献21 致谢22 附录23
单片机AT89S52设计的数字万用表
单片机AT89S52设计的数字万用表
目录 题目 (1) 数字电压表 (1) 1设计要求及技术指标 (1) 1.1设计要求 1 1.2技术指标 1 2系统的硬件设计 (1) 2.1系统的论证及选择 1 2.1.1主控芯片 1 2.1.2显示芯片 2 2.2原理框图 2 2.3单元电路设计 3 2.3.1主控模块 3 2.3.2显示模式 5 3实验调试及结果 (8) 3.1调试过程 8 3.2调试结果 9 4参考文献 (10) 5元件清单 (11) 6附录A 软件编程 (11)
7附录B 电路原理图 (20)
题目 数字电压表 1设计要求及技术指标 1.1设计要求 1、题目：数字电压表 2、利用单片机AT89S52与ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，电流值及电阻值，LCD液晶显示相应数据。 1.2技术指标 1、单片机的定时中断技术 2、数字芯片A/D转换技术 3、单片机的数据处理技术 4、单片机控制的LCD液晶显示技术 2系统的硬件设计 2.1系统的论证及选择 2.1.1主控芯片 方案1：选用专用电压转换芯片INC7107实现电压的测量和现实。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。 方案2：选用单片机AT89S52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控
制，用液晶显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵。优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。基于课程设计的要求，我们优先选用了：方案2。 2.1.2显示芯片 方案1：选用4个单体的共阳数码管，将a—h全部连接起来，然后接到单片机口的I/O上进行控制。缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。优点是价格比较便宜。 方案2：选用译码芯片74LS47和74LS138配合一个四联的共阳数码管显示。缺点是价格较贵，焊接麻烦，单片机控制时比较麻烦。优点是有效的节约了单片机的I/O口资源，适用于单片机I/O口不够用的情况下。 方案3：方案三：采用LCD液晶显示器显示。而LCD液晶显示则耗能少，能够显示万用表、电压、电流、电阻等汉字，在显示方面更加灵活，而且改变显示时只要改变软件设计就可以，不用改变硬件电路的设计，易于电路的功能扩展。电路的软件设计也很简单。另外，这种设计硬件更加简洁。采用LCD液晶显示方案的缺点是在显示位数比较少时，价格略显昂贵。 基于以上方案和课程设计的要求，我们优先选用了：方案3。 2.2原理框图
天津大学-电气自动化技术-基于单片机数字气压计的设计与实现-毕业论文专科
天津大学网络教育学院 专科毕业论文 题目：基于单片机数字气压计的设计与实现 完成期限：2020年7月6日至 2020年11月5日 学习中心：杭州学习中心 专业名称：电气自动化技术 学生姓名： 学生学号： 指导教师：
基于单片机数字气压计的设计与实现在电力、化工等行业中，常常需要测量气体压力。目前常用的气压表为波登管式表，由该表只能得出大气压力与被测气体压力的差值（称为真空度），但不能直接读出被测压力值，更得不出真空度和大气压力的比值，在生产实践中，只能靠手工计算被测点的绝对压力值和相对压力值，这很不方便，还容易出错。本仪表就是为了解决这种问题而提出的。 1 仪表的特点 1.1 简洁的硬件设计 仪表采用Philips 87C552[3]增强型8 位单片机作为控制核心，该单片机除具有普通80C51 所具有的功能外，片内还集成了众多常用电路，充分利用这些集成的片内附属单元，可以简化整机的硬件设计，降低成本。 1.2 直观易用的人机界面 仪表正常工作时，可以一屏显示待测气体参数等信息，调整时，按下“set”键即可进入菜单式设置画面，“+”、“- ”用来选择子菜单或修改某个参数，“exit”键按下或菜单状态下没有键被按下超过1min，画面自动返回正常工作状态。 1.3 附属功能多 本仪表可以实时精确显示所测点气体的绝对压力、大气压力、真空度，具有用户可修改的压力报警点、日历、管理员密码、菜单式参数修改、本月历史数据查询、传感器误差校正、断电参数保存、温度的测量、网络通信功能等。 2 系统的硬件设计 电源部分分为模拟和数字两种，分别给单片机等逻辑电路和传感器信号调理电路供电，这样可以避免两种电路的互相干扰。 人机交互单元的显示器采用单片机的P4 口扩展一只液晶显示模块（LCM）构成，并在P3.2- P3.4 上采用74LS164 串行扩展了四个按键作为人机互动的输入。 利用87C552 P0、P2 口扩展32k RAM作为系统数据存储器，用来保存程序运行期间的数据和当月的历史数据；利用I2C 总线扩展EEPROM用来保存掉电后的工作参数，扩展时钟日历芯片PCF8583 来构成仪表的日历电路，I2C 总线的使用进一步简化了电路；采用RS485 协议一体化芯片PS1480 与87C552 内部的
数字气压计的设计
数字气压计的设计 摘要：本文介绍基于气压传感器MPX4105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MPX4105获得与气压相对的模拟电压值，并经过电压/频率（V/F）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
The Design of Numeral-barometer Abstract：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, 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 design, development tools is C language, a detailed design and coding. The overall objective is to achieve system reliability, stability, security and economy. Key words: Gs pressure transducer，V oltage / frequency conversion，SCM
单片机控制的数字气压计的设计与实现毕业论文
毕业设计（论文） 题目基于单片机的数字气压计的 设计与实现 系（院） 专业 班级班 学生 学号 指导教师 职称
二〇一三年六月十八日
独创声明 本人重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二〇一三年六月十八日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部容，允许他人依法合理使用。 （论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二〇一三年六月十八日
基于单片机的数字气压计的设计与实现 摘要 数字气压计是用来测量压力由压力传感器,可以直接转换为检测到的电流或电压信号,最后通过显示器显示设计。本设计介绍了压力传感器MPX4115气压计实时数字显示设备。得到的模拟气压值再经过电压/频率的换算电路，最终在LCD中显示出来。 关键词：89C55单片机；MPX4115传感器；V/F转换器；液晶显示
Design and implementation of digital pressure meter based on Microcontroller Abstract Digital barometer is designed through the pressure sensor will be measure air pressure, transform for direct current or voltage signal can be detected, and finally displayed by the display of a design. MPX4115 by pressure sensors are introduced the design of the real-time display of digital atmospheric pressure meter system equipment. The simulation of the pressure value through the voltage/frequency conversion circuit, finally displayed in the LCD. Keywords: 89C55 single chip microcomputer; MPX4115 sensor; V/F converter; Liquid crystal display (LCD)
数字万用表代码
#include
精密数字气压计详细使用说明书
京制00000186号使用产品前，请阅读使用说明书 专利产品 专利号：86208794 BJ-2 型 精密数字气压计 使用说明书 中国航天空气动力技术研究院 2012年1月20日发布
一、 概述： BJ-2型精密数字压力计是以我院独创的大气压力传感器（专利号86208794）为核心部件，结合当代单片机技术，成功开发适用于学校和科研单位实验室的一款智能型测压仪器。其主要用途是替代水银气压计，水柱式压力计，并具有气压高度计的功能。由于它具有技术指标先进，结构牢靠，使用方便，价格实惠等特点，定将成为广大用户喜欢的产品。我们将竭诚为您服务。 二、 结构和工作原理： 本仪器由气压探头组件、面板组件、电源组件和机壳、机箱组成。其工作原理方框图如下: 其中气压感受装置是由真空波纹管和环形弹性元件构成的弹性系统，机电转换装置采用应变电桥，信号放大部分采用低漂移集成运算放大器，这三部分构成气压探头组件，其电路部分全部用硅橡胶灌封。数字显示采用2 14位液晶数字面板表，它和模/数转换，信号处理部分一起构成面板组件。电源部分是一个全密封的蓄电池组，它由10只氢镍可充电池及限流电阻构成，全部用704硅橡胶灌封，是一个可靠电源组件。 三、 技术指标： 1、量程范围：600.0-1250.0hPa （绝对档）±19999Pa （相对档）±999.9m （测高档） 2、分辨：0.1hPa （绝对）， 1Pa （相对），0.1m （测高） 3、精度：±1hPa （绝对，校准周期三个月至一年），±10Pa （±10000pa,相对）， ±20Pa （±19999pa,相对）,±0.5m （测高）。 4、温度系数：小于2Pa/℃ 5、耐振性：正常碰撞、振动带来的显示变化小于2Pa 。 6、显示及功能：2 14位液晶数字面板表，可显示绝对气压值(hPa)，相对气压值(Pa)，相对高度值（m ），
基于单片机的数字万用表设计
基于单片机的数字万用表设计 摘要 本次设计用单片机芯片AT89C52设计一个数字万用表，能够测量直流电压值、直流电流、直流电阻，四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89C52单片机作为主控芯片，驱动液晶显示管显示。程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。 关键词数字万用表 AT89C52单片机 AD转换与控制 Abstract This design is design a digital universal meter with chip AT89C52 of one-chip computer, can measure and hand in , direct current pressing value , direct current flow , the direct current is hindered, four numbers show. This system is shunted resistance, resistance of partial pressure, basic resistance, minimum system of 51 one-chip computers, shown that some , warning part , AD change and control making up partly. In order to make the system more steady, make the whole precision of the system be ensured, this circuit has used AD0809 data to change the chip, the one-chip computer system is designed to adopt AT89C52 one-chip computer as the top management chip, urge 4 numbers to be in charge of showing. The every execution cycle consuming time of procedure contracts to get shortest, in this way the real-time character of the security system. Keyword: Digital universal meter AT89S52 one-chip computer AD changes and controls