【2019年整理】综合气象观测

1、南京信息工程丈曇 综合气象观测论文 设计课题：数字气压计 专业班级： 测控技术与仪器08 (1)班 学生姓名： 学生学号： 指导教师：唐慧强 成 绩： 年六月二十三日 一、绪论 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I 0 0 m气压便降低I 0 h P a ；在56 k m的高空，高度每增加10 0m, 气压便会降低7 h P a；而当高度进一步增加时，即到91 0 km的高空之后, 高度每增加10 0m,气压便会降低5 h P a；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

2、重量称为大气压力。大气压力是气象学非常重要的 一个参数，因此，实现它的准确测量显得至关重要。 气压计是利用压敬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，它在监视圧力大小、控制压力变化以及物理参量的测量等方面起 着重要作用。运用于气压讣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。 二、整体设计思路框图 系统先通过气压传感器输出信号，经过适当处理后转化为电压信号经过A/D 转换传送到单片机进行处理，再接显示器显示气压值。 按系统实现要求，决定控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换

3、这里 采用 ADC0808o 系统通过软件设置单片机的内部定时器T1产生中断信号。通过片选选择8 路通道中的一路，将该路电压送入ADCO8O8的EOC端口产生高电平，同时将 ADCO8O8的OE端口置为高电平，单片机将转换后结果存到片内RAM.系统调 出转换显示程序，将转换为二进制的数据在转换成十进制数并输出到LCD显示 电路，将相应电压显示出来。 山于该气压计显示的是绝对气压值，因而需要选取测量绝对气压值的气压传 感器。同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求该气压传感器应带有 温度补偿。 为此，可以选用M o t o r o 1 a的MA X 4 1 0 0 A气压传感器来测量绝 对

4、气压值。该传感器的温度补偿范围为一 4 0+ 1 2 5 C；压力范围为2 0 k P a1 0 5 0 k P a ；输出电压信号(V s = 5 . 0 V )范围为0 . 34 . 6 5 V；测量精度为0 . 1 % V F S S,同时在2 0 k P a1 0 5 0 k P a时具 有良好的线性，具体输出关系如下： V o u t =V s ( 0 . 0 1 0 5 9 P- 0 . 1 5 2 8 ) E r r o r 式中，Vs是工作电压，P是大气压值，Vout为输出电压。 三、模块设计 1. AT89C51单片机 接口分配电路设计如右图所示： P0 口 ： P0 口 为

5、一个 8 位漏级开路双向I/O 口， 每脚可吸收8TTL门电 流。当P1 口的管脚第一 次写1时，被定义为高阻 输入。P0能够用于外部 程疗;数据存储器，它可以 被定义为数据/地址的 笫八位。在这里P0 口作 为输入与输出分别与 ADC0808的输出端和 LCD显示的输入端相 连，且P0外部被阻值为 1KQ的电阻拉高。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接 收，输出4个TTL H电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉 高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是山于内部上拉的缘故。P2 口半用于外部程序存储

6、器或16位地址外 部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它 利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出 其特殊功能寄存器的内容。这里只用到了 P2.0P2.3四个端口，其中 P2.1P2.3都是作为输出端口控制显示电路的寄存器选择、读写信号和使能 端口。 P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4 个TTL门电流。当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输 入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是山于 上拉的缘故。 P3 口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，

7、在这里用到了 P3.3 /INT1 （外部中断1）、P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）、P3.7 /RD （外部数 据存储器读选通）。 2. A/D转换 接口分配电路设计如右图所示： IN0IN7为8路模拟量输入 端，这里只接一路电压信号，其输入 信号是山直流电源及可调电阻提供。 OUT1-OUT8为8位二进制 数字量输出端，其另一端连接到 AT89C51单片机进行数值转换。 ADDA、ADDB、ADDC 为 3 位片选地址输入线，用于选通8路模 拟输入中的一路。 ALE为地址锁存允许信号， 山单片机P3.6 口写信号与P2.0 口相或 取反输入，高电平有效。 DE EOC 仔|17?

8、口叩 DUT3 oun oure 0UT5 0UT4 0UT3 OUT? OUT1 STCT VREF(-) WEV) ALE ADDC ADOB ADO A IH7 IH0 IM5 IM4 IM3 IM2 IH1 6Nt A/D转换电路 侶. START为A/D转换启动脉冲输入端，由单片机P3.6 口写信号与 P2.0 口相或取反输入一个正脉冲使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降 沿启动A/D转换）。 EOC为A/D转换结束信号，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平取反给P3.3 口（转换期间一直为低电平）。 OE为数据输出允许信号，高电平有效。当A/D转换结束时，此 端山单片机P3.

9、7读信号与P2.0 口相或后取反输入一个高电平，才能打开输 出三态门，输岀数字量。 3显示电路 接口分配设计如右图所示： RS为寄存器选择，高电平时选择 数据寄存器、低电平时选择指令寄存 器。山单片机P2.1 口控制 R/W为读写信号线，高电平时进行 读操作，低电平时进行写操作。当RS 和R/W共同为低电平时可以写入指令 或者显示地址，当RS为低电平R/W为 高电平时可以读忙信号，当RS为高电 平R/W为低电平时可以写入数据。由 单片机P2.2 口控制 E端为使能端，当E端山高电平跳 变成低电平时，液晶模块执行命令。由单片机P2.3 口控制 DOD7为8位双向数据线。由单片机P0 口输入，经过

10、阻值为1KQ的上拉 电阻连接。 四、总结与体会 显示电路 总结这一次的设计论文，感慨颇多。首先应该肯定的是，通过乂一个的简 单课程设计，我进一步巩固了专业知识，学到了很多新的知识，比如proteus这 个软件，之前只是略有接触与了解，并不是十分在行，但是通过这一次的课程设 计，我能够更加熟练的操作它了。另外，通过此次设计，我乂将以前学过的很多 知识重新学习，进一步巩固，并通过仿真加以运用，将理论与实践结合，使自己 的知识更加整体化、系统化，对今后的学习会更加有帮助。 当然，设计过程中也存在诸多不足，比如对单片机的了解还是不够，知识 相对还是十分薄弱，需要进一步加强学习；另外我也没能成功找到气压

11、传感器的 原理图，这是一个遗憾，仿真的时候可能是接线还有问题，没有能够最后出结果。 总的来说，这一次的课程设计对我们小组而言是十分有帮助的，它巩固大 家知识的同时也锻炼了大家借助团队力量解决问题的能力，对大家今后的学习与 丄作都会有所帮助。 五、电路原理图 LCD1 M)1L n c ci(n U4:A RSPJX5K-5 巧 EKT EI1 它 POITAJO PC.VAM FC2TA)2 P03-AI3 PC.WAf FOSfAIS PO 別06 P0.7WH 37 .g_ 3T p5eh ALE Ef 吃W2 P2伽 P22TA10 P23A11 P2.4/A12 P2SA13 P2JSTAH P2.7/A15 61D K E ff 2 $2 1FZ1S Ftt RE V URBW OUTC ALE OUT? ADDC OUTS ADD 8 0UT5 OUTl ADDA 0U13 IM7 OUT? IK6 0UT1 IMS IHf B)C IM3 IN2 3TAF IN