基于单片机的数字气压计设计

基于单片机的数字气压计设计致谢摘要时代在进步，科技在发展，传感器的发展往往能够带动一个产业的发展，现在的传感器都在向着小型化、智能化、便携性、高精度这几个方向上发展。现在随着单片机生产成本的降低，能够实现的功能越来越多，整个体积也在不断的变小、变得更加集成。单片机跟传感器两者相结合，就能够碰撞出许多美妙的花火。数字气压计就是其中一个美妙的产物。数字气压计在各个领域都能得到充足的运用，不论是医药行业、化工产业、或者是国防领域都有它的身影出现。有着不同的需求，就意味着数字气压计也要做出不同的改变，根据不同的需求进行不同元器件的选择，达成最终所需要的目的。那本文主要的目的是设计一款基于单片机的数字气压计，具体的要求不算很高，需要在于完成数字气压计的整个设计，其中包括对每个元器件的选择，对元器件的参数、指令集进行一定的了解后，开始设计整个程序电路。所以我会从当前传感器的发展、研究现状到设计数字气压计的目标，对气压计使用的元器件进行一个介绍，也会对电路设计中应用到的各种设计平台使用的过程进行一个简单地讲解。本文的目的其实就是设计一个基于单片机的数字气压计，目标就是能够用proteus软件进行仿真，得到我们想要的数据。关键词：数字气压计；单片机；MPX4115；传感器

AbstractWiththeprogressofthetimesandthedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofsensorscanoftendrivethedevelopmentofanindustry.Nowadays,sensorsaredevelopinginthedirectionofminiaturization,intelligence,portabilityandhighprecision.Nowwiththereductionoftheproductioncostofsingle-chipmicrocomputer,moreandmorefunctionscanberealized,andthewholevolumeisbecomingsmallerandmoreintegrated.ThecombinationofMCUandsensorcanproducemanywonderfulfireworks.Digitalbarometerisoneofthewonderfulproducts.Digitalbarometercanbefullyusedinvariousfields,nomatterinmedicineindustry,chemicalindustry,ornationaldefensefield.Withdifferentrequirements,itmeansthatthedigitalbarometeralsohastomakedifferentchanges,accordingtodifferentneedstochoosedifferentcomponents,toachievethefinaldesiredpurpose.ThemainpurposeofthispaperistodesignadigitalbarometerbasedonMCU.ThespecificrequirementsarenotveryhighItistocompletethewholedesignofdigitalbarometer,includingtheselectionofeachcomponent,theunderstandingoftheparametersandinstructionsetofcomponents,andthenstarttodesignthewholeprogramcircuit.Therefore,Iwillintroducethecomponentsusedinthebarometerfromthecurrentdevelopmentandresearchstatusofthesensortothegoalofdesigningthedigitalbarometer,andalsobrieflyexplaintheprocessofusingvariousdesignplatformsappliedinthecircuitdesign.ThepurposeofthispaperistodesignadigitalbarometerbasedonMCU.ThegoalistobeabletosimulatewithProteusSoftwareandgetthedatawewant.Keywords:Digitalbarometer;singlechipmicrocomputer;mpx4115;sensor

目录摘要 1Abstract 2第一章绪论 41.1 研究的背景及意义 41.2 国内外的研究现状 41.2.1 传感器的发展 41.2.2 传感器的研究现状 51.3 本文主要研究的意义 6第二章 数字气压计基本概述 72.1 主要研究目标及内容 72.2 系统的基本组成与特点 7第三章 硬件设计及仿真 93.1 硬件电路设计概述 93.2 元器件选择 93.2.1 压力传感器 93.2.2 温度传感器 123.2.3 单片机选择 133.2.4 显示部分 183.2.5 电路部分 213.3 本章小结 23第四章 软件设计 254.1 软件设计平台选择 254.1.1 KeilμVision5简介 254.1.2 平台使用方法 264.2 应用程序设计 27第五章 对于气压计的优化设计 285.1 对MPX4115的优化 285.2 展望 28第六章 仿真结果 296.1 proteus仿真电路图 296.2 仿真运行结果 30结论 31致谢 错误!未定义书签。

绪论研究的背景及意义气压计是一种能够通过电路处理后实时显示气压的设备，这个设备使用压敏元器件将待测的气压输出成为一种比较容易检测和方便传输的电流信号或电压信号。随着时代打发展，科技有了长足的进步，电子信息的数字化催化了气压计发展速度而微电子制造技术的发展才是它突飞猛进的关键。水银、无液类型的气压计是气压计中较为传统的类型代表之二；但是它们都或多或少的有着以下缺点中的一个或多个缺点：体积大、精度低、便携性较差或非常容易破损。如今，在许多领域上传统的气压计已经无法满足我们的生产需求。因为各行各业的需求促进了气压计的发展，数字气压计也就顺势成为各大气压测量设备的首选。数字气压计相对于传统气压计而言，有以下几个优点：小型化、智能化、携带方便、精度高。现在传感器正在往智能化、微型化、微功耗化、多功能化的方向上发展。生产成本往往与时间成反比，即时间越长，生产成本也就越低，当然，期间伴随科技的发展，往往能够进行的操作就更多，应用的范围也就更广泛。国内外的研究现状传感器的发展早在1643年，水银气压计就被意大利传教士托里切利发明出来；帕斯卡在法国于1648年尝试寻找并发现气压与海拔之间的规律；福廷式的水银气压计则需要到1810年才被福廷发明；在巴黎，法国理查德制作了记录气压计；1847年，意大利维迪发明了空盒气压计；而在1877年，德国A.斯普林发明了以自己名字命名的水银气压计。通过长时间的研究改进，现在常见的气压计就有水银类、空盒类、电阻、电容、微型种类的气压计。正是因为有着这么多各式各样的气压计；有这么多前辈先驱在这方面做出的努力；加上微电子制造技术的迅速发展恰好促使气压传感器向前飞速发展。常见的压力传感器有：压阻式压力传感器、陶瓷压力传感器、蓝宝石压力传感器、扩散硅压力传感器和压电式压力传感器。随着传感器在其他领域不断拓宽它的宽度跟广度，伴随领域变深变广而来的好处就是传感器的市场地位不断在世界经济市场中爬升。通过现有的资料可以发现：在1994年到2008年，这短短的14年间，传感器市场的营业额就从260亿飞速增长到506亿美元。在2008年到2010年期间，传感器市场没有因为波及世界的金融危机而萎缩，反而迸发出了比以往还要强劲的潜力，在这两年间，世界传感器市场规模超800亿美元。传感器的发展研究可以说是信息社会最重要的技术基础，传感器的改进和换代也足以造成现代科技小范围的技术革命。被称为“大脑”的电子计算机设备能够代替人们的劳动，减轻人们的劳动，传感器则相当于人们的“五官”。当电脑计算机发展非常迅速的时候，人们才逐渐意识到传感器没有跟上信息时代的发展而感到惊愕，大家都在呼吁“大脑发达、五官不灵”，传感器这才受到人们的重视。对于发达国家而言，他们尝过传感器技术发展带来的红利，所以他们非常注重传感器的技术，将传感器相关的技术等级提升为国家一级开发技术的国家不止一个，其中包括有美国、日本、法国等。在美国，传感器的国家地位又要比别国来的更高一等级，它称传感器技术可以运用武器来进行保护，防止泄露。传感器技术作为通信技术、计算机技术、信息产业的支柱点，它不仅仅是企业家们嘴里的“肥肉”，更是如今科技发展的重要标志。据了解，在80年代的时候全世界都在掀起一股“传感器的风潮”此后美国防部就将传感器列为关键之一，而日本、法国、德国则把传感器列为核心技术。正因为各国对传感器的普遍重视，才使得传感器发展得迅速。近年来有很多国家企业都急需传感器技术，每天几乎都有百分之二的增长。如今传感器以自己巨大的功能，朝着人们的生活方向不断延伸。传感器的研究现状近年来，全球传感器市场在不断变化的创新研发之中呈现出快速增长的趋势。通过对各公司的传感器市场报告调查，欧洲、亚洲和北美洲成为传感器市场增长最快的地区，美国、日本、德国依然是传感器市场分布最大的地区。相关专家分析指出，传感器领域中的主要技术在现有基础上将会延伸和提高，各个国家之间竞争会将日益激烈，各国将加速对新一代传感器的研发及产业化。创新技术的发展将会对未来的传感器市场重新定义，比如新型传感器产品的出现与市场份额的扩大。目前传感器技术得到了非常迅速的发展，并且在生活、测量、科研等方面得到了广泛的应用。越来越多的智能测量采集仪器伴随着创新型传感器的应用不断出现。目前，数字气压计被广泛的应用于国防领域、工业领域、农业领域、科研领域等。传感器可以将各种物理量、化学量信号转变为模拟信号或数字信号，主要用于各种数据测量和自动化控制系统，人们可以利用计算机或数据处理系统实现自动化测量与控制、信息处理等功能。在传感器使用及数据测量采集处理过程中，都不可避免地在不同程度上存在数据漂移等影响因素。掌握各种传感器的工作原理、基本结构组成及其工作性能指标是必要的，明确需要通过适当的转换工作硬件及计算程序才能对输出信号进行控制、采集和分析处理。通过结合传感器与数据处理与数据通信，研究分析智能化传感器在实际应用中的实例，提高在传感器的研发、产业化和应用领域中的适应性为了提高生产力、工效和时效，来自于各个应用领域的传感器产品研发公司，都在研制开发适合应用的传感器产品，种类繁多的创新型传感器产品及系统不断涌现。大气压力传感器作为其中重要的一类传感器之一，它的发展速度非常迅速，并且具有很大的发展潜力。本文主要研究的意义通过查阅资料去了解传感器的发展历史，研究现状让自己明白一个简简单单的气压计不是随随便便就能造出来的，没有理论的基础，再多的操作都是空中楼阁，不切实际的。本文是基于单片机的数字气压计简单设计，是对已有的元器件通过学习、研究、讨论的方式去选择出较为合适的配合，构成一个完整的电路，组成一个简单地数字气压计的系统。将完整数字气压计“拆开”，化为一个个模块，再将每个元器件去组成这样的一个模块，最后把分散的模块组合起来，恢复成一个完整的数字气压计。这也正是本文的目标，完成基于单片机的数字气压计。

数字气压计基本概述主要研究目标及内容完整的数字气压计由电源、单片机、传感器、A/D转换等组成，从proteus上面进行设计连线，希望能够实现主要的功能。在完成连线的基础上，运用C语言在KeilμVision5上边进行程序编写。系统的基本组成与特点系统基本可以分成五个模块。这五个模块分别是：信息收集模块、数据A/D转换模块、信息处理模块、显示模块和为其他模块提供电源的电源模块。五个模块相对独立、都能够独立的进行他自身的功能，也只有将五个模块整合，才能形成完整的一个系统。气压传感器气压传感器V/F转换器电源模块单片机显示器图2-1系统框架图在单位时间内，单片机作为整个电路系统的大脑，它是没办法直接从元器件直接输出的模拟电压信号中获取到信息，往往都是需要在A/D转换模块将元器件引脚输出的模拟信号转换，将f0输出成为能够被单片机识别的F0，然后再由单片机将处理完的数据交由显示模块进行显示。。A/D转换模块是我们整个气压计的基础。它的转换速率决定这我们整个系统的响应速率。显示这个方面这是，我们读取数据的第一位置，能够简介、较为完整的显示数据是它需要实现的第一要素。电源模块则因为采用proteus平台进行仿真，电源都将默认为+5V出入电压，默认接地。

硬件设计及仿真硬件电路设计概述我选择用proteus设计平台去进行硬件设计的仿真。Proteus的整个平台的强大，我在这里就不叙述了，我会在第四章进行讲解。这里仅对设计的前期准备工作进行简单叙述。下载proteus这个软件，大家可以通过寻找网络上的资源进行下载，下载后安装只需要选择默认的选项就可以往下进行下去，完成安装；我下载的版本类型是proteus8，我是感觉挺好用，可以直接点击新建项目开始，我们的设计。准备下载KeilμVision5软件，下载途径与proteus大同小异；前期准备做完，可以开始思考我们需要选择什么元器件来构建我们的设计电路。元器件选择压力传感器对于我所选择的数字压力传感器而言呢，压力传感器的选择对我整个电路还有程序的编写来说，都显得至关重要。对于压力传感器来说，我们需要从实际的需求还有各类气压传感器的性能参数出发，做到优中选优，才对自己的系统整体有所帮助。一般来说，压力传感器都会选择带有一定程度的温度补偿的传感器，具有温补的传感器能够在一定程度上克服元器件本身引起的温度漂移，减少测量误差，提高测量的精度。测量大气压强的压力传感器一般可分为差压、绝压、表压三类；本论文选择的是采用绝压传感器。综上所述，不难得出我们需要的压力传感器需要以下几个要求：测量范围：即测量的大气压强范围要包括我们日常所需，一般压力传感器基本符合我们的要求。测量结果的精密度具有温度补偿能力具有温度补偿能力的压力传感器能够解决因元器件自身引起的温度漂移，提高测量的精度，减少不必要的误差。绝对气压值的测量绝对气压值指的是物体表面所承受的实际压力。所以要选择能够测量绝对气压值的压力传感器来完成数字气压计的设计。 所以我考虑到以上几个因素，我选择采用美国摩托罗拉公司出品的MPX4115压力传感器作为电路部分的气压传感器。MPX4115可以与所加气压呈现出一种线性关系的高精度模拟电压。MPX4115的性能特点·供电范围4.85~5.35V，典型值为5.1V·测量范围15~115kPa·工作温度范围0~85℃·温度补偿范围-40℃～+125℃·测量精度±1.7%Vfss表3-1MPX4115的性能特点在产品说明书中，我们可以查阅得到MPX4115的线性关系，不难列出相关的输出关系为：V(3-1)式3-1中,Vs是工作电压,P是大气压值,Vout为输出电压图3-1MPX4115传感器电压与气压线性关系图MPX4115一共有6个引脚，从产品说明书中我们就可以看到1引脚就是信号输出端，输出的是气压值所对应的模拟电压信号，二引脚是用来接地的，三引脚用来接入输入电压，四引脚、五引脚、六引脚三个引脚只需要空置就行。表3-2气压传感器MPX4115的管脚说明123456VOUTGNDVSN/SN/SN/S图3-3MPX4115各引脚接线图4、5、6引脚空置，1引脚接入ADC0808的IN0引脚，2引脚接地，3引脚接输入电压，可能有人疑惑蓝色箭头的U4（V0）是什么意思，这个蓝色箭头就是在proteus原理图绘制上面左列第十三个图标“探针模式”选择VOLTAGE，作用就是能够实时显示1引脚输出的模拟数字电压的数值。MPX4115系列传感器从压力传感器的分类来说，它为硅压力传感器。MPX4115采用薄膜镀金属技术且具备有较为高级的微电机技术，可以提供一个均衡的压力给模拟输出信号。在零度到八十五摄氏度的测量范围内测量，误差不超过百分之一点五，温度补偿范围为零下40摄氏度到零上125摄氏度，即[-40℃，125℃]。表3-3气压传感器MPX4114的特性参数参数符号最小典型最大单位压力范围Pop15-115KPa供电电压Vs4.855.15.35Vdc供电电流Lo-7.010mAdc最大压力偏置（0℃～85℃）@Vs=5.0VVpss0.1350.2040.273Vdc满量程输出（0℃～85℃）@Vs=5.0VVoff4.7254.7944.863Vdc满量程比例（0℃～85℃）@Vs=5.0VVFSS4.5214.5904.695Vdc精度（0℃～85℃）±1.5%VPSS灵敏度V/P-45.9-mV/KPa响应时间（10%～90%）tR-1.0-ms上升报警时间--20-ms偏置稳定性--±0.5-%VFSS温度传感器温度传感器在最开始我的选择是DS18B20和DHT11两种，这两款不论是从体积还是从精度上都能够满足我们日常的需求，DS18B20的体积要小于DHT11，但是有一个关键的点在于DHT11能够运用的场所要比DS18B20来的更苛刻，而且DS18B20固件本身带有测温误差1℃，出于对不同需求的起点出发我决定使用DHT11。表3-4DHT11与DS18B20的性能指标对比表性能指标和特性DHT11DS18B20工作电压范围3.5V-5.5V3.5V-5.5V工作电流平均0.5mA0.5mA温度测量范围0-50°C-55℃～+125℃湿度分辨率1%RH8位——温度分辨率8位9～12位采样周期1S750毫秒工作环境能适用于较为严苛的工作环境能够运用于空间狭小的位置、工作环境要求不高DHT11作为广州奥松有限公司生产数字传感器，它将测量温度和测量湿度的功能融为一体，形成高度一体化的一款传感器。该传感器由电阻式的测湿元器件与一个NTC测温元器件组成，然后外接到高性能的8位单片机上面。通过单片机这类微处理器运用较为简洁且容易的电路连接就能够实时的采集到当地实时湿度和当地实时温度。DHT11与DS18B20两者都能够只用一条IO口线实现对单片机的双向通讯。DS18B20在自身接触不良或断线时，会使的程序陷入死循环，无法得到返回信号；DHT11则是一次性将所得数据输送给单片机，能够有效的保证数据传输的准确性。DHT11传感器自身元器件共有4个引脚，引脚1接的是正电源，引脚2则就是我们传感器的输出引脚，引脚3属于空置脚，这个引脚在proteus上边选择DHT11元器件时，封装就已经自动省略掉了，我们只会在元器件上看到三个引脚即：引脚1；引脚2；引脚4；引脚4的作用就是接地。图3-4DHT11元器件封装图 图3-5DHT11接线图由图3-5所示，元器件DHT11输出直接接入单片机80C52的3.7引脚中，引脚1与引脚2中增加的电阻是为了增加稳定性。产品说明书中建议采用4.7K的上拉电阻去提高稳定性。单片机选择单片机的选择有非常多可以选择，不论是从应用的领域出发、通用型选择出发、总线结构出发、还是说数据总线位数出发都可以选出很多适合自己的单片机。每个分类的标准可以参考下表：表3-3单片机的分类标准（非严格标准）单片机分类标准细分备注通用性通用型/专用型这是根据单片机适用范围来区分的。例如，80C51是通用型单片机，它不是为某种专门使用于某种途径而设计的;专用型单片机是针对一类产品或者某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路总线结构总线型/非总线型这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。应用领域家电类，工控类，通信类，个人信息终端类等等一般而言，工控型寻址范围大，运算能力强;用于家电的单片机多为专用型，通常是小封装、低价格，外围器件和外设接口集成度高。数据总线位数4位、8位、16位和32位单片机简单来说，当数据总线位数越高时，单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上都会比前一个位数的单片机来说，要有较大的提高。 注意：我所分的类并不是唯一且严格的，比如80C51单片机既是通用型单片机也是数据总线型单片机，更可以用于工控单片机。我自己是按照数据总线位数来选择我所需要的单片机，因为从数据总线位数出发去寻找所需单片机会比较简单快捷。因4位单片机我搜索到的资料较少，故不在这里进行比对。表3-48、16、32位单片机对比总线位数8位16位32位价格便宜一般贵性能足够我们的需求强于8位弱于32位最强数据吞吐量一次8位一次16位一次32位数据处理速率慢中快应用范围一般场合工控范围基本属于ARM，PC周边较多4位单片机结构简单，价格便宜，非常适合用于控制单一的小型电子类产品，如PC机用的输入装置（鼠标、游戏杆）、电池充电器、遥控器、电子玩具、小家电等。8位单片机是目前品种最为丰富、应用最为广泛的单片机，目前，8位单片机主要分为51系列及和非51系列单片机。51系列单片机以其典型的结构，众多的逻辑位操作功能，以及丰富的指令系统，堪称一代“名机”。16位单片机16位单片机操作速度及数据吞吐能力在性能上比8位机有较大提高。目前，应用较多的有\o"TI社区"TI的MSP430系列、凌阳SPCE061A系列、Motorola的68HC16系列、Intel的MCS-96/196系列等。32位单片机与51单片机相比，32位单片机运行速度和功能大幅提高，随着技术的发展以及价格的下降，将会与8位单片机并驾齐驱。32位单片机主要由ARM公司研制，因此，提及32位单片机，一般均指ARM单片机。严格来说，ARM不是单片机，而是一种32位处理器内核，实际中使用的ARM芯片有很多型号，常见的ARM芯片主要有飞利浦的LPC2000系列、三星的S3C/S3F/S3P系列等。我选择的是由INTEL公司生产的MCS-51系列单片机中的80C52单片机，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。80C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，80C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。单片机80C52在proteus上的具体元器件如下图3-6所示：图3-680C52元器件及各引脚80C52一共拥有着40个引脚，在proteus图中你只能发现标有39个引脚，这是因为proteus这个软件自身会将VCC这个引脚自动省略，它会自动认为你这个元器件连接VCC和VSS（GND）。需要调整VSS和VCC可以通过下面这个步骤来进行调整。步骤一：将你所要调整的元器件放置在原理图绘制框中，然后双击该元器件（我以80C52为例子）图3-7步骤一步骤二：点击隐藏引脚，你就能够看见隐藏起来的VCC和VSS（GND）了图3-8步骤二注意：我已将软件进行汉化，操作起来会更加顺利，英文较好的同学亦可以使用英文版，具体的位置是一致的。对于一块单片机来说，它由微处理器（CPU）、存储器（ROM和RAM）、I/O接口电路组成。CPU（CentralProcessingUnit）：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM（Random-AccessMemory）：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM（Read-OnlyMemory）：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O（input/output）口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出。所以整个80C52的引脚可以分成三个部分，三个部分分别为：电源和时钟引脚、控制引脚和I/0口的输出/输入引脚电源和时钟引脚：表3-5电源时钟引脚Vcc（40脚）接+5V电源，为单片机芯片提供电能。Vss（20脚）接地。XTAL1（19脚）在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构成了片内的振荡器，可提供单片机的时钟控制信号。XTAL2（18脚）在单片机内部，接至上述振荡器的反向输出端。控制引脚此类引脚包括RESET（即RST/VPD）、ALE/PROG、PSEN、EA/VPP，可以提供控制信号，有些具有复用功能。表RST（9脚）：复位信号输入端，高电平有效，当振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（REST）。复位后应使此引脚电平保持为不高于0。5V的低电平，以保证单片机正常工作。掉电期间，此引脚可接上备用电源（VPD），以保持内部RAM中的数据不丢失。当Vcc下降到低于规定值，而VPD在其规定的电压范围内（5±0。5V）时，VPD就向内部RAM提供备用电源。ALE/PROG（30脚）ALE为地址锁存允许信号。当单片机访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。即使不访问外部存储器，ALE端仍有周期性正脉冲输出，其频率为振荡器频率的1/6。但是每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。ALE端可以驱动8个LSTTL负载。PSEN（29脚）：程序存储器允许输出控制端。此输出为单片内访问外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或取常数）期间，每个机器周期均PSEN两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不会出现。PSEN同样可以驱动8个LSTTL负载。EA/VPP（31脚）：EA功能为内外程序存储器选择控制端。当EA端保持高电平时。单片机访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH时将自动转向执行外部程序存储器内的程序。输入/输出引脚此类引脚包括P0口、P1口、P2口和P3口。P0（P0.0~P0.7）是一个8位三态双向I/O口，在不访积压处部存储器时，做通用I/O口使用，用于传送CPU的输入/输出数据，当访问外部存储器时，此口为地址总路线低8位及数据总路线分时复用口，可带8个LSTTL负载。P1（P1.0~P2.7）是一个8位准双向I/O口（作为输入时，口锁存器置1），带有内部上拉电阻，可带4个LSTTL负载。P2（P2.0~P2.7）是一个8位准双向I/O口，与地址总路线高8位复用，可驱动4个LSTTL负载。表3-4P3引脚的功能P3口各个位的第二功能P3口的位第二功能说明P3.0RXD串行数据接收口P3.1TXD串行数据发射口P3.2INT0外部中断0输入P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0计数器0计数输入P3.5T1计数器1计数输入P3.6WR外部RAM写信号P3.7RD外部RAM读信号显示部分显示部分我有考虑过使用共阳极或者是共阴极的数码管来进行显示，但是出于对整个电路的思考，以及对元器件的易损程度，我还是选择了液晶显示。对于数码管来说，它对于只显示气压数字来说，毫无疑问是可以的，但是在字符的显示上面，它达不到我所想要的预期。我选择使用的是LM016L，LM016L液晶这个模块是采用了HD44780这种控制器，这种控制器具有简单而且功能强的指令集，可以实现的功能有：字符移动、光标闪烁等功能。LM160L与MCU单片机通讯可以用8位或4位并行传输两种方式。HD44780控制器由两个8位寄存器（指令寄存器IR、数据寄存器DR）、忙标志（BF）字符发生器ROM（CGROM）、显示数据RAM（DDRAM）、字符发生器RAM（CGRAM）、地址计数器（AC）组成。指令寄存器只能用于寄存指令码而不能读出指令码；数据寄存器用来数据寄存，数据通过内部操作自动写入到字符发生器RAM和显示数据中或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据。BF为1时，液晶模块处于内部处理模式，不响应外部操作指令和接受数据。DDRAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码。CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160种和5*10点阵字符32种，8位字符编码和字符的对应关系则可以查看参考文献[HITACHI．HD44780U (LCD-II)英文参考手册]中的表。CGRAM是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节。可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符。AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR，则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或者CGRAM单元。图3-9LM016L元器件及其引脚图LM016L液晶模块的引脚功能见下表3-5表3-5LM016L引脚功能表引脚号名称电平功能描述1VSS0V接地2VDD5.0V接入5V电压3VEE—4RSH/LH：数据线上为数据信号；L：指令信号5RWH/LH：读数据模式；L：写数据模式6EH/L使能信号端7~14DB0~DB7H/L数据线将LM016L在proteus上与MCU还有晶振连好线后如下图3-6所示：图3-10LM016L电路连线图LM016L内部控制器有11条指令集，每一个指令对应着不同的操作，具体的操作指令如下：指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置指令2：光标复位，光标返回到地址00H指令3：光标和显示位置设置I/D，光标移动方向，高电平右移，低电平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高电平表示有效，低电平表示无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体的显示开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。C:控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C：高电平时显示移动的文字，低电平时移动光标指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时为双行显示，F：低电平时显示5X7的点阵字符，高电平时显示5X10的显示字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BF：忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，如果为低电平表示不忙。表3-6操作指令集序号RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01清屏00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容电路部分这里讲述的是AD转换部分，我选择的是ADC0808，在整个电路当中，我认为除去电路的处理器（单片机）外，关键的就是AD转换器，单片机可以说是我们的大脑，那么AD就可以说是我们小脑，没有AD就算你的单片机再好，再完备也无法将整个电路运行起来。在这里我想着是运用ADC0832呢，还是选择采用ADC0808。ADC0832跟ADC0808的区别就在于ADC0832是双通道而ADC0808具有八通道。毫无疑问，ADC0832在使用方面是绝对要简单于ADC0808的，ADC0808需要你去选择通道，而0832只需要你将DI引脚与单片机相连就能够进行操作考虑到最整个电路的设计和出于对未来各种需求的增加，所以我选择在最开始就打算预留出更多的引脚，防止采用0832后需要增加需求时却没有更多的引脚来使用。尽管ADC0832在参数性能上比ADC0808看起来优秀一些。表3-7性能参数对比性能参数对比ADC0832ADC0808引脚数目：828通道数双通道八通道速率快慢价格便宜较便宜分辨率8位，最高256级8位，最高256级串口方式串行并行ADC0808是含8位A/D转换器、8路多路开关，以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS组件，其转换方法为逐次逼近型。ADC0808的精度为1/2LSB。在AD转换器内部有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带模拟开关数组的256电阻分压器，以及一个逐次通近型寄存器。8路的模拟开关的通断由地址锁存器和译码器控制，可以在8个通道中任意访问一个单边的模拟信号。[潘新民．微型计算机控制技术：电子工业出版社，2013年]1)主要技术指标和特性(1)分辨率:8位。(2)总的不可调误差:ADC0808为土1/2LSB。(3)转换时间:取决于芯片时钟频率(4)单一电源:+5V。(5)模拟输入电压范围:单极性0~5V;双极性士5V,士10V(需外加一定电路)。(6)具有可控三态输出缓存器。(7)启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。(8)使用时不需进行零点和满刻度调节。2）ADC0808引脚图及各引脚作用图3-11ADC0808引脚图ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：表3-8ADC0808引脚作用表引脚数作用1～5和26～28（IN0～IN7）：8路模拟量输入端。8、14、15和17～21：。8位数字量输出端22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6（START）：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换）。7（EOC）：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12（VREF（+））和16（VREF（-））：参考电压输入端11（Vcc）：主电源输入端。13（GND）：地。23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路通道选择如下表3-7所示：表3-7通道选择地址码通道选择ADDAADDBADDCIN0000IN1100IN2010IN3110IN4001IN5101IN6011IN7111本章小结本章是整个设计当中的重中之重，本章节所有元器件的选择都会对下面的编程造成影响，在整个电路中，你不仅仅要去从单个元器件去思考，我为什么去选它，选它是不是好的；更需要从整个大局出发，去思考我需要实现什么样的功能，从我们实际的需求出发，去思考我要这样的功能，什么样子的元器件能够达到我需要的要求，我的要求又是有多高，这一整个流程都需要你完整的走下来，走下来之后你就会发现，对于设计一个东西我们最基本的要求达到了，好像就足够了，其实不是的，我们设计一个东西，不是为了告诉别人我这个能做到这个目的，而是告诉别人我通过这样的设计，学到了什么，能够达到需求的同时，还能提高自己的知识水平，这样又何乐而不为呢？这一个章节，花费的时间不能说很长，但是绝对是需要你花心思去配，去思考，跟网上现有的知识进行比对，你才能够发现这个章节有趣的不是成品那一瞬间，而是在一次又一次寻找合适的配件当中，发现网友对这个元器件的认识和经验，对当中容易出现的问题你也能有所了解。我最开始设计这个气压计的时候，我就想着这个东西会不会很难，实则在操作的过程中，会感觉到爱好者有些时候真的要比我们这些大学生水平要高出很多。更关键的是你在学校，其实是很少去看论坛或者是贴吧，这类学习东西的地方，最多就是抱着教科书，去焊接元器件之类的，都是碎片的东西，很难组成完整的一套，很难让你对整个流程有所认知，真的，想学到东西，真的就需要从头开始做起，一步一步慢慢吸收，最后你会发现成功就那回事。

软件设计软件设计平台选择软件设计平台的选择分为两步，第一部分是属于电路部分的设计，电路部分设计涉及到的软件为proteus，proteus软件功能非常强大，不管是模拟仿真，还是原理图设计、代码调试和虚拟模型的仿真都能够在上面非常顺利的完成，还能够一键切换到PCB的设计。Proteus这款软件不仅强大，而且它还是世界上唯一一款能够拥有三种设计平台的软件，三种设计平台分别是：电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真。Proteus的处理器模型支持8051单片机、HC11、PIC10等等多种多样的单片机，作为一款强大的仿真软件，它当然也能够对大部分的编译器进行编译，比如：IAR、Keil和MATLAB等等在电路未完成前，如要删除部分元器件，可以在不要的元器件上右击，然后选择delete进行删除，切记，不要选择tidy。Tidy可在电路完成后，对proteus列表中未用到的元器件进行统一删除，tidy与delete的区别在于，delete只会删除单个元器件，tidy会对列表中所有未用到的元器件进行删除，不需要你多次进行重复单一的删除动作。第二部分就是属于对单片机程序的编译软件，可以适用在单片机上的编译软件有太多了。首先是Keil uVision系列都能支持51系列的单片机；AVR系列的单片机可以从ICCAVR和AVRStudio来进行编译；PIC单片机就需要用到MPLAB来编译了，但是MPLAB只支持汇编语言的程序设计和编译，如果需要用到C语言进行编译的话，则需要用PICC编译或者MICROBRN去下载程序代码；MSP430单片机采用IAR EW for MSP430 V3.42A编译器；S3F9454系列（三星）单片机运用IAR Embedded Workbench去进行编译。还有很多编译器，我就不在这里一一列举了。KeilμVision5简介美国KeilSoftware公司出品了KeilC51C语言软件开发系统，它能完美的兼容51系列单片机。C语言不论是在功能上、结构性、还是可读性、或者是可维护性上与汇编相比，它都有着明显的优势，关键的是C语言的学习比汇编语言来的更加的容易，更快上手。KeilC51软件界面是全WINDOWS的，它不仅能提供非常丰富的库函数还能提供功能强大的集成开发调试工具。Keil不仅可以进行对语言的编辑、对整个语言的编译、或者是对电路的连接、对目标板的调试和最后的仿真等一整套的开发流程。整个Keil的界面就如下图4-1所示图4-1Keil uVision5系统界面（该图为汉化后界面）平台使用方法首先在界面上点击项目（Project）菜单，在系统弹出的下拉菜单中选中新建μVision项目（NewProject）选项，接着在系统弹出的对话框中写上你想要输入的文件