大氣壓強傳感器在海拔高度測量中的應用研究

　　2．5 顯示電路

　　本儀器采用的1601字符型液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等特點。該模塊的工作電壓為5 V，并帶有字符對比度調節和背光等功能。1601模塊與單片機的接口電路如圖6所示。

　　3 軟件設計

　　該儀器工作流程首先是初始化單片機、字符液晶和DS18B20；第二是啟動溫度轉化，發送DS18B20匹配命令，逐個將各個DS18B20采集的溫度值讀出；第三是啟動A／D轉換，采集8個大氣壓強的電壓值，并求出平均值；第四，用轉換算法將電壓值轉化成實際的海拔高度，第五是用液晶顯示溫度和海拔高度。其系統軟件流程圖如圖7所示。

　　在整個系統軟件設計中，會涉及到一線總線和I2C總線編程技術。一線總線的讀寫時序操作、搜索算法和匹配算法的實現是系統軟件最為重要的部分。在一線總線程序中，關鍵是一線總線的總線初始化、讀數據和寫數據時序的實現。本儀器的軟件系統涉及到DS18B20的命令字有搜索命令(OxF0)、溫度轉化命令(0x44)、讀取溫度命令(0xBE)和匹配命令(0x55)。

　　4 產品測試結果分析

　　因為玻爾茲曼公式是在假定大氣溫度為常數的情況下推導出來的。而實際情況是大氣的溫度與海拔高度有關。故在實際測量的基礎上(兩個儀器測試)，可利用MATLAB軟件進行實驗數據分析。其分析結果如圖8所示，這樣就可以找到傳感器輸出值與海拔高度的實際對應關系。目前，本產品已在四川省成都市龍泉山上進行了4個不同海拔高度的測量，其測量高度與實際高度的對比如表1所列。

　　5 結束語

　　該數字海拔儀能夠精確地測出大氣壓強，并能夠正確地用數字方式顯示海拔高度和溫度值。經過大量的實地測量，驗證了文中的海拔高度和大氣壓強轉換算法的正確性和儀器精度。該儀器可廣泛使用于野外考察，旅游等民用領域，具有廣闊的市場前景。