基于51單片機控制的數字氣壓計設計與實現

圖3

３．３ 單片機

本氣壓計實現方案需使用單片機的Ｐ１口和Ｐ３口的一部分以及一個中斷源、一個定時器和一個計數器。因此，筆者選用了ＡＴＭＥＬ的ＡＴ８９Ｃ２０５１單片機，該器件與８９Ｃ５１兼容，具有２ｋＢ的可重復編程閃存，２．７Ｖ～６Ｖ的工作電壓范圍，１２８Ｂｙｔｅ的內部ＲＡＭ以及兩個Ｉ／Ｏ口（Ｐ１，Ｐ３）、２個１６位的計數器／定時器和６個中斷源，并可直接驅動ＬＥＤ輸出，同時帶有可編程的串行通訊口。另外，該單片機還具有體積小，價格低等特點。

３．４ ＬＥＤ顯示

單個ＬＥＤ是由７段發光二極管構成的顯示單元。有１０個引腳，對應于７個段、一個小數點和兩個公共端。在顯示電路中，這些發光二極管有兩種接法：共陽極接法和共陰極接法。本設計中需要用４個ＬＥＤ組成顯示單元，并采用動態顯示方式。由于使用４個單個ＬＥＤ進行顯示的連線比較復雜，同時單片機的端口驅動能力也難以保證，而需要加入專門的驅動芯片。所以，筆者采用了４個ＬＥＤ連體的、內部已將其相應段接好的共陽極ＬＥＤ，它具有１２個引腳，含７個段和４個公共端，為提高數碼管的亮度，可在位選線上加入一個三極管驅動電路。

由ＡＴ８９Ｃ２０５１控制的顯示電路如圖３所示。該顯示電路需要選取合適的電阻Ｒ和Ｒａ，才能保證ＬＥＤ的亮度，過大或者過小都無法讓ＬＥＤ正常顯示。設計時取Ｒ為４．７ｋΩ?Ｒａ為５１０Ω比較理想。若考慮印制板布線的方便，可以采用貼片電阻和排阻來節省空間。另外，也可以用７４ＬＳ２４４和７４ＬＳ０６構成驅動顯示電路，但這樣同樣要加限流電阻。因為７４ＬＳ０６是開漏器件，需要在輸出處加上拉電阻。

４　軟件實現

通過以上設計，便可通過ｆｏ來計算Ｐ的大小以得到實時的氣壓值。硬件電路設計完成之后，可使用ＡＥＤＫ５１９６ＰＨ仿真器的仿真環境進行仿真，并可用Ｃ５１語言來編寫處理程序。其基本程序流程如圖４所示。

程序設定：Ｔ０為定時器，基本的定時時基為５０ｍｓ。Ｔ１為計數器，運用內部中斷０可保證Ｔ０定時滿５００ ｍｓ后就讀取此時計數器的值，以計算氣壓值。如使Ｔ１、Ｔ０均工作于方式１，并在Ｐ１口送字型碼，同時可用Ｐ３．０～Ｐ３．３做位選線，那么，其相應的函數如下：

（１）定時器Ｔ０中斷函數：

ｖｏｉｄ ｔｉｍｅｒ０(ｖｏｉｄ) ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ １ ｕｓｉｎｇ １

{ｕｉｎｔ ｘ, ｙ;

ｕｉｎｔ ｃｏｕｎｔ＿ ｐｌｕｓｅ;

ＥＴ０＝０; ／／關閉Ｔ／Ｃ０中斷

Ｔｃｏｕｎｔ＋＋; ／／中斷次數

ｉｆ?Ｔｃｏｕｎｔ ＝＝ １０){

ＴＲ１＝０; ／／停止計數器計數

Ｔｃｏｕｎｔ＝０;

ｘ＝ＴＨ１;

ｙ＝ＴＬ１;

ｃｏｕｎｔ_ｐｕｌｓｅ＝(ｘ＊２５６＋ｙ)＊２;

ｐｈ＝(ｕｉｎｔ)(１０ ＊ ((ｆｌｏａｔ)(ｃｏｕｎｔ ｐｕｌｓｅ＋１５２０)／１０５．９? ?? ／／計算氣壓值

ＴＨ１ ＝ ０ｘ００;　 ／／重設計數初值

ＴＬ１＝０ｘ００;

}

ＴＨ０ ＝ －５００００／２５６; ／／重設５０ｍｓ初值

ＴＬ０ ＝ －５００００％２５６;

ｉｆ(ＴＬ０!＝ ０) ＴＨ０－－;

ＥＴ０＝１;

ＴＲ１＝１;

ｒｅｔｕｒｎ;

}