基于51单片机控制的数字气压计设计与实现

部分以及一个中断源、一个定时器和一个计数器。因此，笔者选用了ＡＴＭＥＬ的ＡＴ８９Ｃ２０５１单片机，该器件与８９Ｃ５１兼容，具有２ｋＢ的可重复编程闪存，２．７Ｖ～６Ｖ的工作电压范围，１２８Ｂｙｔｅ的内部ＲＡＭ以及两个Ｉ／Ｏ口（Ｐ１，Ｐ３）、２个１６位的计数器／定时器和６个中断源，并可直接驱动ＬＥＤ输出，同时带有可编程的串行通讯口。另外，该单片机还具有体积小，价格低等特点。

３．４ ＬＥＤ显示

单个ＬＥＤ是由７段发光二极管构成的显示单元。有１０个引脚，对应于７个段、一个小数点和两个公共端。在显示电路中，这些发光二极管有两种接法：共阳极接法和共阴极接法。本设计中需要用４个ＬＥＤ组成显示单元，并采用动态显示方式。由于使用４个单个ＬＥＤ进行显示的连线比较复杂，同时单片机的端口驱动能力也难以保证，而需要加入专门的驱动芯片。所以，笔者采用了４个ＬＥＤ连体的、内部已将其相应段接好的共阳极ＬＥＤ，它具有１２个引脚，含７个段和４个公共端，为提高数码管的亮度，可在位选线上加入一个三极管驱动电路。

由ＡＴ８９Ｃ２０５１控制的显示电路如图３所示。该显示电路需要选取合适的电阻Ｒ和Ｒａ，才能保证ＬＥＤ的亮度，过大或者过小都无法让ＬＥＤ正常显示。设计时取Ｒ为４．７ｋΩ?Ｒａ为５１０Ω比较理想。若考虑印制板布线的方便，可以采用贴片电阻和排阻来节省空间。另外，也可以用７４ＬＳ２４４和７４ＬＳ０６构成驱动显示电路，但这样同样要加限流电阻。因为７４ＬＳ０６是开漏器件，需要在输出处加上拉电阻。

４　软件实现

通过以上设计，便可通过ｆｏ来计算Ｐ的大小以得到实时的气压值。硬件电路设计完成之后，可使用ＡＥＤＫ５１９６ＰＨ仿真器的仿真环境进行仿真，并可用Ｃ５１语言来编写处理程序。其基本程序流程如图４所示。

程序设定：Ｔ０为定时器，基本的定时时基为５０ｍｓ。Ｔ１为计数器，运用内部中断０可保证Ｔ０定时满５００ ｍｓ后就读取此时计数器的值，以计算气压值。如使Ｔ１、Ｔ０均工作于方式１，并在Ｐ１口送字型码，同时可用Ｐ３．０～Ｐ３．３做位选线，那么，其相应的函数如下：

（１）定时器Ｔ０中断函数：

ｖｏｉｄ ｔｉｍｅｒ０(ｖｏｉｄ) ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ １ ｕｓｉｎｇ １

{ｕｉｎｔ ｘ, ｙ;

ｕｉｎｔ ｃｏｕｎｔ＿ ｐｌｕｓｅ;

ＥＴ０＝０; ／／关闭Ｔ／Ｃ０中断

Ｔｃｏｕｎｔ＋＋; ／／中断次数

ｉｆ?Ｔｃｏｕｎｔ ＝＝ １０){

ＴＲ１＝０; ／／停止计数器计数

Ｔｃｏｕｎｔ＝０;

ｘ＝ＴＨ１;

ｙ＝ＴＬ１;

ｃｏｕｎｔ_ｐｕｌｓｅ＝(ｘ＊２５６＋ｙ)＊２;

ｐｈ＝(ｕｉｎｔ)(１０ ＊ ((ｆｌｏａｔ)(ｃｏｕｎｔ ｐｕｌｓｅ＋１５２０)／１０５．９? ?? ／／计算气压值

ＴＨ１ ＝ ０ｘ００;　 ／／重设计数初值

ＴＬ１＝０ｘ００;

}

ＴＨ０ ＝ －５００００／２５６; ／／重设５０ｍｓ初值

ＴＬ０ ＝ －５００００％２５６;

ｉｆ(ＴＬ０!＝ ０) ＴＨ０－－;

ＥＴ０＝１;

ＴＲ１＝１;

ｒｅｔｕｒｎ;

}

该中断函数主要用于完成脉冲的读取和气压值的计算。ｐｈ是个全局变量，可用来保存气压值。

（２）在显示函数里，将气压值先按位进行分离并保存到数组，然后送段码和相应位选就可以显示出相应的气压值了。具体程序如下：

ｖｏｉｄ ｄｉｓｐｌａｙ(ｕｉｎｔ ｐｈ_ｉｎ)

{ ｕｃｈａｒ ｉ＝０;

ｕｃｈａｒ ｊ＝０;

ｕｃｈａｒ ｓｅｌｅｃｔ_ｂｉｔ＝０; ／／位选

ｄｏ {

ｃｕｒ_ｂｕｆ[ｉ]＝ｐｈ_ｉｎ％１０;

ｉ＋＋;

ｊ＝ｉ;

}ｗｈｉｌｅ(ｐｈ_ｉｎ＝ｐｈ_ｉｎ／１０);? ／／当高位为零时?结束循环

ｉ＝０;

ｓｅｌｅｃｔ_ｂｉｔ＝０ｘｆｅ;

ｄｏ

{ Ｐ１＝ｔａｂ[＊ｐ];

Ｐ３＝ｓｅｌｅｃｔ_ｂｉｔ;

ｄｌ_ｍｓ();?

ｓｅｌｅｃｔ_ｂｉｔ＝(ｓｅｌｅｃｔ ｂｉｔ＜＜１)＋１;

／／从最右边一位开始显示,循环左移

ｐ＋＋;

ｉ＋＋;

}ｗｈｉｌｅ(ｉ＜ｊ);

ｐ＝ｃｕｒ_ｂｕｆ; ／／指针归位

ｒｅｔｕｒｎ;}

这样，在主程序中，只要在程序第一次运行时进行初始化，然后再循环调用显示函数即可实现实时显示功能。

５　结束语

笔者曾用纯硬件电路设计过气压计。实践表明，由于受温度的影响及硬件参数的限制，实时显示时稳定性较差，并且精确度不高。而改用Ｖ／Ｆ变换信号及编程的方法实现该测量则完全克服了上述缺点。结果表明：该方法具有精度高、稳定性好、功能易于扩展等优点，可为仪器及电子产品设计提供一种新的思路。