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基于單片機(jī)控制的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要：介紹了一種精密數(shù)字氣壓計(jì)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。該方法通過氣壓傳感器獲得與大氣壓相對應(yīng)的模擬電壓值，并經(jīng)過V／F變換輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)時顯示相應(yīng)的氣壓值。用本文所述的方法制成的氣壓計(jì)攜帶方便，操作簡單，精確度高，完全符合設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：氣壓計(jì)；氣壓傳感器；V／F轉(zhuǎn)換器； 單片機(jī)
１ 引言
氣壓計(jì)是利用壓敏元件將待測氣壓直接變換為容易檢測、傳輸?shù)碾娏骰螂妷盒盘枺缓笤俳?jīng)過后續(xù)電路處理并進(jìn)行實(shí)時顯示的一種設(shè)備。其中的核心元件就是氣壓傳感器，它在監(jiān)視壓力大小、控制壓力變化以及物理參量的測量等方面起著重要作用。運(yùn)用于氣壓計(jì)的氣壓傳感器基本都是依靠不同高度時的氣壓變化來獲取氣壓值的。
氣象學(xué)研究表明，在垂直方向上氣壓隨高度增加而降低。例如在低層，每上升１００ｍ?氣壓便降低１０ｈＰａ；在５～６ｋｍ的高空，高度每增加１００ｍ，氣壓便會降低７ｈＰａ；而當(dāng)高度進(jìn)一步增加時，即到９～１０ｋｍ的高空之后，高度每增加１００ｍ，氣壓便會降低５ｈＰａ；同樣，若空氣中有下降氣流時，氣壓會增加；若空氣中有上升氣流時，作用于空氣柱底部的氣壓就會減小。一般把作用于單位面積上空氣柱的重量稱為大氣壓力。
２ 氣壓計(jì)的結(jié)構(gòu)
本文研究的氣壓計(jì)結(jié)構(gòu)如圖１所示。其中氣壓傳感器用來將被測氣壓轉(zhuǎn)換為電壓信號；用Ｖ／Ｆ轉(zhuǎn)換器則可把氣壓傳感器輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成具有一定頻率的脈沖信號；以便用單片機(jī)接收該脈沖信號，并根據(jù)單位時間內(nèi)得到的脈沖數(shù)，依據(jù)電壓與頻率的線性關(guān)系式計(jì)算出所對應(yīng)的氣壓值，最后在單片機(jī)控制下由ＬＥＤ顯示出來。
本氣壓計(jì)能夠在氣壓傳感器的線性范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量相應(yīng)氣壓值。需要說明的是，其測量值是絕對氣壓值。本文研究的氣壓計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如下：
●測量范圍：３００ｈＰａ～１０５０ｈＰａ；
●測量精度：０．１％ＦＳ(２０℃)；
●顯示精度：０．１％，由４個８段ＬＥＤ顯示實(shí)現(xiàn)；
●工作溫度范圍：０～８５℃；
●電源電壓：９Ｖ。
３ 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，需要考慮穩(wěn)定性、復(fù)雜程度、造價和調(diào)試的難易程度等因素。圖１所示框圖中的每一部分就是一個單元電路，可完成各自的功能。模塊之間沒有復(fù)雜的信號傳輸，且干擾很少，因而系統(tǒng)整體比較穩(wěn)定。
３．１ 氣壓傳感器
氣壓傳感器在氣壓計(jì)中占據(jù)核心位置。設(shè)計(jì)時可根據(jù)測量精度、測量范圍、溫度補(bǔ)償、測量絕對氣壓值等幾個
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