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1、本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：基于单片机的数字式海拔高度计设计学 院: 贵州大学人民武装学院 专 业: 电子信息科学与技术 班 级: 201 级（专升本） 学 号: 学生姓名: 指导老师: 2013年 5 月 13 日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日 期： 目录目录I摘要III关键词IIIAbstractIVKeywordsIV第一章 绪论11.1基于单片机的数字式海拔高度计研究的目
2、的11.2 基于单片机的海拔高度计的发展现状21.3基于单片机的数字式海拔高度计的总述2第二章 海拔高度设计的原理42.1 方案的选择42.2 气压传感器的选择与原理结构图42.3系统海拔高度计算原理62.3.1海拔高度换算原理62.3.2 海拔高度的计算公式92.3.3 BMP085提供绝对高度的计算公式102.3.4 计算出海平面的大气压强102.4 气压温度的补偿112.5 数字气压传感器12第三章 系统设计的硬件模块133.1 STC89C52单片机模块133.1.1复位电路143.1.2 晶振电路153.2 液晶显示模块163.2.1 主要参数和性能173.2.2 模块的引脚定义17
3、3.3 电源电路模块183.5 BMP085传感器模块203.5.1 BMP085的各个引脚功能203.5.2 BMP085与单面机的连接213.5.3 BMP085产品的介绍213.5.4 典型运用223.6 数字式海拔高度计的系统设计图22第四章 系统软件设计23第五章 系统功能测试27参考文献31致谢32附录33附录A 设计原理图33附录B PCB效果图和3D效果图34附录C 实物图36附录D 源程序37基于单片机的数字式海拔高度计设计 姓名：杨友军 学号：1120070608学校：贵州大学人民武装学院 指导教师：王长伦摘要高度和导航在我们的生活中占有举足轻重的地位，和我们的生活是密不可
4、分的。高度是载体到某一基准水平面的垂直距离，也是导航的一个重要依据。然而对于一个身处野外的人来说，一个比较关心的问题就是所在地的海拔是多少。而目前市面上测量高度的仪器很少，一般都是高端产品才带有此项功能，比如飞行器等。有的机械式海拔仪虽然价格较低，但精度不高。所以高精度的测量设备也深受人们的高度亲睐。急需研制一种精度高，价格低廉的海拔测试仪，以满足大众消费的需求。海拔高度的测量，常用的方法很多。而以下是人们常用的：一是GPS全球定位系统；二是通过测量大气压来间接的获得海拔高度；第一种方法开发成本较高且开发难度较大，而第二种方法，器件的选择范围要更广一些，可以把成本降到最低，以满足人们的需求。气
5、压传感器是压力传感器中的一种，它专用于测量气体的绝对压强。目前市场上能见到的气压传感器有很多种，本设计以Bosch公司推出的BMP085气压传感器采集信号，通过STC89C52单片机处理，从LCD12864液晶显示器实时显示当前的数据。BMP085不仅可以实时的测量大气压力，还能测量实时温度。同时它还具有IIC总线的接口，便于单片机进行访问。另外它的使用也很方便，不需要太多的操作就可读取到温度、气压及测量数据。整个系统集微控制器与微传感器为一体，具有精度高、体积小、功耗低、操作简单等优点。关键词STC89C52单片机；BMP085气压传感器；LCD12864；海拔高度AbstractHeigh
6、t is the vertical distance inside the carrier to a benchmark, is also an important basis for navigation. Yet for a man in the wild, one is what is issue of concern is the seat of elevation. And this kind of product on the market at present very few, generally is the high-end product with this fun fu
7、nction. Although some mechanical altitude meter price is low, but the accuracy is not high, so need to develop a high precision, low price of altitude meter, in order to meet the needs of mass consumption.Commonly used method for elevation measurement; One is the GPS global positioning system (GPS);
8、 2 is it is indirectly by measuring the atmospheric pressure gain altitude. Before a method is the high cost and difficult, and adopts the latter method, relatively devices are more wide range of options, which can keep costs to minimum. Pressure sensor is one of the pressure sensors; it is dedicate
9、d to measure the absolute pressure of the gas. Pressure sensors can be seen on the market at present there are many kinds of, this design with Bosch company launched BMP085 pressure senor signal acquisition, through STC89C52 SCM, from LED 12864 LED real-time display the current data. BMP085 not only
10、 can real-time measure the atmospheric pressure, but also can measure the real-time temperature. At the same time, it also has the IIC bus interface, easy to MCU. And it is also it easy to use, do not need too much can read operation to the temperature, pressure and measurement data. The whole syste
11、m integrated with micro controller and micro sensors, with high precision small low power consumption advantages of simple operationsKeywordsSTC89C52singlechip; BMP085; LED12864; Altitude pressure sensors第一章 绪论1.1基于单片机的数字式海拔高度计研究的目的随着现代科学技术发展的需要，海拔高度已经成为工业、农业的发展不可缺少的一个重要组成部分；化学工业冶炼的熔点海拔随着高度的变化而变化，海拔
12、高度越高，熔点就越低，海拔高度越低，熔点就越高1；同时海拔高度也影响农业的分布，海拔低的地方地势平阔，温度较适中、含氧密度较大，适应大量水稻、小麦、玉米等农业作物的生长需要；海拔高的地方地势主要以山地为主，温度低、气压低、空气密度小，不利于动植物的生长。在能源方面，外海拔高度计充分发挥了它的优势,它让能源利用更合理。比如IBM的服务器体内装有海拔高度计，不同海拔的地方，空气的密度并不相同，由此所带来的就是散热所需的风量的差别，在海拔较高的地方，往往空气比较稀薄，这时就需要服务器的风扇加快转速从而产生更大的风量来对系统进行冷却，避免过热造成的稳定性问题。而在低海拔的地区则可以适当降低转速来节省电
13、能的消耗，并延长风扇的寿命，而这样的设计业就是IBM的服务器无论是在什么样的环境中也能顺利运行的重要原因。由于传统的海拔高度测量系统的精度、体积不能达到要求，而现代的GPS海拔高度仪价格都为人们不能接受2，从它们的原理上讲；机械式的海拔高度仪集成度太小，体积笨重、内部结构非常的复杂，因此他的内部电路之间的干扰相当大，虽然多采取相应的措施，但是由于线路造成的误差是不可避免的；GPS应用还是比较广泛的，它通常运用到汽车的电子装置中、飞行器中和可移动的专业设备中,还有现在刚出来的智能手机也能装载GPS体系，但是它有两点不理想；第一是他的专用设备价格高，通常不能广泛在生活中得以使用。第二是GPS主要是
14、由于卫星定位系统来实现的，因此它直接受到通信信号、地理位置和天气的影响，例如在山下和在屏蔽干扰严重的地方或者在大雾天气，GPS就不能测量出标准的海拔高度值，或者直接不能海拔高度值。总述所述，从了工、农业和能源的发展还在来讲还传统的海拔高度仪的角度来讲，对于研究一种新型的海拔高度仪是迫在眉睫的了。 1.2 基于单片机的海拔高度计的发展现状近年来传感器产业取得了飞速发展，就全球地区的分布来看；东欧、亚太区和加拿大等国家也成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，中国是一个地大物博的文明古国，资源丰富，但人均
15、占有量少，就汽车和通讯设备而言，国内的技术还是欠发达，也至于很多高端设备都是靠进口，近年来随着工业，电子信息的飞速发展，通信设备的健全，购买汽车的家庭也越来越多，为满足人们的需求，高性能、高精度、低功耗的电子设备已应运而生。经度、纬度、方向和和高度等数据是旅游、登山、和野外探险的人们甚是关注的，它的真实值与人们的生命息息相关，因此配置高精度气压传感器设备尤为重要。其应用主要表现于手持式GPS接收机和车载式GPS接收机。当人们身处于树林里或者悬崖下时由于信号的反射，手持GPS接收机可能接收不到GPS卫星信号，所以电子罗盘和气压高度计就被设计在某些手持式GPS接收机上，如GARMIN VISTA、
16、还有麦哲伦探险家600等。由于高精度的传感器成本比较高，导致手持式GPS接收机成本高，影响了市场发展规模。 车载GPS接收机也经常会发出错误，因为导航地图直接把三维数据当成二维的数据来处理，再加上GPS接收机的水平定位误差就会经常出现上下方位判断错误的现象，错误的导航指令不仅会给客户带来不便，如果客户完全按照导航指令来操作甚至会发生危险，但是这个问题之前一直没有得到很好的解决3。数字式气压传感器正以低成本、低性能、低功耗，定位准确的优势运用在便携式移动通信设备，汽车，气象站等方向。1.3基于单片机的数字式海拔高度计的总述海拔高度是根据某地测量潮站的多年的记录，把海平面的位置加以平均而得来的4，
17、它是指某地的海平面的高度差，以海平面作为标准来计算，是表示地面的某个位置高出海平面的垂直距离,海拔的起点也被称为水平零点，是某一滨海地点的平均海平面。二十世纪四五十年代，我国的海拔零点很不 一致，从60年代起，统一改用青岛零点作为零点算起。由地表的海拔高矮、起伏状况来判断不同的垂直距离。海拔高度的测量方法，目前主要有3种测试仪器：老款的机械的海拔高度仪器；配有GPS装置的测量仪；和气压海拔高度的测量仪传统的机械式海拔高度仪器的精度有限、体积大，携带不方便；GPS装置的设计成本比较高，相比之下，采用单片机控制的海拔高度计更符合需求,该系统主要以ST89C52为微型控制器，由气压传感器将温度、大气
18、压力值、温度补偿数据等传输到微型控制器，经单片机的处理将大气压传感器的数据转换成高度值。经过实验验证，该系统所得到的数据能满足人们的需要，具有很大的现实意义和广泛的用途前景。 第二章 海拔高度设计的原理2.1 方案的选择从引言中我们知道海拔高度的测量主要三种方法；原始海拔高度仪器的测量方法、现代GPS测量方法和基于单片机数字气压传感器的海拔测量的适用方法；第一种方法的海拔高度仪的测量精度很有限，不尽体积较大，而且携带不便；方法二的现代GPS能满足使用需要，但是成本较高，相比而言，采用单片机控制的基于大气压海拔高度测量系统在精度、体积、便携性和成本方面更合乎要求14。当前单片机对家用电路控制设计
19、、海拔的高度研究等领域呈现出外型简单化、功能多样化、集成度高、支持硬件功能、操作简单、软稳定性高、性能优越化的发展趋向。数字式海拔高度计是具有很好应用前景的手段；它所适用的范围广，采用温度补偿，电路躁声滤波，精度高稳定性好。根据实际功能选择传感器，主要考虑工作原理、工作条件和特性进行选择。2.2 气压传感器的选择与原理结构图气压传感器是气压式高度计计算海报高度的重要组成器件之一，在传统的气压传感器中，传输的信号调理电路的校准和电路的补偿很复杂，稳定性差，因此不能直接输入单片微型计算机进行字化处理，对于便携式的设备中也不便于集成。而在现在主流的有APM公司的TP015P和Bosch公司的BMP0
20、85数字式大气压传等感器。方案一：以TP015P为代表的总体设计思路通过大气压强传感器得到表征大气压强的电压信号，该信号通过放大电路和滤波电路后，再经过模数转换电路进行A/D转换5。单片机作为本系统的控制单元主要完成三个功能：其一是对A/D转换的数据进行数据转化，以得到海拔的准确值；二是控制温度传感器；三是控制液晶显示，以将海拔和温度准确值在液晶上显示。其系统原理框图如图1所示。图1 TP015P传感器设计原理框图方案二：以BMP085大气压传感器为代表的设计思路。硬件部分主要由BMP085 数字气压传感器、STC89C52微控制器、LCD12864液晶显示器及电源模块及其他一些外围电路组成。
21、BMP085 数字气压传感器采集表征大气压强的电压信号、因该芯片内部集成有A/D转换，以及温度传感器，所以通过IIC总线可直接与单片机连接4，采集的电压信号经过微控制器STC89C52处理，从LCD12864液晶显示器实时显示出来，其系统原理框图如图2所示；STC89C52BMP085气压传感器LCD12864电源复位电路图2 BMP085传感器的设计框图在设计电子信息系统时,在满足功能和性能指标要求的前提下,应使电路尽量简单,因为同样功能的电路,电路越简单,元器件数目越少,连线和焊点越少,出现故障的概率就会越小,系统的可靠性就会越强.因此,对于电子系统,通常,集成电路能实现的就不选用分立元器
22、件电路,大规模集成电路能实现的就不选用小规模集成电路。由上可知，以TP015P传感器设计思路较复杂，TP015P气压传感器和温度传感器采集信号经过放大、滤波、A/D转换、温度补偿等电路才能把信号送入单片机，进入单片机的除了采集的气压信号和温度信号外，还有外界的干扰包括电路的噪声。所以测量值不够精确，且成本也较高。而BMP085传感器简化了电路设计步骤，因为BMP085是一块集成温度传感器、A/D转换器于一体的数字气压传感器芯片。它的供电电压是1.83.6V，功耗低，精确度高，使用方便。基于上述方案论证，选择以BMP850传感器为主的设计思路，即方案二。2.3系统海拔高度计算原理气压测量高度是根
23、据在重力场内大气压力随高度的增加而减小，并有确定的函数关系的原理而工作的。因此，可以通过压力传感器来测量大气压力，然而根据气压与海拔高度之间的关系，计算出海拔高度值。2.3.1海拔高度换算原理在压力转化为高度的系统中最关键的问题在于压力与高度的转化关系和电路的设计，他关系着所测量高度的范围和精确度，因此，根据所查阅的资料归纳如下。压是测量高度系统是根据在重力场内，大气压力随高度增减儿减小，并有确定的函数关系的原理而工作的，因此，可以通过使用压力传感器来测量大气压力，然后根据气压与海拔高度的关系，计算海拔高度值。由于标准大气温度不是连续的，因此高度Hp有不同的函数关系表达式。当高度H在01100
24、0m的范围内时，有一下关系； （1） 当高度H在的范围内时，有： （2） 当高度H在2000-32000m的范围内时，有： (3) 具体来说，当气压高度在0-4000m时，根据高度在0-11000m的函数表达式，可得大气压力和海拔高度的关系曲线图6，如图2；气压和海拔高度曲线图 图2图2中，当高度为0时，它所对应的气压值为101.325kPa，当高度为4000时，所对应的气压值为61.639kPa；由于大气压力和海拔高度之间呈线性关系，因此，需要通过某种数值计算法，在允许的误差范围内，使之转化为线性关系，以便单片机处理。对理论值进行处理，可以得高度测量高度与理论高度的对比图，如图 3所示。从图
25、3可看出测量高度和理论高度相差很小。 测量高的和理论高度相对比图 图3压力高度的关系如下； （4） 式中： ,是标准海平面的大气压，对应的气压高度为0；R为空气气体常数, ; ,为标准海平面的重力加速度；,为温度垂直变化率；，为标准海平面的温度7由公式可得气压的高度微分式为； (5) 式中；、分别为高度、气压变化的微分量；系数 利用式（1）中关系计算一个基准气压的平面对应的高度，再利用式（5）计算相对基准气压平面相对高度，从而得到当前气压高度为； (6) 若能提高气压变化量中的测量的灵敏度，那么相对高度的测量分辨率和精度都能得到相应提高,在标的准海平面附近，。系统初始化时计算出1次基准气压高度
26、值，对应的系数用于计算相对高度值。在海拔2000m以下，若气压变小于1kPa，那么系数近似误差就小于1%;若高度变化小于0.1km，对应的近似原理误差小于1m；若气压变化超过1kPa，设定当前气压为新的基准气压平面并计算高度系数，将气压变化的高度归零，并将当前高度H作为基准气压平面的高度，并避免高度值输出不连续7。2.3.2 海拔高度的计算公式海拔高度与大气压力的关系在大气物理学里面有明确的定义。根据不同的大气模型，会有不同的气压与海拔的对应关系，可以参考公式 1-13。就是压力传感器测试出来的压力值，h 就是相应的海拔高度。有一点特别需要注意，就是海拔高度与压力大小的关系受温度的影响。 （1
27、-1）其中：:大气静压:海平面气压（相应层下 界气压） R:气体常数R=287.05287 /k.:海平面高度（相应层下界高度）,:自由落体标准加速度,:相应层大气温度,=288k=15H:重力势高度R:地球半径h ：我们想得到的高度h2.3.3 BMP085提供绝对高度的计算公式 大气压力在数值上等于所在海拔高度往上直到大气上整个空气柱的质量8，在海拔3000m之内，每上升10m大气压强约减少100Pa ，在海拔2000m之内，每上升12m，大气压强约减少133Pa ，用测量的大气压强P和海平面大气压强Po来计算当地海拔高度。（例如，当地大气压1013.25hPa）海拔高度以米为单位，可以用
28、下面的1-2公式计算出来。 （1-2）该公式与BMPo85采集到到气压值能较好地得出海拔高度，Altitude是以单位为米的海拔高度值，为标准大气压值，p为当前的大气压值2.3.4 计算出海平面的大气压强已知测量出来的当地大气压强和当地绝对海拔高度可以计算出海平面出的大气压强。因此，海拔高度每变化10m大气压强变化1.2hPa。标准大气压，采用海平面温度为15时气压为1013.25hPa，将其值代入方程式中，得到对应范围内海拔高度和大气压力关系曲线，如图7所示 图7 大气压值与海拔高度曲线图2.4 气压温度的补偿在气压测高过程中，存在的方法误差主要为气温方法误差。由于海平面（或者其他参考平面）
29、的实际温度T0不等于标准海平面的标准温度值T0(288.15K或者+15)而产生的气温原理误差，其值为；=H由于；高度误差+真实高度(海拔)=测量高度则应有 ；由于公式中温度差的单位为热力学温标K,则用程序语句实现为； 此时即已使用传感器测得的温度值对气压测高所得数据进行了修正。2.5 数字气压传感器 本系统所使用的传感器是BMP085的数字气压传感器，起内部集成气压传感器模块、数字式温度模块和气压数字式处理模块。它在系统里面主要完成的是采集气压，再将采集到的气压经过内部A/D转换得到数字气压值，并经过滤波、放大温度补偿等处理得到的标准的数字采集信号传输到单片机处理；同时也向单面机提供补偿温度
30、值以供气压与海拔高度的计算。 第三章 系统设计的硬件模块此系统主要是基于BMP085数字气压传感器的气压高度计系统，利用海拔高度和气压、温度的关系，通过ST89C52的微型控制器读取传感器中压力值、温度值以及补偿参数，用软件对它进行测试，温度补偿和海拔高度计算，并在次基础上进行噪声处理，最后在LCD12864液晶显示器上显示，温度、气压、海拔高度值。其硬件系统模块框图如图8所示。STC89C52BMP085电源模块晶振电路复位电路12864显示器图8 硬件系统模块框图3.1 STC89C52单片机模块 STC89C52单片机是一款不同于51单片机的一种功耗低、性能高CMOS的8位的微型控制器，
31、它使用经典的MCS-51的内核，系统里面集成Flash存储器，可编程，其内部Flash为8k字节，RAM为512字节，STC89C52单片机具有以下的标准功能； 32位I/O口线，内部设置4KB EEPROM，看门狗定时器，复位有效电路，4个外部中断，3个16位定时器/计数器，全双工的串行口，1个7向量4级中断结构-兼容传统51的5向量2级中断结构。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可以选择点击模。空闲模式下，CPU停止工作，只能允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作9；掉电保护方式下，RAM内容被保护，振荡器被冻结，单片机的一切工作被停止，直到下一个中断或硬件
32、复位为止。它的最高运作频率为35MHz，6T/12T可选。引脚图如图9所示。 图9 STC89C52引脚图3.1.1复位电路单片机在RESET端加一个大于20ms正脉冲即可实现复位，必须使RET引脚至少保持两个机器周期（24个振荡周期）的高电平,CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作，以后每个机器周期重复一次，直至RST端电平变低10,上电复位和按钮组合的复位电路如下图9所示。 图9复位电路在系统上电的瞬间，RST与电源电压同电位，随着电容的电压逐渐上升，RSET电位下降，于是在RSET形成一个正脉冲。只要该脉冲足够宽就可以实现复位，即。一般取，。当人按下按钮S1时，使电容C3通过R1迅速放
33、电，待S1弹起后，C再次充电，实现手动复位，R1一般取10K。3.1.2 晶振电路当使用单片机的内部时钟电路时，单片机的XATL1和XATL2用来接石英晶体和微调电容，如图10所示，晶体一般可以选择1.2MHz-12MHz之间选择，电容选择50PF-30PF之间选择。本设计中选择晶振为12MHz，是为也更精确的定时，电容选22pF，辅助晶振起振。XATL1接地，XATL2接外部振荡器。无外部振荡信号无特殊要求，要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。P1在每个状态S的前半部分有效。P2在每个状态的后半部分有
34、效。 图10晶振电路3.2 液晶显示模块12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示84个(1616点阵)汉字；带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集，其引脚如图11所示。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字， 也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著
35、特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 图11 12864的引脚图3.2.1 主要参数和性能1.电源：VDD：+5V；模块内自带-10V负压，用于LCD的驱动电压102.显示内容：128(列)64(行)点3.全屏幕点阵4.七种指令5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线6.占空比1/647.工作温度：-10+50，存储温度：-20+70 3.2.2 模块的引脚定义口信号如下表2所示：表 2管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1VSS0电源地2VDD+5.0V电源电
36、压3V0-要求的显示标准电压124D/IH/LD/I=“H”，为是数据的显示命令D/I=“L”，为是数据的显示命令5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”信息被采集到R/W=“L”，E=“HL” 信息被采集到IR或DR6EH/LR/W=“L”，E被锁存到R/W=“H”，E=“H”DDRAM信息被采集到7H/L信号线8H/L信号线9H/L信号线10H/L信号线11H/L信号线12H/L信号线13H/L信号线14H/L信号线15H/L:提取芯片的(右半屏) 数据16H/L:提取芯片的(右半屏) 数据13 表23.3 电源电路模块随着社会飞速前进，用电设备的数量与日俱增。但由于设计不良和供电不足，以
37、及电力输配设施的老化和发展滞后等原因造成末端用户电压的过低，而源头用户则出现电压偏高，大大影响电气设备的正常使用 14。 不稳定的电压会给用电设备造成致命的伤害或误动作，影响生产，对工厂而言，造成交货期延误、质量不稳定等诸多损失。同时使设备老化加速、影响使用寿命甚至烧毁配件，使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备，而增加了成本，浪费了资源；严重时甚至发生安全事故，造成不可估量的损失。在生活或生产中，使用的是稳压电源，包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。而大多的电器设备都是使用直流电源，且对电源的要求也越来越高。稳压恒流电源也更受人们青睐。在本设计中，讲涉及的是直流电流源，稳压源是能为负
38、载提供稳定交流电源或者直流电源的电子装置。220V交流电经过变压器降为10V电压，在经过桥式整流，电容C1，C2滤波后流入7805三端集成稳压管，输出5V直流电压（如图12）。利用5V电压便可为STC89C52单片机供电，而此时还将5V电压降低才能给BMP850供电，因BMP850传感器正常工作电压为1.83.6V，经查询资料得1N5222稳压二极管的功率为2.5W，稳压值是2.5V,而BMP850的最适工作电压是2.5V，因此可利用稳压管来设计1.83.6的电压为传感器BMP850供电，其原理图如图5所示，这是最常用的7805稳压电源设计图图12 系统电源原理图图13 是利用EDA软件Mul
39、tisim 11.0仿真得到的值，这时我们发现稳压二极管1N5222的稳压值在2.5V左右，加了一个保护电阻R1,其值约为110左右， LM7805输出5V可给单片机供电,满足系统供电要求。图13 电源仿真时的电压值3.5 BMP085传感器模块BMP085传感器是Bosch公司推出新一代集成数字芯片，因低功耗、低电压的电学特性使它可以很好的适用于手机、PDA、GPS导航器件以及户外装备上。BMP085在低的高度噪声（merely 0.25）快速转换的情况下，表现很好。内部集成温度，气压传感器，不仅可以实时的测量大气压力，还能测量实时温度。同时它还具有IIC总线的接口，便于单片机进行访问。不需
40、要太多的操作就可读取到气压及测量数据。采用8脚陶瓷无引线芯片承载超薄封装，它性能卓越，内置有校准补偿，绝对精度最低可以达到0.03hPa（0.25米）。气压测量范围从300hPa到1100hPa，换算成高度为海拔9000米到-500米。图14是其封装图。 图14 BMP085封装外形3.5.1 BMP085的各个引脚功能1脚（VCC）接电源正，2脚脚（SDA）为IIC的数据端， 3脚（SCL）为IIC的时钟端，（VDDA）为正电源，4脚（XCLR）为主清除信号输入端，低电平有效，用来复位BMP085和初始化寄存器和控制器，在不用的情况下可以空置，（VDDD）为数字正电源，5脚（EOC）为完成转
41、换输出为空，6脚（GND）接电源负，7，8脚为空。3.5.2 BMP085与单面机的连接 BMP085的工作电压为5V，与单面机的连接要外加一个5V的电源供电，还要接两个5.1K的上拉电阻，SDA、SCL端口接STC89C52对应的T2EX/P1.0、T2/P1.0端口，XCLR和EOC引脚悬空，GND接地，典型的应用电路如图15所示 图15 BMP085与STC89C52单面机连接图3.5.3 BMP085产品的介绍精度；BMP085是一款高精度、性能卓越，绝对精度低、超低能耗的压力传感器，可以应用在移动设备中。它的最低能耗可以达到0.03hPa，并且耗电极低，只有3A。BMP085采用8-
42、pin陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，可以通过IC总线直接与各种微处理器相连。主要特点；高精度： 低功耗模式下，分辨率为0.06hPa（0.5米），高线性模式下，分辨率为0.03hPa（0.25米）压力范围：300 1100hPa（海拔9000米-500米），电源电压：1.8V 3.6V（VDDA）.62V 3.6V（VDDD）LCC8封装： 无铅陶瓷载体封装（LCC）尺 寸： 5.0mmx5.0*1.2mm低功耗： 5A 在标准模式 ，含温度输出，I2C接口，温度补偿，MSL 1，反应时间7.5ms待机电流：0.1A，无需外部时钟电路3.5.4 典型运用1.GPS精确导航（航位推算，上
43、下桥检测等）2.室内室外导航3.休闲、体育和医疗健康等监测4.天气预报5.垂直速度指示（上升/下沉速度）6.风扇功率3.6 数字式海拔高度计的系统设计图Altium Designer简介电路设计自动化 EDA（Electronic Design Automation）指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路原理图（Schematic）的绘制、印刷电路板（PCB）文件的制作、执行电路仿真（Simulation）等设计工作。随着电子科技的蓬勃发展，电路的设计已经无法通过只依靠手工来完成，越来越多的设计人员使用快捷、高效的CAD设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，打印各种报表。由于Altium Designer 在继承先前Protel软件功能的基础上，综合了FPGA设计和嵌入式系统软件设计功能，Altium Designer 对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。由于此系统设计的BMP085的气压传感器不能在Protues中找不到，因次通过一段时间对电子电路绘图软件的学习，我运用了Altium Designer绘制了此系统的系统设计图。BMP085传感器6个引脚中只用了4个引脚,其中IIC数据线SDA接单片机的P1.1引脚,时钟信号线SCL接单片机的P1.0引脚。LCD12864液晶显示器数据接P0口。系统原理设计图如图16所示。图16 系统设计原理图
