方向上气压随高度增加而降低。例如在低层，每上升 气压便降低在的高空，高度每增加，气压便会降低而当 高度进步增加时，即到的高空之后，高度每增加，气压便会降低 同样，若空气中有下降气流时，气压会增加若空气中有上升气流时，作用于空气柱底 部的气压就会减小。般把作用于单位面积上空气柱的重量称为大气压力。 数字气压计大量应用在各种工矿企业，野外作业，消费类电子产品等等的地方。需中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 求极为广泛。 本设计首先根据实际生产生活的需要提出温湿度气压监测仪的功能要求，然后由 这些具体要求设计出了硬件原理图，采用模块化的方法先将整个系统分成若干部分，然 后逐模块进行硬件和软件设计，最后将各部分结合起来协调工作。它是利用单片机的在 控制方面的突出优点，并综合运用现代检测技术微控制技术数据处理和通信技术以 及显示技术而设计的。可以实时准确的测量环境中的温度相对湿度和气压。 环境监测仪的现状 环境监测是环境管理的基础和技术支持，随着我国环境保护工作的发展，我国环境 监测技术也取得了较大的进步，环境监测仪器生产形成了定的规模。 目前，我国环境监测仪器的生产企业有余家，年产值亿元，约占全国环保 产品产值的。环境监测仪器的主要产品是各种水污染和大气污染监测噪声与振 动监测放射性和电磁波监测仪器。我国生产的烟尘采样器烟气采样器总悬浮微粒 采样器油份测定仪污水流量计等环境监测仪器已接近或达到国际先进水平，在国内 市场上占有很大比例。国产大型实验室用原子吸收紫外可见分光光度仪气相色谱仪 等监测仪器自动控制技术采用程度较低，关键零部件尚依赖进口。 我国环境监测仪器多是中小型企业生产，产品基本集中在中低档的环境监测仪器， 远不能适应我国环境监测工作发展的需要。主要表现为 技术档次低，低水平重复生产严重，规模效益差 产品质量不高，性能不稳定，致性较差，使用寿命短，故障率高 研究开发能力较低，在线监测仪器的系统配套生产能力较低，不能适应市场要求。 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 环境监测仪发展前景 目前市场上的温湿度气压监测系统多采用传统的有线方式，必须在采集现场铺设 大量的线缆用于感应器供电，数据传输机数据采集。信号线，控制线，电源线混杂在 起，系统运行时，容易受到传输距离电电磁干扰的影响而边的不稳定。 随着无线通信技术的飞速发展，温湿度气压监测系统正往无线监测方向发展，这 样使系统在运行时不需要人工干预，具有实时监测报警及查询历史数据的功能。温 湿度气压监测系统的完成建立在大量研究工作的基础上，在数据的采集显示及远距 离传输等方面做了充分实验，提出了多种可行的方案，可根据实际需要灵活变换。系统 是以智能化为宗旨，旨在为工业级家庭提供有效使用的温湿度气压监测系统。这 方面是对当前工业温湿度气压监测技术的更新，另方面也为人们的家庭生活更加舒 适提供了条件。无线温湿度气压监测系统已经能够出色地完成基本的温湿度监测工 作，并且向智能化自动化迈进了大步，但是还有很多需要完善的地方。例如，供电 部分可以做相应的改进，低功耗的同时采用新型能源，如与太阳能电池热差电池压 差电池等，使电池寿命更长，解决特使领域环境的供电问题。还有应用领域的创新，将 我们的设计应用于其他领域，如电力行业，用于大型变压器及高压开关柜测温测压， 避免起火爆炸等恶性事故的发生。 常见气压计有液体气压计和盒式气压计。飞机上使用的高度计实际上是用盒式气压 计改装成的。常见的液体气压计有水银气压计和酒精气压计两种，这两种都是老式的气 压计，体积大，精度低，不方便携带且容易坏，当今社会科技高速发展，各行各业不断 出现新技术新材料，气压测量这块也是这样，盒式气压计的出现部分的解决了液体气压 计所无法解决的缺点，比如体积方便携带等等。人类社会进入世纪年代以后微 电子行业发展极为迅速，各种各样的电子传感器被发明且被运用到各行各业，为人们的 生产生活创造了极大的便利。数字气压传感器亦已出现，并大量被运用，甚至现在很多 手持设备中都已经加入了气压计功能，比如手机，等，方便了人们的出行旅游。 便携式环境监测仪就是个辅助人们完成日常生产活动中，涉及工业农业以及 居家生活等各方面中各种指标的测试。将环境中温湿度压力的测量功能集于体，设 计小巧便于携带，大大方便了人们的日常生活。中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 环境监测仪的总体设计及主要器件选型 本环境监测仪使用模块法设计，主要由单片机温湿度传感器气 压传感器电路连接而成。体积小巧，便于携带，且能够长时间待机。在接通 电源后可以比较准确的测得周围环境的温湿度和气压。本环境监测仪还有项功能就是 可以对周围环境的气压，温湿度进行监测。可以根据实际情况，对监测仪进行湿度的测量范围是，对于位的分辨率为 温度测量范围为，对于位的分辨率为每个传感器芯片 都在极为精确的温度室中标定，标准系数以程序形式储存在内存中，在测量过程 中可对相对湿度自动校准，使具有的互换性。 其测量的工作原理首先利用只传感器分别产生相对湿度温度的信号然后经 过放大，分别送至转换器进行模数转换校准和纠错再通过二线串行接口将相 对湿度及温度的数据送至微控器完成非线性补偿和温度补偿。 微处理器是通过二线串行数字接口与进行通信的。通信协议与通用的 总线协议是不兼容的，因此需要用通用微处理器口模拟该通信时序。微处理器对 的控制是通过个位命令代码来实现的，命令代码的含义如表所示。 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 表 命令代码含义 测量温度 测量适度 读内部状态寄存器 写内部状态寄存器 复位命令，使内部状态寄存器恢复默认值，下次命令前至少等待 其他保留 微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片进行通信，所以硬件 接口设计非常简单然而，通信协议是芯片厂家自己定义的，所以在软件设计中，需要 用微处理器通用口模拟通信协议。 的供电电压为。传感器上电后，要等待以越过不稳定状态在此 期间无需发送任何指令。电源引脚，之间可增加个的电容，用 以去耦滤波。 用于微处理器与之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，次通 讯时间左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明，当前小数部分用于 以后扩展,现读出为零操作流程如下次完整的数据传输，高位先出。数据格式 湿度整数数据湿度小数数据温度整数数据温度小数数据校验和 用户发送次开始信号后,从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始 信号结束后，发送响应信号，送出的数据，并触发次信号采集，用户可 选择读取部分数据。从模式下，接收到开始信号触发次温湿度采集，如果没 有接收到主机发送开始信号，不会主动进行温湿度采集采集数据后转换到低速 模式。 总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待响应，主机把总线拉低必须 大于毫秒，保证能检测到起始信号。接收到主机的开始信号后，等待 主机开始信号结束，然后发送低电平响应信号。主机发送开始信号结束后,延时等 待后，读取的响应信号,主机发送开始信号后，可以切换到输入模式， 或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。 总线为低电平，说明发送响应信号，发送响应信号后，再把总 线拉高，准备发送数据，每字节数据都以低电平时隙开始,高电平的长短定 了数据位是还是。如果读取响应信号为高电平，则没有响应，请检查线路中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 是否连接正常。当最后字节数据传送完毕后，拉低总线，随后总线由上 拉电阻拉高进入空闲状态。 通过二线数字串行接口来访问，需要注意的地方是数据线需要外 接上拉电阻，时钟线用于微处理器和之间通信同步，由于接口包含了完全 静态逻辑，所以对最低频率没有要求当工作电压高于时，频率最高为 ，而当工作电压低于时，最高频率则为。 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 作为气压传感器。可以产生于所加气压呈线性关系的高精度模 拟输出电压，它具有以下特点 供电范围，典型值为。 测量范围。 工作温度范围。 温度补偿范围。 测量精度为。 最低气压对应的输出电压为，典型值为最高气压对 应的输出电压为，典型值为满刻度输出电压间距 的典型值为。 气压传感器选用摩托罗拉公司生产地集成压力传感芯片，其引脚分布如 图所示。 图引脚分布 各引脚功能说明如下 脚电压输出脚。 脚接地端。 脚空引脚，用于芯片内部连接，悬空不适用。 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 中国梦世界梦我的梦我的青春向青春致敬 总线定义 总线是种由公司开发的两线式串行总线， 用于连接微控制器及其外围设备。总线产生于在年代，最初为音频和视频设备开 发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员可对各 个组件进行查询，以管理系统的配置或掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随 时监控内存硬盘网络系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。 总线特点 总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此 总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总 线的长度可高达英尺，并且能够以的最大传输速率支持个组件。总 线的另个优点是，它支持多主控，其中任何能够进行发送和接收的设 备都可以成为主总线。个主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在任何时间点 上只能有个主控。 总线工作原理 总线是由数据线和时钟构成的串行总线，可发送和接收数据。在 与被控之间与之间进行双向传送，最高传送速率。各种被控制电路 均并联在这条总线上，但就像电话机样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路 和模块都有唯的地址，在信息的传输过程中，总线上并接的每模块电路既是主 控器或被控器，又是发送器或接收器，这取决于它所要完成的功能。发 出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路， 确定