大气压强传感器在海拔高度测量中的应用研究

　　2．5 显示电路

　　本仪器采用的1601字符型液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点。该模块的工作电压为5 V，并带有字符对比度调节和背光等功能。1601模块与单片机的接口电路如图6所示。

　　3 软件设计

　　该仪器工作流程首先是初始化单片机、字符液晶和DS18B20；第二是启动温度转化，发送DS18B20匹配命令，逐个将各个DS18B20采集的温度值读出；第三是启动A／D转换，采集8个大气压强的电压值，并求出平均值；第四，用转换算法将电压值转化成实际的海拔高度，第五是用液晶显示温度和海拔高度。其系统软件流程图如图7所示。

　　在整个系统软件设计中，会涉及到一线总线和I2C总线编程技术。一线总线的读写时序操作、搜索算法和匹配算法的实现是系统软件最为重要的部分。在一线总线程序中，关键是一线总线的总线初始化、读数据和写数据时序的实现。本仪器的软件系统涉及到DS18B20的命令字有搜索命令(OxF0)、温度转化命令(0x44)、读取温度命令(0xBE)和匹配命令(0x55)。

　　4 产品测试结果分析

　　因为玻尔兹曼公式是在假定大气温度为常数的情况下推导出来的。而实际情况是大气的温度与海拔高度有关。故在实际测量的基础上(两个仪器测试)，可利用MATLAB软件进行实验数据分析。其分析结果如图8所示，这样就可以找到传感器输出值与海拔高度的实际对应关系。目前，本产品已在四川省成都市龙泉山上进行了4个不同海拔高度的测量，其测量高度与实际高度的对比如表1所列。

　　5 结束语

　　该数字海拔仪能够精确地测出大气压强，并能够正确地用数字方式显示海拔高度和温度值。经过大量的实地测量，验证了文中的海拔高度和大气压强转换算法的正确性和仪器精度。该仪器可广泛使用于野外考察，旅游等民用领域，具有广阔的市场前景。