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2 MS5540C的程序設(shè)計(jì)
2．1 MS5540C的工作原理
    MS5540C包括一個(gè)壓阻式的傳感器和傳感器接口電路。它的主要功能是將壓力傳感器輸出的未補(bǔ)償?shù)哪M電壓轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字值，通過(guò)接口電路可以將16位數(shù)字值輸出。共有2個(gè)16位數(shù)字值需要輸出，分別是用于氣壓和溫度測(cè)量結(jié)果計(jì)算的D1和D2。這兩個(gè)16位數(shù)據(jù)結(jié)果是非常粗糙的，必須通過(guò)外部處理器進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，才能得到比較精確的結(jié)果。
    每個(gè)模塊都會(huì)在兩個(gè)溫度和兩個(gè)氣壓值下進(jìn)行工廠校準(zhǔn)，得到6個(gè)補(bǔ)償系數(shù)C1～C6，這6個(gè)補(bǔ)償系數(shù)共64 bit，以4個(gè)16 bit的字形式儲(chǔ)存在模塊內(nèi)的PROM中。因此，在進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算前，必須先讀出這6個(gè)補(bǔ)償系數(shù)。關(guān)于補(bǔ)償系數(shù)在4個(gè)16位字中的排列方式，請(qǐng)參看文獻(xiàn)的圖4。
2．2 MS5540C的軟件設(shè)計(jì)
    使用帶有SPI接口的MCU與MS5540C接口，將會(huì)使程序設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。我們以帶有SPI接口的51單片機(jī)STCl2LE5A60S2為例來(lái)介紹MS5540C的軟件編程。
    由前所述，4個(gè)16位的補(bǔ)償數(shù)據(jù)及2個(gè)分別為氣壓和溫度傳感器轉(zhuǎn)換而來(lái)的16位結(jié)果數(shù)據(jù)都需要通過(guò)SPI來(lái)讀取。關(guān)于這些數(shù)據(jù)的讀取，Intersema規(guī)定了一套簡(jiǎn)單的通訊協(xié)議，協(xié)議要求處理要先發(fā)命令數(shù)據(jù)，然后才能讀取16位數(shù)據(jù)。命令數(shù)據(jù)包括起始位，設(shè)置位和停止位，各個(gè)數(shù)據(jù)有不同的設(shè)置位，另外為了復(fù)位MS5540C，Intersema還提供了一個(gè)用于reset模塊的命令，關(guān)于具體的通訊協(xié)議，請(qǐng)參考文獻(xiàn)。
    數(shù)據(jù)定義：
    
    在程序中調(diào)用上述的函數(shù)，編程非常方便。讀出的2個(gè)16位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)1提供的校準(zhǔn)公式進(jìn)行校準(zhǔn)后，得到溫度和氣壓的較為精確的測(cè)量結(jié)果，其中溫度的結(jié)果精確到0．1℃，氣壓精確到0．1mbar。
    因?yàn)?/span>MS5540C的ADC為16位，溫度測(cè)量分辨率可以到0．01℃，對(duì)于-40～85℃之間的測(cè)量范圍，我們可以將文獻(xiàn)中溫度校準(zhǔn)公式：
    TEMP=200+dT*(C6+50)／1024
    修改為
    TEMP=2000+dT*(C6+50)*10／1024
    這樣得到的結(jié)果可以使分辨率達(dá)到0．01℃。
    程序設(shè)計(jì)需要注意兩點(diǎn)：
    1)MCU發(fā)送命令和讀取數(shù)據(jù)時(shí)SPI工作方式是不一樣的，主要是SCLK采樣沿的設(shè)置不同，具體參考文獻(xiàn)；
    2)由于在發(fā)送采樣溫度和氣壓的命令之后，需要等大約35 ms左右，才能讀取到采樣數(shù)據(jù)，所以在發(fā)送命令后，需要等待之后再讀取。

    另外供電電壓對(duì)測(cè)量結(jié)果也有影響。供電電壓僅在3．0 V時(shí)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有誤差，而大部分情況下MS5540C的電壓可能為3．3 V，這時(shí)測(cè)量結(jié)果就需進(jìn)行誤差補(bǔ)償。由圖4中的曲線可知，在3．3V供電時(shí)，溫度誤差很小，可以忽略不計(jì)。但對(duì)于800mbar以上的氣壓的結(jié)果誤差在0．1～0．2之間，故我們建議對(duì)于結(jié)果500 mbar以下的氣壓不需補(bǔ)償，500 mbar以上的氣壓結(jié)果需要減去0．1 mbar以進(jìn)行補(bǔ)償。

    由于氣壓與海拔有非常密切的關(guān)系，所以用MS5540C也可以做成高度計(jì)(海拔計(jì))。根據(jù)以下美國(guó)大氣1976的公式
    
    可知測(cè)量只要出p，就可以算出高度h了。這個(gè)公式考慮了溫度的影響，計(jì)算結(jié)果分辨率可以達(dá)到幾個(gè)厘米。

3 結(jié)論
    文中介紹了微型數(shù)字傳感器MS5540C的特性和主要功能，并給出了硬件連接電路和注意事項(xiàng)，對(duì)于軟件的處理和結(jié)果的補(bǔ)償也進(jìn)行了討論，具有較大的實(shí)用參考價(jià)值。實(shí)踐證明，設(shè)計(jì)的電路和軟件在戶外的惡劣環(huán)境下也能很好正常工作，并且測(cè)量結(jié)果也是相當(dāng)精確的。