气压传感器（MPS-150A）
表面封装压力传感器 · 气象气压测量 · 模拟电压输出 · ADC采集
一、理论基础
1.1 器件概述
MPS-150A 是一款低花费、小尺寸表面封装压力传感器，可用于气象气体气压的测量。可用于移动高度计/气压计、气象预报、手表、空气球、无扩散的血压测量等领域。
1.2 工作原理
MPS-150A 属于压阻式压力传感器，其核心是一个硅膜片，膜片上通过微机械加工技术制作了 4 个压敏电阻，组成惠斯通电桥。
当气压作用在膜片上时，膜片发生形变，导致压敏电阻的阻值发生变化，电桥失衡，输出与气压成正比的微弱电压信号。该信号经内部信号调理电路放大后输出模拟电压。
1.3 气压测量的意义
大气压是重要的气象参数，与天气变化密切相关：
- 气压下降：通常预示着阴雨天气来临
- 气压上升：通常预示着天气转晴
- 气压与海拔：海拔越高，气压越低，可通过气压计算海拔高度
- 气压与温度：气压测量需结合温度补偿
1.4 关键特性
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 传感器类型 | 表面封装压阻式压力传感器 |
| 测量对象 | 气象气体气压 |
| 封装 | 小尺寸表面封装（SMD） |
| 输出 | 模拟电压 |
| 采集方式 | CC2530 ADC 采集 |
| 成本 | 低花费 |
| 应用领域 | 移动高度计、气压计、气象预报、手表、血压测量 |
1.5 典型应用
- 便携式气压计/高度计
- 气象站（气压监测与天气预报）
- 智能手表/手环（海拔、气压）
- 无人机（定高、气压计辅助导航）
- 航空模型（高度测量）
- 血压计（无扩散血压测量）
- 海洋气象（岸基/浮标气压观测）
- 教学实验（气压测量原理）
二、实验实例：气压传感器采集
2.1 实验目的
- 掌握气象气体气压传感器的操作方法
- 掌握气象气体气压传感器采集程序的编程方法
2.2 实验内容
在 IAR 集成开发环境中编写气象气体气压传感器采集程序，循环采集气压传感器的电压值，通过串口输出。
2.3 预备知识
- 了解 C 语言的基本知识
- 了解 IAR 中编写和调试程序的方法
- 了解 ADC 采集和气压测量的基本概念
2.4 实验设备
- 硬件：WSN-V 教学实验箱（带传感器 2 扩展板）、PC 机
- 软件：Windows + IAR EW for 8051、串口调试助手
2.5 接口电路
通过 CC2530 的 AD 口采集气象气体气压传感器的电压值。
电路说明：
- MPS-150A 气压传感器（表面封装）
- 传感器输出模拟电压，直接连接 CC2530 ADC 通道
- 气压变化 → 传感器输出电压变化 → ADC 采集值变化
- 需通过标定建立"ADC 值 → 气压值（hPa）"的换算关系
2.6 关键函数
void Sensor_PIN_INT(void)：对相应的 I/O 口进行配置。
uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum, uint8 DecimationRate, uint8 RefVoltage)：用指定的参考电压、分辨率，读出指定 A/D 端口的数据。
气压换算（需标定）：
气压(hPa) = 基准气压 + (ADC值 - ADC基准值) × 灵敏度系数标准大气压约为 1013.25 hPa（海平面）。
2.7 实验步骤
- 连接好仿真器，及带传感器 2 扩展板的通用调试母板
- 新建工程 Pressure，添加相应文件并修改工程设置
- 创建 Pressure.c 并加入到工程中
- 编写气压采集相关函数，循环采集气压传感器的电压值，通过串口发送
- 编译下载运行，通过串口调试助手观察气压传感器的输出值
2.8 实验结果
- 串口循环输出气压传感器的 ADC 采集值
- 静止放置时，输出值稳定（反映当前环境气压）
- 用手捂住传感器（改变局部气压）或改变海拔高度时，输出值发生变化
- 天气变化时，气压值也会有缓慢变化
知识点
MPS-150A 是模拟输出的气压传感器，需要外接 ADC 采集，且需要用户自行标定。新一代气压传感器（如 BMP280、BME280、MS5611）多为数字输出（I²C/SPI 接口），内置 24 位 ADC 和温度补偿，精度更高（±1 hPa 以内），使用更方便，可直接读取气压值并计算海拔高度。气压传感器的一个重要应用是海拔高度计算：利用国际标准大气压模型，h = 44330 × (1 - (P/P0)^(1/5.255))，其中 P0 为海平面标准气压。气压计也是无人机和智能手机中常用的辅助定高传感器。
内容来源：《WSN-V 物联网综合教学实验指导书》第 7 章·7.13 气象气体气压传感器采集实验，结合课程教学经验整理。