【正文】 壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則 Vref 與 Vcc 共用電源電壓，此時(shí) ADC的參考電壓即為電源電壓 Vcc 的值。 /RD:低電平有效，即 /RD=0 時(shí)，可以通過數(shù)據(jù)端口 DB0～ DB7 讀出本次的采樣結(jié)果。 12Vdc 的電壓。 、放大電路 741 放大器為運(yùn)算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩輸入端，由輸入端輸 入欲被放大的電流或電壓信號(hào)，經(jīng)放大后由輸出端輸出。圖 所示是一個(gè)電流／電壓和絕對(duì)／攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)換電路，其中運(yùn)算放大器 A1 被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗。 下面給出用 AD590 構(gòu)成數(shù)字顯示溫度計(jì)的設(shè)計(jì)過程。 ADC0809 的輸入電壓為 05V，所以需要電流 電壓轉(zhuǎn)換電路。 AD590 相當(dāng)于一個(gè)溫度控制的恒流源，輸出電流大小只與溫度有關(guān)，且與溫度成正比。其規(guī)格如下： a、 每增加 1℃ ,它會(huì)增加 1μ A輸出電流 b、 可測(cè)量范圍 55℃至 150℃ 第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 c、 供電電壓范圍 +4V 至 +30V第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 5 AD590 溫度與電流的關(guān)系如下表所示 攝氏溫度 AD590 電流 經(jīng) 10KΩ 電壓 0℃ uA 10℃ uA V 20℃ uA V 30℃ uA V 40℃ uA V 50℃ uA V 60℃ uA V 100℃ uA V 表 AD590 的管腳圖及元件符號(hào)如下圖所示： AD590 是電流型溫度傳感器，通過對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進(jìn)行壓力測(cè)量和 A/D 的轉(zhuǎn)換量的測(cè)量、數(shù)碼顯示的功能。驅(qū)動(dòng)器 74LS244 使 LED 八段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場(chǎng)，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型稱重傳感器的出現(xiàn)與市場(chǎng)份額的擴(kuò)大。 AD590 溫度計(jì)還可以在過限報(bào)警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測(cè)溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，具有很好的發(fā)展前景。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器 .稱重傳感器的市場(chǎng)規(guī)模最大，分別占到整個(gè)傳感器市場(chǎng)的 21%、 19%和 14%。硬件電路主要包括主控制器，測(cè)溫電路和顯示電路等，控制器采用單片機(jī) AT89C51，溫度傳感器采用美國DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 AD590，顯示電路采用 3 位共陽極 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法直讀顯示。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)子程序等。傳感器市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)來自于無線傳感器、 MEMS 傳感器、生物傳感器等新興傳感器。 AD590 是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可使多點(diǎn)溫度測(cè)量電路變得簡(jiǎn)單、可靠 在該論文中，我們通過對(duì)單片機(jī)和溫度傳感器的設(shè)計(jì)，從中學(xué)到了許多有用的東西，其中我們明白了如何去設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，首先要有性價(jià)比、良好的適應(yīng) 性，其次要知道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，最后也懂得了設(shè)計(jì)與實(shí)際的聯(lián)系 溫度傳感器的應(yīng)用范圍很廣，它不僅廣泛應(yīng)用于日常生活中，而且也大量應(yīng)用于自動(dòng)化和過程檢測(cè)控制系統(tǒng)。 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)框圖 溫度傳感器采集到的微弱電壓信號(hào)經(jīng)過濾波器放大器放大十倍后送入 A／ D 轉(zhuǎn)換器(ADC0804)的輸入端。 圖 總體設(shè)計(jì)框圖 總體設(shè) 計(jì)方案分析 按功能要求簡(jiǎn)易傳感器信號(hào)測(cè)試儀可以測(cè)量溫度，并在 3 位 LED 數(shù)碼管上顯示數(shù)值。 傳感器 放大電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804 CPU 89C51 3 位數(shù)碼管顯示 南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 總原理圖及工作原理分析 簡(jiǎn)易傳感器信號(hào)測(cè)試儀信號(hào)采集是通過溫度傳感器 AD590 將溫度的變化轉(zhuǎn)換為變化電壓，通過有源濾波器進(jìn)行濾波放大，得到一 個(gè)穩(wěn)定的電壓信號(hào)，信號(hào)進(jìn)過 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理，最后通過三位數(shù)碼管顯示出來。根據(jù)特性分擋，AD590 的后綴以 I， J， K， L， M 表示。只需一個(gè)精密電阻，就可以將電流（溫度）信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，總的靈敏度系數(shù)通過該電阻設(shè)定。 的工作 原理 在被測(cè)溫度一定時(shí)， AD590 相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和 5～ 30V 的直流電源相連第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 ，并在輸出端串接一個(gè) 1kΩ 的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有 1mV／ K的電壓信號(hào)。 在設(shè)計(jì)測(cè)溫電路時(shí)， 首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。而運(yùn)放 A2 的作用是把絕對(duì)溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給 A2 的同相輸入端輸入一個(gè)恒定的電壓（如 1． 235V），然后將此電壓放大到 2． 73V。放大器作動(dòng)時(shí)的最大特點(diǎn)為需要一對(duì)同樣大小的正負(fù)電源，其值由 177。 741 運(yùn)算放大器的接腳配置如圖 第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 7 圖 741 運(yùn)算放大器使用時(shí)需于 4 腳位供應(yīng)一對(duì)同等大小的正負(fù)電源電壓＋ Vcc 與－Vcc，一旦于 3 腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會(huì)被放大于輸出端，唯 Op 放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會(huì)大于正電源電壓＋ Vcc 或小于負(fù)電源電壓－ Vcc，輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓＋ Vcc 至－ Vcc 之范圍，其值會(huì)等于＋ Vcc 或－ Vcc，故一般運(yùn)算放大器輸出電壓均具有如圖 之特性曲線，輸出電壓于到達(dá)＋ Vcc 和－ Vcc后會(huì)呈現(xiàn)飽和現(xiàn)象。 UIN（ +）和 UIN（ ）：模擬電壓輸入端，模擬電壓輸入接 UIN（ +）端， UIN（ ）端接地。 CLKR和 CLKIN：外接 RC 電路產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘頻率 CLK = 1/，一般要求頻率范圍 100KHz～ 。 ADC0804 模擬轉(zhuǎn)數(shù)字對(duì)照表 十六進(jìn)制 二進(jìn)制 高四位 低四位 相對(duì)電壓值 () 分別與滿刻度的比率 高四位 低四位 F 1111 15/16 15/256 E 1110 14/16 14/256 D 1101 13/16 13/256 C 1100 12/16 12/256 B 1011 11/16 11/256 A 1010 10/16 10/256 9 1001 9/16 9/256 南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 8 1000 8/16 8/256 7 0111 7/16 7/256 6 0110 6/16 6/256 5 0101 5/16 5/256 4 0100 4/16 4/256 3 0011 3/16 3/256 2 0010 2/16 2/256 1 0001 1/16 1/256 0 0000 0/16 0/256 0 0 表 根據(jù)以上對(duì)照表，可以得出以下結(jié)論 如果 :輸入模擬量 VIN=4V,由上表可知 +=4V 數(shù)字為 11001000=C8H 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0804 的工作分為三個(gè)過程： ①，復(fù)位中斷觸發(fā)信號(hào) 信號(hào) 表明 ADC0804 轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，它提示單片機(jī)隨時(shí)可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，是 ADC0804的一個(gè)輸出信號(hào)。 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)序如圖 2中的 B，實(shí)現(xiàn)片選以后（ ＝ 0），使用一個(gè)寫信號(hào)就可以啟動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)換過程。我們把 AD0832 的 CS、 CLK、 D0、 DI端分別連接在 、 ， ， 端，所以 ADC0804 的片選、時(shí)鐘信號(hào)、啟動(dòng)位和第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 配置位均通過置位端口實(shí)現(xiàn)。 經(jīng) AD轉(zhuǎn)換后，數(shù)字量 D與溫度值的轉(zhuǎn)換如下所示： 5255 2731 0 /DC mV K?? ? ? 本設(shè)計(jì)中的 A/D 轉(zhuǎn)換由集成電路 0804 完成。 /CS 引腳為芯片片選信號(hào)，低電平有效，即 /CS=0,該芯片才能正常工作。當(dāng)溫度變化時(shí)， AD590 會(huì)產(chǎn)生電流變化，當(dāng) AD590 的電流通過一個(gè) 10kΩ 的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為 10mV，即轉(zhuǎn)換成 10mV／ K，為了使此 10kΩ 電阻精確，可用一個(gè) 9kΩ 的電阻與一個(gè) 2kΩ 的電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的 10kΩ 。 第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 圖 89C51 封裝圖 89C51 的主要參數(shù) （ 1）主要特性： 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；壽 命： 1000 寫 /擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定， 128*8 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O 線，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 5 個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 （ 2）管腳說明： VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng)P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（ VPP）。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 第三章 硬件設(shè)計(jì)原理 （ 4）芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 南昌工程學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖 AT89C51 時(shí)鐘電路原理圖 顯示電路單元 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號(hào)“ ?”及小數(shù)點(diǎn)“ ?”。 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段 的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。主程序流程圖如圖 4所示。 要將其變成 BCD 碼形式，所以可以先將AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果除以 250 得到百位數(shù) BCD 碼；余數(shù)除以 10 得到十位數(shù) BCD 碼，余數(shù)為小數(shù)，第四章 軟件設(shè)計(jì) 分析 如果其為奇數(shù)，則小數(shù)部分為 5，如果是偶數(shù)，小數(shù)部分為 0。顯示子程序流程圖如圖 所示。 顯示部分：通過動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)為當(dāng)通過 p1 口送入數(shù)據(jù)時(shí)需將相應(yīng)的控制數(shù)碼管的三極管導(dǎo)通，即將 或 輪流置 1 即可。本程序是利用 movx r0, a 來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)執(zhí)行該語句時(shí)，單片機(jī)的 /wr 置 0，然后向 p0 口輸出數(shù)據(jù)。 調(diào)用顯示子程序，然后延時(shí)掃描，再返回。xch a,34H （ 20H 為按鍵數(shù)值的暫存地址）來簡(jiǎn)潔而方便的 完成。參考文獻(xiàn) 第五章 結(jié)語 通過本次課程設(shè)計(jì)，我主要掌握了一下幾個(gè)方面的知識(shí)： 首先是各個(gè)芯片的功能和結(jié)構(gòu)，其次是 protel 99 se 的畫圖。 參考文獻(xiàn) 【 1】 曹天漢 《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 【 2】 柳春鋒 《 Protel 99se 實(shí)用教程》 高等教育出版社 【 3】 梁 森 《自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 【 4】 任致程 《 經(jīng)典智能電路 300 例 》 機(jī)械工業(yè)出版社 【 5】 何希才 《 傳感器及其應(yīng)用電路 》 電子工業(yè)出版社 【 6】 還有很多來自網(wǎng)絡(luò)上無法說明具體出處的寶貴資料 南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 致謝詞 感謝各位評(píng)委老師在百忙之中抽出寶貴的時(shí)間為我們審稿。 同時(shí)，論文的順利完成，也離不開同組其他同學(xué)的關(guān)心和幫助，在此對(duì)他們表示衷心的感謝。 主程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV SP,60H MOV R4,100 LOOP: LCALL ADCONV LCALL BCDCON LOOP1: LCALL