【正文】 片市場(chǎng)也異?；钴S，新技術(shù)的不斷采用，更加使單片機(jī)的種類、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和提高。單片機(jī)技術(shù)與傳感器測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。為了提高對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)溫度傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。本 科 畢 業(yè)（設(shè)計(jì)）論 文（二○○八 屆）題 目： 基于61單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 分院系部： 專 業(yè)： 　　　　 電子信息工程 　　 　　　 姓 名： 　 導(dǎo)師姓名： 　 導(dǎo)師職稱： 二○○八 年 六1前言 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代生活水平的提高，自動(dòng)化技術(shù)也在不斷發(fā)展，與此同時(shí)，電子技術(shù)與自動(dòng)化控制理論也緊密結(jié)合，此時(shí)我們可以把嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖詣?dòng)化科學(xué)領(lǐng)域和現(xiàn)代化生活有效的結(jié)合起來(lái)，讓現(xiàn)代化生活更有趣，該系統(tǒng)的語(yǔ)音功能就突出了這一特點(diǎn)。隨著“信息時(shí)代”的到來(lái)，作為獲取信息的手段，傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，對(duì)其要求越來(lái)越高，需求越來(lái)越迫切。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了這一溫度監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。臺(tái)灣凌陽(yáng)科技公司最近推出了一種新型16位單片機(jī)SPCE061A。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多，能靈活的組裝成各種智能控制裝置，由它構(gòu)成的智能儀表解決了長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)量?jī)x器中的誤差的修正、線性處理等問(wèn)題。硬件的設(shè)計(jì)主要包括了各個(gè)功能模塊的方案論證和電路設(shè)計(jì)，PCB板設(shè)計(jì)和制作，各模塊的硬件電路調(diào)試和總體調(diào)試。2 系統(tǒng)的組成及工作原理 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及技術(shù)指標(biāo)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所研制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)：，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示；℃；℃——+150℃； 系統(tǒng)功能分析根據(jù)研制系統(tǒng)的要求和技術(shù)指標(biāo)，在分析整個(gè)系統(tǒng)的組成的基礎(chǔ)上，采用了單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，主要實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)基本功能，一是對(duì)溫度數(shù)據(jù)的采集，另一個(gè)是對(duì)采集到的溫度值的顯示。其中溫度數(shù)據(jù)采集部分又包括有信號(hào)前端的采集、信號(hào)放大和信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換三個(gè)方面，其中61單片機(jī)自帶了10路A/D轉(zhuǎn)換通道，所以這里可以省去信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)由于控制過(guò)程中各項(xiàng)功能是由幾個(gè)基本的電路實(shí)現(xiàn)的，即采樣電路、放大電路、顯示電路組成。nSP內(nèi)核的16位結(jié)構(gòu)的微控制器，SPCE061A里內(nèi)嵌32K字的閃存FLASH ROM。nSP為核心的SPCE061A微控制器也適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域。主要性能如下：■16位m’nSP微處理器；■工作電壓：~(cpu), ~(I/O)；■CPU時(shí)鐘：32768Hz~ ；■內(nèi)置2K字SRAM、內(nèi)置32K FLASH；■可編程音頻處理；■32位通用可編程輸入/輸出端口；■32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘，鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；■2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；■2個(gè)10位DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)輸出通道；■7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道語(yǔ)音模數(shù)轉(zhuǎn)換器；■聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器自動(dòng)增益控制(AGC)功能；■系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))耗電小于2mA；■14個(gè)中斷源：定時(shí)器A / B，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，時(shí)基，鍵喚醒等；方案1：采用熱敏電阻，這種電阻是利用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成，其阻值隨溫度變化有明顯的改變。在0℃——100℃時(shí)，℃。AD590是電流型溫度傳感器。由于采用了一種獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，并利用最新的薄膜電阻激光微調(diào)計(jì)數(shù)校準(zhǔn)，使得AD590具有很高的精度。 A/D轉(zhuǎn)換部分模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量的一種電路或器件。ADC按功能劃分，可以分為直接轉(zhuǎn)換和非直接轉(zhuǎn)換兩大類，其中非直接轉(zhuǎn)換又有逐次分級(jí)轉(zhuǎn)換、積分式轉(zhuǎn)換等類型。對(duì)此信號(hào)用一個(gè)K位轉(zhuǎn)換器（K+MN）轉(zhuǎn)換，最后將兩個(gè)輸出結(jié)果合并。方案3：采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，對(duì)于這種轉(zhuǎn)換方式，通常是用一個(gè)比較器輸入信號(hào)與作為基準(zhǔn)的N位DAC輸出進(jìn)行比較，并執(zhí)行N次1位轉(zhuǎn)換。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如ADC080AD574等，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，精度也比較高，輸出為二進(jìn)制碼，直接接I/O口，軟件設(shè)計(jì)方便。方案選擇：選擇方案3。據(jù)此，設(shè)計(jì)了三種方案：方案一：常用的數(shù)碼管顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管a~g控制七個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的形式有些失真，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。透光部分人眼看到的效果是黑色，而全反射部分人眼看到的效果是白色。LCD顯示器的缺點(diǎn)也是明顯的：其一，由于有機(jī)大分子有一定的厚度，人眼從不同的角度觀察光線的反射效果是不一樣的；其二，有機(jī)大分子在紫外線照射下容易失效；其三，溫度高低對(duì)有機(jī)大分子也有明顯影響；其四，長(zhǎng)時(shí)間加一個(gè)恒定電壓時(shí)大分子也會(huì)分解失效。 溫度采集電路 溫度采集電路工作原理溫度數(shù)據(jù)采集是整個(gè)系統(tǒng)的最重要也是最核心的部分，采集到的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MCU處理后送LCD顯示。AD590是AD公司利用PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。即使電源在5V~15V之間變化，其電流只是在1uA一下作微小變化。AD590L、AD590M一般用于精密溫度測(cè)量電路，： AD590管腳圖它的主要特性如下：流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：mA/K式中： —流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為mA； T—熱力學(xué)溫度，單位為K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞?！?。如上所述，因?yàn)榱鬟^(guò)AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1KΩ時(shí)，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但這樣調(diào)整只可保證在0℃或25℃附近有較高精度。接GNDXRESB6輸入低電平有效的復(fù)位引腳SLEEP63輸出睡眠模式（高電平激活）VREF223輸出2V參考電壓輸出腳VRTPAD35輸入AD轉(zhuǎn)換外部參考電壓輸入腳。若該點(diǎn)輸入一個(gè)5V的參考電壓，則I/O輸入輸出高電平為5VVDD7輸入鎖相環(huán)電源VSS9輸入鎖相環(huán)地VSS124輸入模擬地VSS3450、62輸入數(shù)字地VDD136輸入數(shù)字電源 模/數(shù)轉(zhuǎn)換ADC前面已經(jīng)介紹過(guò)，本系統(tǒng)采用的A/D轉(zhuǎn)換方式是逐次逼近式ADC轉(zhuǎn)換，且使用SPCE061A為微處理器，而SPCE061A有8路可復(fù)用的10位ADC通道。非法的模擬信號(hào)（超過(guò)Vdd+）將影響轉(zhuǎn)換電路的工作范圍，從而降低ADC的性能。如果起作用，用戶可向VEXTREF引腳輸入2V電壓。向P_ADC_Ctrl（寫）（$7015H）單元第0位寫入“1”，可以激活A(yù)DC。 其模組接口定義表如下表32所示：表32 模組接口定義表引腳符號(hào)類型說(shuō)明/CS1I片選（低電平有效）/RESI復(fù)位（低電平有效）R/WI對(duì)于6