【正文】 表示溫度的高低，人們必須通過(guò)讀取刻度值的多少來(lái)測(cè)量溫度。 NS 公司生產(chǎn)的 LM35，是電壓型集成溫度傳感器的典型代表。 在溫度傳感器中使用得比較普遍的元件 ,除了集成溫度傳感器外 ,在汽車、家用電器等領(lǐng)域 , 使用得最多的 , 還是價(jià)格低廉、精度較高、可靠性好的 NTC 熱敏電阻器。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī) STC89C52 控制，要能夠接收傳感器的數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，從鍵盤輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 命令，選擇執(zhí)行相應(yīng)的程序，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) LED 顯示溫度。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。在硬件仿真系統(tǒng)中具 有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Kevil C51 uVision2 等軟件。 圖 22 選取元件庫(kù)按鈕 在圖 23 中選擇所需的元件的關(guān)鍵字 ,元件選取可參考附錄元件清單。連接并檢查無(wú)誤后，選擇單片機(jī)編程軟件所生成的 HEX 文件添加到仿真軟件里，操作如圖 25，在單片機(jī)上右擊鼠標(biāo)，點(diǎn)擊 “編輯屬性 ”。為了不影響相互之間的工作，選用邏輯器件或非門和或門來(lái)控制 P0 口選擇哪一個(gè)器件進(jìn)行讀寫操作。通過(guò)按鍵設(shè)定溫度控 制范圍。 總體設(shè)計(jì)方案論證 方案一采用鎖存器和觸發(fā)器擴(kuò)展 I/O 口 ，通過(guò)邏輯器件選擇相應(yīng)的模塊， 是簡(jiǎn)單易行的方法， 也是目前設(shè)計(jì)中主要考慮的方法 主要 存在以下 方面的缺點(diǎn)： ① 芯片種類多，更換復(fù)雜，且不易查找出錯(cuò)芯片。 方案二主要是解決方案一所存在的問(wèn)題。 通過(guò)以上方案論證，方案二是最佳選擇。 PTC 熱敏電阻一般用于電冰箱壓縮機(jī)起動(dòng)電路、彩色顯像管消磁電路、電動(dòng)機(jī)過(guò)流過(guò)熱保護(hù)電路、限流電路及恒溫控制電路等 [10]。 NTC 熱敏電阻的 電阻值和溫度變化的關(guān)系 式為： ???????? ?? NTTBNT RR 11e x p (41) TR ：在溫度 T （ K ）時(shí)的 NTC 熱敏電阻阻值。 Exp： 以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e = … ）?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 測(cè)溫電路的方案論證 方案一：恒壓式測(cè)溫系統(tǒng) 恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)框圖如圖 41所示，主要 由恒壓源、 NTC 熱敏電阻測(cè)溫電橋、差分放大電路 [1]。222 (44) 若 ,2 RRRT ?? 則： VRRRRV ????? 242 (45) 當(dāng) RR? =5% 時(shí)，誤差 2V? =%. 差分放 大電路的電壓增益 VA 為： ?????? ????? 6 54721 0 21 RRRRVV VA V (46) 若 21 RR? , tRR?3 ( tR 是 RT 為 0度值 )， V=5v。 將式（ 49）和（ 410）代入式（ 411）中得， RR T AIRI R T AC o d e VNVN ???? 22 (412) 由式 412得知，由于采用了恒壓源 I和取樣電阻 R為 A/D轉(zhuǎn)換器提供參考電壓 refV ，與所測(cè)熱敏電阻電壓構(gòu)成了比值測(cè)量系統(tǒng)，這樣就消除了由于恒流飄逸給系統(tǒng)帶來(lái)的誤差，同時(shí)該系統(tǒng)選用了精密電阻 R 作為取樣電阻，使整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度主要取決于 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率。 1℃ ,儀用放大器的輸入端采用同相放大器 ,輸入阻抗高 ,可以忽略內(nèi)阻的影響 ,其輸出端采用差分輸出 ,抑制共模信號(hào) ,使得前向通路輸出更穩(wěn)定。 A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。 雙積分型 AD 轉(zhuǎn)換器若與逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器相比較，因有積分器的存在，積分器的輸出只對(duì)輸入信號(hào)的平均值有所響應(yīng)，所以，它突出優(yōu)點(diǎn)是工作性能比較穩(wěn)定且抗干擾能力強(qiáng) ， 由于逐次漸進(jìn)式 A/D 轉(zhuǎn)換器 的轉(zhuǎn)換時(shí)間多數(shù)在 10μs~100μs，而雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器多數(shù)在 10ms 至數(shù)百毫秒之間，所以雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間要多。 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 ADC0809 芯片的引腳功能 圖 43（ a） ADC0809 引腳圖 ADC0809 各引腳功能如下： ① IN0～ IN7(Pin1～ Pin5， Pin26～ Pin28):8 路模擬量輸入端。 ⑤ OE(Pin9):允許輸出信號(hào)。 ⑦ EOC(Pin7):轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，輸出，當(dāng) EOC 上升為高電平時(shí) ，表明內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換已完成。 ① ADC0809 的模擬通道的地址線連接 。 ALE 引腳得脈沖頻率是 8051 時(shí)鐘頻率的 1/6MHz，則 ALE 輸出的頻率是 1MHz，二分頻后為 500KHz，符合 ADC0809 頻率的要求。 ②外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ，作為控制端，低 3 位控制報(bào)警器和燈， 為中斷入口， — 可上下調(diào)節(jié)溫度限值。 P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ， 判斷 ADC0809是否轉(zhuǎn)換結(jié)束， 、 中斷入口， 、 與 8255A 的 RD、 WR 相連。晶體和電容決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為 1 微秒。外部時(shí)鐘方式是把外部振蕩信號(hào)源直接接入 XTAL1 或 XTAL2。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 47(a)所示。如圖 48,圖 49 所示。所以 8255A 是最佳選擇?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 CS :片選端，輸入，低電平有效。 PA0～ PA7：端口 A 的輸入輸出線 。 單片機(jī)的 ～ 與 8255A 的地址線 A0， A1 相連。 從譯碼驅(qū)動(dòng)方式看 , LED 顯示驅(qū)動(dòng)電路有并行譯碼方式、 串行譯碼方式、 專用譯碼驅(qū)動(dòng)。以下就不同顯示方式提出方案論證。 方案二如圖 411 所示，采用 BCD 數(shù)碼管 8255A 的 PB、 PC 口各控制兩個(gè)數(shù)碼管。 本設(shè)計(jì)兼顧軟件設(shè)計(jì)的難度度和本次選用的數(shù)碼管較少的緣故選擇方案二。 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 412 報(bào)警電路 按鍵控制電路的設(shè)計(jì) 方案論證與選擇 方案一：矩陣式鍵盤 圖 413 矩陣式鍵盤基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 方案二：獨(dú)立式鍵盤 圖 414 獨(dú)立式鍵盤 鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤，編碼鍵盤適用于 PC 機(jī)，以上方案為適用于單片機(jī)的非編碼鍵盤，有獨(dú)立式和矩陣式兩種如圖 413 和圖 414 所示。兼顧設(shè)計(jì)中要使用中斷和復(fù)位不可能都在矩陣鍵盤上完成。溫度異常時(shí)，紅色 LED 顯示“ AA”或“ BB”代表溫度低于下限值或高于上限值。對(duì) 8 路溫度求平均值且保留兩位小數(shù)，最后顯示，紅色 LED 代表整數(shù)，綠色 LED 代表小數(shù)。然后調(diào)用各個(gè)子程序完成溫度的檢測(cè)和顯示。流程圖如下圖 53 所示 ： 開 始置 緩 沖 區(qū) 首 地 址溫 度 是 否 超 出 限 值通 道 號(hào) 加 一顯 示 溫 度 和 通 道置 通 道 數(shù) ， 置 初 始 通 道 號(hào)取 緩 沖 區(qū) 數(shù) 據(jù)緩 沖 區(qū) 地 址 加 一通 道 號(hào) = 8小 于 下 限顯 示 “ A A ” 和 通 道數(shù) ， 報(bào) 警顯 示 “ B B ” 和 通道 數(shù) ， 報(bào) 警結(jié) 束是否是否否是顯 示 延 時(shí) 1 秒B C D 轉(zhuǎn) 換 圖 53 顯示子程序流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 定時(shí)子程序流程圖 本系統(tǒng)軟件要求有 3 個(gè)定時(shí)子程序，定時(shí)時(shí)間分別為： 5S、 1S、 20ms。所以達(dá)到所要求的時(shí)間還要對(duì)以上的方法進(jìn)行一定次數(shù)的循環(huán)。執(zhí)行時(shí)要對(duì)限值進(jìn)行判斷是否能夠繼續(xù)執(zhí)行加一或減一指令。 中 斷 開 始保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)置 緩 沖 區(qū) 首 地 址 ， 置 通 道數(shù) ， 置 初 始 通 道 號(hào)B C D 轉(zhuǎn) 換顯 示 溫 度 和 通 道 號(hào) ，延 時(shí) 1 S通 道 號(hào) = 8鍵 盤 掃 描緩 沖 區(qū) 地 址 加 一 ， 通 道號(hào) 加 一鍵 盤 是 否 按 下是 否 推 出 中 斷恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)退 出 中 斷是 否否是否是 圖 57 外部中斷選擇查看子程序流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 求平均值子程序和 BCD 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 顯示完 8 路溫度只是對(duì) 8 路溫度有了直觀的了解。 調(diào)用 BCD 轉(zhuǎn)換子程序，以十進(jìn)制形式顯示溫度值。 ② 設(shè)定測(cè)溫電橋的電壓為 5 伏， ??? KRR 1021 , 3R 的值等于熱敏電阻 TR 溫度為零的值。如圖 63：電壓表顯示讀數(shù)為 伏滿足設(shè)計(jì)要求，在誤差范圍內(nèi)。 調(diào)試步驟： （ 1） 編輯原理圖 ， 運(yùn)行仿真。 （ 2）檢查線路連接。 ④ 分析各引腳的電平。具體操作為：調(diào)節(jié) 0 通道的測(cè)溫電路使得輸出電壓最小，調(diào)節(jié) 1 通道的測(cè)溫電路使得輸出電壓最大，分析兩個(gè)輸出值。具體操作：首先記錄 8 路溫度的值，經(jīng)過(guò)計(jì)算保留兩位小數(shù)和單片機(jī)得出的平均值比較是否相同。具體操作：按下中斷按鈕，如圖 69 的 1 號(hào)鍵， 6 按鍵是對(duì)溫度上下限值進(jìn)行 調(diào)節(jié)。 圖 610 溫度限值調(diào)節(jié)超出范圍 確定范圍后，每個(gè)通道的溫度都進(jìn)行重新的判斷，如圖 611，顯示當(dāng)前通道 3 的溫度低于設(shè)定的范圍 40℃ ～ 80℃ 。高溫報(bào)警如圖 614 所示： 圖 612 實(shí)時(shí)溫度高于限定溫度范圍 圖 613 低溫報(bào)警 圖 614 高溫報(bào)警 通道 3 和通道 7 的溫度都不在設(shè)定的范圍之內(nèi)，所以要通過(guò)外部中斷 1 查看通道溫度值，如圖 615 所示，紅色 LED 代表通道，綠色代表溫度值。低溫報(bào)警如圖 613 所示： 圖 611 實(shí)時(shí) 溫度低于限定溫度范圍基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 如圖 612，顯示當(dāng)前通道 7 的溫度高于設(shè)定的范圍 40℃ ～ 80℃ 。設(shè)定后按下 2 號(hào)鍵確定退出。 圖 67 第三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 圖 68 第四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 （ 5）對(duì)外部中斷進(jìn)行調(diào)試。溫度顯示值可達(dá)滿量程。點(diǎn)擊 Proteus 運(yùn)行時(shí) 8255A 的 I/O 口都為低電平， LED 顯示均為 0，說(shuō)明 8255A 與單片連接正確，且ADC0809 的 EOC 顯示為高電平， START 為高電平， ADC0809 等待轉(zhuǎn)換， ADC0809 與單片機(jī)連線正確。 ② 使用 Proteus 逐幀運(yùn)行，檢查是否有黃色標(biāo)志。 ② 編輯單片機(jī)屬性。 圖 63 調(diào)試 R6，電 壓顯示 5v 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 主電路調(diào)試 主電路的功能是對(duì)測(cè)溫電路數(shù)據(jù)的采集和分析，主電路的調(diào)試尤為重要，主要包括：A/D 能否轉(zhuǎn)換、顯示是否正常、中斷能否進(jìn)行、報(bào)警能否及時(shí)提示。 （ 2） 調(diào)節(jié) 6R ,確定 6R 的值 ① 設(shè)定好基本參數(shù)后，使 TR 阻值為最大，即溫度為 0 時(shí)，查看電壓表是否顯示為 0，如圖 62：電壓表顯示為 0 滿足設(shè)計(jì)要求。4439。本系統(tǒng)難以完成復(fù)雜的數(shù)據(jù) 分析，暫對(duì) 8 路溫度求平均值，如圖 58。流程圖如圖 56 所示： 中 斷 開 始保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)置 緩 沖 區(qū) 首 地 址 ， 置 通 道數(shù) ， 置 初 始 通 道 號(hào)B C D 轉(zhuǎn) 換顯 示 溫 度 和 通 道 號(hào) ，延 時(shí) 1 S通 道 號(hào) = 8鍵 盤 掃 描緩 沖 區(qū) 地 址 加 一 ， 通 道號(hào) 加 一鍵 盤 是 否 按 下是 否 推 出 中 斷恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)退 出 中 斷是 否否是否是 圖 56 按鍵設(shè)定限值流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 外部中斷選擇查看子程序流程圖 系統(tǒng)要求