【正文】 體，硬件是軟件運行的平臺，硬件系統(tǒng)設(shè)計的好壞直接影響著整個計算機控制系統(tǒng)的性能的優(yōu)越，硬件是看得見摸得著的各部分器件的總稱，本系統(tǒng)主要應(yīng)用 AD590,AT89C51,CD4051， ICL7135， MAX232,8155,MAX813L。根據(jù)特性分擋，AD590 的后綴以 I， J， K， L， M 表示。 T—— 熱力學(xué)溫度，單位 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損壞。 ℃。其中 T T2起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流 I1和 I2相等； T T4是感溫用的晶體管，兩個管的材質(zhì)和工藝完全相同，但 T3實質(zhì)上是 由 n個晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是 T4的 n倍。圖 3中的電阻 R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激 光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到 1μA ／ K的 I值。 T T12和 T10為啟動電路，其中 T5為恒定偏置二極管。而 C1和 R4則可用來防止寄生振蕩。 根據(jù)上式不難看出，要想改變 ΔU BE，可以在調(diào)整 R5后再調(diào)整 R6，而增大 R5 的效果和減小 R6是一樣的，其結(jié)果都會使 ΔU BE減小，不過，改變 R5 對 ΔU BE的影響更為顯著，因為它前面的系數(shù)較大。但由于 AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對電路進行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把 AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器 R2，使 V0=+25=（ mV）。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0℃時， V0=0mV， 100℃時 V0=100mV為止。 四 .多路檢測信號的實現(xiàn)。通過對 Rw調(diào)整均可使 AD590的輸出達到 1mV／℃， 應(yīng)用非常方便。K，即被測溫度每變化 1℃其輸出電流變化 1μ A。另外， AD590不需要溫度補償 以及專門的線性電路，既降低了設(shè)計成本又節(jié)省了設(shè)計者的時間，節(jié)約了被設(shè)計產(chǎn)品的空間，有利于大量推廣。 由于 AD590在絕對零度時輸出為 0μ A，且溫度每變化 1℃，輸出的電流相應(yīng)的變化 1μ A，則本實驗設(shè)計的溫度要求 為攝氏溫，由熱力學(xué)與攝氏溫度溫度的轉(zhuǎn)化公式： ?? （ ） 其中 T為熱力學(xué)溫標(biāo) t為攝氏溫標(biāo)。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 11 由圖可知， A端輸出的電壓為 590 10A ADU I K?? () 圖 (2)由放大器性質(zhì)可知 , 74112LM ADUU UURR? ?? ?? () 又知 12II? , 12RR? , 所以有 741LM ADU U U U??? ? ? （ ） 又知 UU??? 所以有 7412AD LMU U U??? （ ） 由（ 1）中分析可知，正端的輸入電壓為 590 10A ADU I K?? 則有 5 9 0 7 4 12 1 0AD AD LMU I K U? ? ? （ ） 通過調(diào)節(jié)可使 741 ? V （ ） 由（ ）和（ ）式及 AD590 的溫度 —— 電流輸出性質(zhì)可以得出以下結(jié)論：當(dāng) AD590在 0℃的溫度上測量時 ，放大器 LM324 的 AD端的輸出電壓為 0V；當(dāng) AD590在 50℃的溫度上測量時 ，放大器 LM324的 AD端的輸出電壓 為 5V，此溫度決定了測量的范圍以及輸出的精度。多路開關(guān)恰恰可以解決這一矛盾。從價格上來看， A/D轉(zhuǎn)換器的價格要遠遠高于多路開關(guān)的價格。若輸入的是非電的模擬信號，還需經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號（硬件中已闡述），實現(xiàn)這種功能的器件就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 在本設(shè)計中，單片機是處理和設(shè)計的核心部分。 89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機。其引腳功能可分為三部分： （ 1） I/O口線： P0,P1,P2,P3共四個八位口。 ? P2口 —— 8位準(zhǔn)雙向口。見引腳圖 。在 CPU訪問片外存儲器時用來鎖存 P0 口輸出的低 8位地址，它是與地址鎖存器配合工作的一格控制信號。 ? EA/Vpp—— 片外 ROM選擇信號輸入端。當(dāng)它保持兩個機器周期高電平是可以完成復(fù)位操作。 ? XTAL1， XTAL2—— 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入、輸出端。由于 P0口還要作數(shù)據(jù)線使用 ，所以 P0口線輸出的低 8 位地址必須先用地址鎖存器鎖存，以防丟失。應(yīng)該連接到對外擴展的 ROM、 RAM和 I/O口等多個外圍芯片的數(shù)據(jù)線上。片外對單片機的控制線有 INT0、 INT T0、T1和 RST。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對外電容 C C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF+/10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF+/10F。 (4)引腳 MAX813L相連接。 (7)引腳 、 CD4052相連，因為單片機輸出的是二進制信號，因此兩位二進制就可以構(gòu)成 4種輸出方式即 00， 01， 10， 11。 以上為此實驗中單片機的引腳輸出的情況。 在本設(shè)計中，單片機每隔一定時間就要對 MAX813L的兩個引腳進行檢測。第⑦腳接單片機的復(fù)位腳 (AT89C51 的第⑨腳 )；第⑥腳與單片機的 相連。 電源故障輸入 PFI 通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。 鍵盤的應(yīng)用 在本設(shè)計中，需要一個平臺來人機對話。由軟件實現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。因此采用獨立式按鍵接口電路，通過鍵盤的輸入可以實現(xiàn)溫度上下限的設(shè)置以及暫停和運行狀態(tài)的選擇。 可以看出，運用定時中斷處理掃描鍵盤，是以犧牲 RAM空間為代價的。在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時 10ms的子程序后，再確認該鍵電平是否仍然保持閉合狀態(tài)的電平， 如果保持閉合狀態(tài)的電平則認為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。 LED 數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)：將所有發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽接法，公共端 m 接高電平，當(dāng)某個字段的陰極接低電平時，對應(yīng)的字段就點亮；而將所有發(fā)光二極管的陰極連在一起，稱為共陰接法，公共端 m 接低電平，當(dāng)某個字段的 陽極接高電平時，對應(yīng)的字段就點亮。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定得導(dǎo)通或截止，這種方法，每一顯示位都需要一個 8 位的輸出口控制，占用的硬件較多，一般僅用于顯示位數(shù)較少的場合。為了顯示字符和數(shù)字，要為 LED 顯示器提供顯示段碼 (或稱字形代碼 ),組成一個“ 8”字形的 7 段，再加上一個小數(shù)點位，共計 8 段，因此提供 LED 顯示器的顯示段碼為 1 個字節(jié)。單片機 AT89C51 每進行一次四路溫度采集的轉(zhuǎn)換就要對鍵盤實行一次掃描子程序，查看是否有新的溫度上下限通過鍵盤輸入進來。若此溫度值高于已設(shè)定的溫度上限，就開啟對應(yīng)的繼電器、接通電源、風(fēng)機開始工作從而達到控溫的效果。其方法為，在判斷有鍵按下后 ,用軟件延時的方法延時 10ms，再判斷鍵盤狀態(tài) ,如果仍為有鍵按下的狀態(tài) ,則認為有一個確定的鍵按下 ,否則當(dāng)作 鍵 抖動處理。 溫度傳感器 AD590的精度處理 在許多應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的過程中，有關(guān)對象信息的采集和獲取是系統(tǒng)設(shè)計的第一步。可以通過傳感器本身的改造加以抑制，也可以對外界條件進行限制。則有，在不考慮遲滯、蠕變、摩擦和松動等干擾因素的情況下，其線性公式為 230 1 2 ... nnY a a x a x a x? ? ? ? ? () 其中， Y—— 輸出量， x—— 輸入量， 0a —— 零點輸出 1a —— 理論靈敏度， 2a ? na —— 非線性項系數(shù) 對于 AD590從理論上來說， a0=0μ A， a1=1μ A， a2=0μ A， 及輸入與輸出間的關(guān)系為 ? ? ? ?2 7 3 . 2I T T? ? ?開 爾 文 攝 氏 度 （ ） T為絕對溫標(biāo)的溫度值。 其表達式為： yk x??? () 由此可見，傳感器輸出輸入曲線的斜率就是其靈敏度。分辨率是指把分辨力用絕對值表示，用與滿量程之比的百分數(shù)表示。 ℃，在全溫區(qū)范圍內(nèi)（ 55℃—— +145℃）使用，精度也可達177。由于 AD590上述獨特的優(yōu)點，時期在溫度測控領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。因為溫度的變化是一個緩慢的過程，因此，電容兩端的補償電量是極其微弱的 ，它對輸出電壓的影響可以忽略不計。 A/D轉(zhuǎn)換器 ICL7135的精度討論 A/D轉(zhuǎn)換器 ICL7135具有 4倍半精度（相當(dāng)于 14位二進制），它采用了自動校零技術(shù)，因此可以保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性，零點的溫度系數(shù)〈 2μ V/℃，模擬輸入可以是差動信號，輸入阻抗極高，輸入端零點漏電流〈 10PA。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，經(jīng) 10ms延時去抖，然后程序轉(zhuǎn)入定 位按鍵位置階段。只注視所有按鍵都釋放這一結(jié)果。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 27 結(jié) 論 測控系統(tǒng)的智能化 是當(dāng)代測控設(shè)備的發(fā)展趨勢，也是單片機應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。 系統(tǒng)設(shè)計之初，預(yù)留出部分程序空間，在使用一段 時間后，可根據(jù)實際需要進行調(diào)整和修改，修改軟件比修改硬件更容易實現(xiàn)，所以該數(shù)據(jù)采集器具有很強的生命力。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 28 致 謝 標(biāo)志著大學(xué)四年和學(xué)生生涯接近尾聲的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，在老師的指導(dǎo)下，我們學(xué)會了自主地獵取知識，主動地在各個 圖書館以及互聯(lián)網(wǎng)上的各種數(shù)據(jù)庫和期刊庫中搜尋并學(xué)習(xí)需要的知識。通過大學(xué)的最后一節(jié)課 — 畢業(yè)設(shè)計，我們又學(xué)到了好多，為今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 29 參考文獻 [1] 趙思孟 《 糧食干燥技術(shù) 》 河南科學(xué)技術(shù)出版社 . 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