【正文】 求不高的各種現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)硬件的設(shè)計(jì)和測(cè)控系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，本設(shè)計(jì)對(duì)軟件也進(jìn)行了一一設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)反復(fù)的模擬運(yùn)行、調(diào)試，修改簡(jiǎn)化了軟件系統(tǒng)，最后形成了一套完整的程序系統(tǒng)。 首先， 設(shè)計(jì) 針對(duì)系統(tǒng)所使用的單片機(jī)的性能和發(fā)展情況做了簡(jiǎn)單介紹；對(duì)系統(tǒng)使用的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 做了性能方面的簡(jiǎn)單說(shuō)明；同時(shí)對(duì)測(cè)量溫度在 55～ 150 之間的集成型恒流測(cè)溫元件AD590 做了介紹。吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 摘要 溫度測(cè)量與控制在社會(huì)的發(fā)展而廣泛的使用 。 其次， 論文 重點(diǎn)對(duì)測(cè)控硬件、軟件的組成進(jìn)行了分項(xiàng)、模塊化逐步分析設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)、 ADC080 AD590、軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng) 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 Abstract The temperature survey and the control in profession and so on industry, agriculture, national defense has the widespread application. Using monolithic integrated circuit technology temperature observation and control system by its volume small, the reliability is high but is widely used. This article has carried on the analysis design to this observation and control system. First, this article the monolithic integrated circuit performance and the development situation which used in view of the system has made the simple introduction。 單片機(jī)多通道溫度采集測(cè)控系統(tǒng)采用集成溫度傳感器滿(mǎn)足溫度測(cè)量，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)放大電路最終交由模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理并經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路顯示于共陽(yáng)極 數(shù)碼管。選用 ADC0809 作為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，各個(gè)檢測(cè)信號(hào)、控制信號(hào)、顯示信號(hào)可由單片機(jī)的 I/O 口進(jìn)行，并由程序保證系統(tǒng)抗干擾的能力。 單片機(jī)多通道溫度采集測(cè)控系統(tǒng)采用集成溫度傳感器滿(mǎn)足溫度測(cè)量，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)放大電路最終交由模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理并經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路顯示于共陽(yáng)極數(shù)碼管。選用 ADC0809 作為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，各個(gè)檢測(cè)信號(hào)、控制信號(hào)、顯示信號(hào)可由單片機(jī)的 I/O 口進(jìn)行，并由程序保證系統(tǒng)抗干擾的能力。 大多數(shù)單片機(jī)采用哈佛（ Harvard）結(jié)構(gòu)體系，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間與程序存儲(chǔ)空間相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。其主要特征如下： ○ 8 位 CPU ○內(nèi)置 4K 字節(jié)可重復(fù)編程 Flash，可重復(fù)擦寫(xiě) 1000 次 ○完全 靜 態(tài)操作： 0Hz~24Hz，可輸出時(shí)鐘信號(hào) ○ 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ○ 128B 8 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) ○ 32 根可編程 I/O 線(xiàn) ○ 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ○中斷系統(tǒng)有 6 個(gè)中斷源，可編為兩個(gè)優(yōu)先級(jí) ○一個(gè)全雙工可編程串行通道 ○ 可編程串行 UART 通 道 ○具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式 （ 1）單片機(jī)的基本組成 它由 CPU 、存儲(chǔ)器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定時(shí) / 計(jì)數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相互連接起來(lái)。驗(yàn)證程序時(shí)，要求外接上拉電阻。在 EPROM 編程和驗(yàn)證程序時(shí)，由它輸入低 8 位地址。 P2 口（ （ 2128 腳） ） ： P2 也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， P2 口的輸出緩沖 級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路 。 P２ 驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P3 口 （ （ 1017 腳） ） ： P3 口是 一組帶有內(nèi)部 上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口 除了作為一般的 I/O 口 線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，如表 11 所示： 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 45 頁(yè) 表 11 AT89C51的 P3口特殊功能 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（ 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入） T1（ 定時(shí) /計(jì)數(shù) 器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口 還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。而式中的計(jì)數(shù)值與定時(shí)器的工作方式有關(guān)。由 TMOD 的 D6 位和 D2 位選擇，其中 D6 位選擇 T1 的工作方式， D2 位選擇 T0 的工作方式。 3 、模式 2 ： 8 位自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)器， THi 的值在計(jì)數(shù)中不變， TLi 溢出時(shí)， THi 中的值自動(dòng)裝入 TLi 中。 (6)串行口工作方式及幀格式 MCS51 單片機(jī)串行口可以通過(guò)軟件設(shè)置四種工作方式： 方式 0 ：這種工作方式比較特殊，與常見(jiàn)的微型計(jì)算機(jī)的串行口不同，它又叫同步移位寄存器輸出方式。第 9 個(gè)數(shù)據(jù)即 D8 位具有特別的用途，可以通過(guò)軟件摟控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合，可使 MCS51 單片機(jī)串行口適用于多機(jī)通信。所以方式 3 也吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 適合于多機(jī)通信。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動(dòng)電路等。在第二章中已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，下面將根據(jù)框圖分別設(shè)計(jì)各部分電路?？梢栽?55℃ ~150℃溫度范圍內(nèi)正常工作。 集成溫度傳感器 AD590 的簡(jiǎn)單介紹 集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的 be 結(jié)壓降的不飽和值 VBE 與熱力學(xué)溫度 T 和通過(guò)發(fā)射極電流I 的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)： 式中， K— 波爾茲常數(shù)； q— 電子電荷絕對(duì)值。電流輸出型的靈敏度一般為 1mA/K。 AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃～ +150℃。 輸出電阻為 710MW。由于 AD590 精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線(xiàn)性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。調(diào)整的方法為：把 AD590 放于冰水混合物中，調(diào)整電位器，使 V0=。儀表器的選型很多，在這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，其實(shí)就是典型的差動(dòng)放大器。要使電路滿(mǎn)足平衡 ，則 R1=R R3=RR5=R6，因?yàn)槊總€(gè)運(yùn)放的特性不可能完全一致，在 A 和 A2 的 PinPin8 增設(shè)了調(diào)零電位器 VR1 和 VR2，這在實(shí)際的應(yīng)用中是非常有用的。 15V，但對(duì)其穩(wěn)定度有一定的要求。 OP07 的電源電壓范圍 3～ 18V，輸入電壓范圍為 0～ 14V，其引線(xiàn)圖如圖 3 2。 1nA 6) 高的共模抑制比 —126dB 7) 寬的共模輸入電壓范圍 —177。獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線(xiàn)，一根輸入線(xiàn)上的按鍵工作狀不會(huì)影響其它輸入線(xiàn)上的工作狀態(tài)。用查詢(xún)方式的獨(dú)立式按鍵工作，按鍵直接與AT89C51 的 I／ O 口線(xiàn)相接，通過(guò)讀 I／ O 口，判定各 I／ O 口 線(xiàn)的電平狀態(tài)，即可識(shí)別按下的按鍵。通道選擇由按鍵選擇，由 、 掃描實(shí)現(xiàn) 。 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 —數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs 4）單個(gè)＋ 5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn)。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 ADC0809 的工作過(guò)程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。直到A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。雖然 ADC0809 走過(guò)了自己的輝煌時(shí)期，已經(jīng)不是目前功能最好的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，但是他的廉價(jià)和品質(zhì)在許多領(lǐng)域被廣泛使用。這樣的采樣速度足夠滿(mǎn)足漏電和短路的保護(hù)要求。而發(fā)光二極管顯示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示，此外還有共陽(yáng)極和共陰極之分等。 7 段LED 的字型碼，由于只有 7 個(gè)段發(fā)光二極管，所以字型碼為一個(gè)字節(jié)。同樣，共陽(yáng)板 LED 顯示塊的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電 壓。根據(jù)顯示方式的不同，位選線(xiàn)和段選線(xiàn)的連接方法也各不相同。也正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。由于各位分別由一個(gè) 8 位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里，每一位顯示的字符可以各不相同。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無(wú)法適應(yīng)。 接線(xiàn) 方法： 用一根 1PIN 數(shù)據(jù)線(xiàn)一端插入 CPU 部分 JP53（ P2口）的 另外一端插入小喇叭部分的輸入端 JP16。 繼電器的工作原理與分類(lèi) 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 19 頁(yè) 共 45 頁(yè) 繼電器 是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。 繼電器一般可以分為電磁式繼電器、熱敏干簧繼電器、固態(tài)繼電器等。當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。 熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開(kāi)關(guān)。 固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線(xiàn)端為輸入端，另兩個(gè)接線(xiàn)端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。在此，我們以電磁繼電器為例，介紹其用法。在圖（ b）中控制信號(hào)極性正好與圖 (a)相反，本書(shū)配套實(shí)驗(yàn)板上就是采用這個(gè)電路。電源通過(guò)對(duì) 220V 的交流電源降壓，出 12V 交流；再通過(guò)全波整流，輸出 12V 直流。新增的 3D 功能讓您在加工印制版之前可以看到板的三維效果。 新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件 雙擊 Protel 99SE 圖標(biāo)，點(diǎn)擊 File(文件 )中 new 項(xiàng)，新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。然后新建文檔，給文檔取與設(shè)計(jì)相同的文件名。 器件的安放 器件的安放先要添加庫(kù)，庫(kù)文件在系統(tǒng)盤(pán)下，在 99 se 下的 lib文件夾下。由于電子產(chǎn)品的日新月異，不是每個(gè)都也有圖庫(kù)了，所以有的需要自己建。只要簡(jiǎn)單地定義 Auto Wire 方式。 同步設(shè)計(jì)是更新目標(biāo)文件的過(guò)程，它基于參考文件中上 一次的設(shè)計(jì)信息。 PCB 板的制作 將原理圖中的選擇傳遞到 PCB 中 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁(yè) 共 45 頁(yè) 在原理圖中選擇一組器件，點(diǎn)擊 \\Tool\Select pcb ponents 選項(xiàng)， PCB 中相同的元件也將被選中。 板框?qū)Ш? 當(dāng)設(shè)計(jì)了原理圖，生成了網(wǎng)表，下一步就要進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)。按照上述板框?qū)Ш缴梢粡垺?IBM XT bus format”形式的印制板邊框。這時(shí)，一個(gè)新的帶有網(wǎng)絡(luò)表的 PCB 文件將生成。新的交互式布局選項(xiàng)包含自動(dòng)選擇和自動(dòng)對(duì)齊。 Protel99 SE 有三種吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁(yè) 共 45 頁(yè) 布線(xiàn)方式：忽略障礙布線(xiàn)（ Ignore obstacle），避免障礙布線(xiàn)（ Avoid obstacle），推擠布線(xiàn)（ Push obstacle）。 有了布線(xiàn)規(guī)則，就可進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)或手動(dòng)布線(xiàn)了?！薄?90176。 電氣規(guī)則檢查 當(dāng)一塊線(xiàn)路板已經(jīng)設(shè)計(jì)好，要檢查布線(xiàn)是否有錯(cuò)誤， Protel99 SE提供了很好的檢查工具“ DRC” 自動(dòng)規(guī)則檢查。 建立新的 PCB 器件封裝 由于硬件廠(chǎng)家發(fā)展速度非?？?，器件的不斷更新，經(jīng)常需要從庫(kù)里增加器件封裝，或增加封裝庫(kù)。在這個(gè)新庫(kù)文件中建立器件封裝，點(diǎn)擊左側(cè)導(dǎo)航樹(shù)上的“ Browse PCBlib” ,可以瀏覽這個(gè)庫(kù)里現(xiàn)有的元件，創(chuàng)建一個(gè)新的元件選擇“ Tools”下的“ New Component”，彈出一個(gè)器件封裝模板，按照提示，生成需要的器件封裝。 電路的焊接 當(dāng)電路板腐蝕出來(lái)后，先檢查，然后打磨，再搽上松香水。當(dāng)焊完一部分子電路后，要先輸入子程序進(jìn)行檢測(cè)，看是否有輸入或輸出。 這樣，完整的電路就出來(lái)了。寄存器 R3 用作八路循環(huán)控制， R0 用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 27 頁(yè) 共 45 頁(yè) 初 始 化