【正文】 IN4001IN1101IN5010IN2110IN6011IN3111IN7ALE是地址鎖存允許端，、接基準(zhǔn)電源，在精度要求不是很高的情況下，供電電源就用著作基準(zhǔn)電源，START是芯片的啟動(dòng)引腳，其上脈沖的下降沿啟動(dòng)一次新的A/D轉(zhuǎn)換，EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，可用于向單片機(jī)申請(qǐng)中斷或供單片機(jī)查詢，OE是輸出允許端，CLK是時(shí)鐘端，因芯片的時(shí)鐘頻率最高只可工作于640KHZ，故通常單片機(jī)的ALE引腳經(jīng)分頻后接向該引腳，DB0DB7是數(shù)字量輸出，LSB表示最低位，MSB表示最高位。任何一個(gè)數(shù)字量的大小只能是某個(gè)規(guī)定的最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。經(jīng)編碼后得到的代碼就是A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量。當(dāng)ADC輸入的電壓小于或等于時(shí)，ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果是＄000。一次轉(zhuǎn)換需要16～17個(gè)ADC時(shí)鐘周期。時(shí)鐘源可以是總線時(shí)鐘，也可以是CGMXCLK，通過ADC時(shí)鐘寄存器里的ADICLK位來選擇。由于一個(gè)ADC周期是由幾個(gè)總線周期組成的，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換需要一個(gè)總線周期的時(shí)間寫入ADSCR寄存器，在ADC啟動(dòng)以前需要額外的02個(gè)總線周期初始化ADC時(shí)鐘，這就產(chǎn)生了非整數(shù)ADC周期，在此用17個(gè)周期來表示。在MCS48的成功應(yīng)用的激勵(lì)下，許多半導(dǎo)體公司和計(jì)算機(jī)公司競(jìng)相研制和發(fā)展自己的單片機(jī)系列。因此，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，智能儀器、儀表，生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域，現(xiàn)在我國乃至世界范圍內(nèi)不失為單片機(jī)應(yīng)用中的主流機(jī)型。為區(qū)別起見，CHMOS工藝的單片機(jī)名稱前冠以字母C，成為8*C51類。內(nèi)含4KB可重擦寫的可編程閃爍程序存貯器（EEPROM）。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。最高時(shí)鐘振蕩頻率可達(dá)12MHz，大部分指令執(zhí)行時(shí)間為1us，乘、除指令為4us。： AT89C51管腳圖各引腳功能如下：電源及接地GND:電源接地端。XTAL2:是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。此外，RST引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端。CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，此信號(hào)作為鎖存地址總線的低8位地址的控制信號(hào)。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。/VPP:外部程序存儲(chǔ)器地址通話輸入端/固化編程電壓輸入端。I/O端口引腳：I/O端口P0～P3（地址為80H，90H，A0H，B0H），且P0～P3為四個(gè)8位特殊功能寄存器，特殊功能寄存器位地址表詳見附錄A所示。在CPU訪問片外存貯器時(shí)，P0口是分時(shí)提供8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。即在指令的前半周期，PO口作為地址總線的低8位輸出，在ALE信號(hào)的下降沿該地址被鎖存，在指令的后半周期用做8位數(shù)據(jù)總線。當(dāng)P1口輸出高電平時(shí)，能向外提供拉電流負(fù)載，所以不必再接上拉電阻。當(dāng)阻值近似為0時(shí)，可將管腳快速上拉至高電平；當(dāng)阻值很大時(shí)，P1口為高阻輸入狀態(tài)。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。此外，P3口與其它I/O端口有很大區(qū)別，它除作為一般準(zhǔn)雙向I/O口外，還具有特殊的控制功能:(RXD):串行數(shù)據(jù)接收端（串行口輸入）。(T0):計(jì)時(shí)器0外部時(shí)鐘輸入。對(duì)比P1口的結(jié)構(gòu)圖不難看出，P3口與P1口的差別在于多了與非門3和緩沖器4，正是這兩個(gè)部分，使得P3口除了具有P1口的準(zhǔn)雙向I/O功能之外，還可以使用各管腳所具有的第二功能。當(dāng)CPU對(duì)P3口進(jìn)行SFR尋址（位或字位）訪問時(shí)，由內(nèi)部硬件自動(dòng)將第二功能輸出線置為1，這時(shí)P3口為通用I/O口；當(dāng)CPU不把P3口作為SFR尋址訪問時(shí)，即用做第二功能輸出/輸入線時(shí)，由內(nèi)部硬件鎖存器Q=1。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是指以單片機(jī)為核心，由硬件部分和軟件部分組成，配以一定的外圍電路和軟件，能實(shí)現(xiàn)某幾種功能的應(yīng)用系統(tǒng)。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的擴(kuò)充和外圍裝置，應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并留有一些擴(kuò)充槽，以便進(jìn)行二次開發(fā)。單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠。隨著電壓等級(jí)的提高，電力設(shè)備的負(fù)荷也越來越大，由于電力設(shè)備自身的造價(jià)都比較昂貴，因電力設(shè)備故障所帶來的事故，造成的損失往往也是巨大的。： 軟件流程圖詳見附錄B：?jiǎn)纹瑱C(jī)源程序。整個(gè)系統(tǒng)器件盡可能做到性能匹配。 AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)圖在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，首要問題是確定電路的總體方案，并需進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)論證。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，其設(shè)計(jì)包括下述幾個(gè)步驟：總體設(shè)計(jì)；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（用PROTEL）；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（用仿真機(jī)軟件）；仿真調(diào)試硬件和軟件（用仿真機(jī)）；固化應(yīng)用程序（用仿真機(jī)）；脫機(jī)運(yùn)行（用戶系統(tǒng)）。本系統(tǒng)采用自動(dòng)復(fù)位方式，主頻率為6MHz，一方面保證滿足系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的要求，同時(shí)也考慮了可靠性的要求，即適當(dāng)降低速度以提高抗干擾能力。當(dāng)W=1時(shí)，輸出Q端信號(hào)；當(dāng)Q=1時(shí)，可輸出W線信號(hào)。(WR):片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通控制輸出。(INT0):外部中斷0，低有效。P3口是一個(gè)多功能端口。P2口緩沖器能接收，輸出4個(gè)TTL門電流，每位可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型的TTL負(fù)載，在訪問外接存儲(chǔ)器器時(shí)，用做高8位地址輸出。由于片內(nèi)負(fù)載電阻較大，約20～40KΩ，所以不會(huì)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。每位可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。作輸入口使用時(shí)要先寫1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。它們都有字節(jié)地址，每一個(gè)端口鎖存器還有位地址，所以每一條I/O線獨(dú)立地用做輸入或輸出時(shí)，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入時(shí)，數(shù)據(jù)可以緩沖。當(dāng)EA端接低電平時(shí)，則CPU只訪問外部EPROM并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，要產(chǎn)生兩次PSEN負(fù)脈沖信號(hào)，當(dāng)CPU訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN不跳變。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LS型TTL。 :地址鎖存允許/編程信號(hào)端。RST:復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。時(shí)鐘及復(fù)位信號(hào)XTAL1:是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。低功耗的閑置和掉電模式，可編程串行通道，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。兩級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)的6個(gè)中斷源/5個(gè)中斷矢量的中斷邏輯。4個(gè)8位(32根)雙向且可獨(dú)立尋址的I/O（輸入輸出）接口～。 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介（1）AT89C51的主要特性8位微處理器和控制器，中央處理器是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，能同時(shí)處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。但MCS51系列單片機(jī)包含多種型號(hào)，通常以片內(nèi)是否帶ROM以及所帶ROM的類型分為8*51類。MCS51是在MCS48的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，雖然它仍然是8位的單片機(jī)，但其功能較MCS48有很大的增強(qiáng)。特別是1976年Intel公司推出的MCS48單片機(jī)，以其體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)贏得了廣泛應(yīng)用。例如，如果頻率為4MHz的CGMXCLK作為ADC時(shí)鐘，分頻比為4，則設(shè)置總線時(shí)鐘頻率為2MHz。轉(zhuǎn)換時(shí)間是指A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)過的時(shí)間。且出于安全考慮，輸入電壓不能超出模擬供電電壓。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，各離散電平之間的差值越小，量化誤差越小。這一轉(zhuǎn)化過程稱為數(shù)值量化。合理的取樣頻率由取樣定理確定，即 式（）將取樣電路每次取得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)都需要一定時(shí)間，為了給后續(xù)的量化編碼過程提供一個(gè)穩(wěn)定值，每次取得的模擬信號(hào)必須通過保持電路保持一段時(shí)間。ADC0809共有28個(gè)引腳。ADC還有一個(gè)來自模擬模塊的內(nèi)部采樣源。在單片集成A/D轉(zhuǎn)換器中，ADC0809是8位的芯片，采用逐次比較式工作原理。能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。： 溫度補(bǔ)償部分電路圖 式（）當(dāng)運(yùn)放兩端輸入信號(hào)和時(shí)，則輸出電壓與輸入信號(hào)和的關(guān)系為 式（）26本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的硬件電路設(shè)計(jì)由上式可以得出 式（）由上式可得式（）其中，為熱敏電阻，取標(biāo)稱值=100K，輸出的大小由電位器調(diào)節(jié)。恒溫的原理為，感溫電阻作為電橋的一臂，當(dāng)溫度等于所需要的某一溫度（拐點(diǎn)溫度）時(shí)，電橋輸出直流電壓經(jīng)放大后，對(duì)加熱電阻絲加熱，以維持平衡溫度；當(dāng)環(huán)境溫度變化，從而使電橋溫偏離原來溫度時(shí)，通過感溫電阻的變化改變加熱電阻的電流，從而減少電橋溫度的變化，雖穩(wěn)定度高，但存在著電路復(fù)雜、體積大、重量重等缺點(diǎn)。 式（）所以有：=，為了使得=3，則=100KΩ，取標(biāo)稱值=220K，則=，電路穩(wěn)定工作。因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放和R20R204組成。反相比例放大電路的電壓增益就是低通濾波器的通帶電壓增益，表達(dá)式為：== 式（），電路中將C201的另一端接到集成運(yùn)放的輸出端，電路中既引入了負(fù)反饋，又引入了正反饋。此外，由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益的輸入阻抗均很高，輸出阻抗較低，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。實(shí)際上，只有集成運(yùn)放的開環(huán)差模增益和差模輸入電阻均趨近于無窮大時(shí)，才會(huì)在集成運(yùn)放的輸入端存在“虛斷路”和“虛短路”。由于電路引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故可以認(rèn)為輸入電阻為無窮大，輸出電阻為零。根據(jù)“虛短”和“虛斷”的概念，集成運(yùn)放的凈輸入電壓為零，即 說明集成運(yùn)放有共模輸入電壓。這種電路的重要特點(diǎn)是：電路的輸出電壓趨向于維持恒定，因?yàn)闊o論反饋信號(hào)以何種方式引回到輸入端，實(shí)際上都是利用輸出電壓本身的變化量通過反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)放大電路起自動(dòng)調(diào)整作用，這就是電壓反饋的實(shí)質(zhì)。集成運(yùn)放在使用中常因以下三種原因被損壞：輸入信號(hào)過大，使PN結(jié)擊穿；電源電壓極性接反或過高；輸出端直接接“地”或接電源，此時(shí)，運(yùn)放將因輸出級(jí)功耗過大而損壞。通?？梢赃x用集成運(yùn)算放大器作為模擬放大器，在某些精密的數(shù)字儀表系統(tǒng)中則可以選用儀表放大器和隔離放大器。在深度負(fù)反饋條件下，1時(shí)，可得=9V 式（）上式表明，輸出電壓與基準(zhǔn)電壓近似成正比，與負(fù)反饋系數(shù)成反比。同理可得，當(dāng)輸入電壓減?。ɑ蛘哓?fù)載電流增加）時(shí)，亦將使輸出電壓基本保持恒定不變。穩(wěn)壓原理是電路的主回路是起調(diào)整作用的BJT與負(fù)載RL串聯(lián)，輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣后送到放大電路A的反向輸入端進(jìn)行放大后再送到BJT的去基極控制調(diào)整管T的ce極間的電壓降，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。若同相比例運(yùn)算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，則其輸出電壓就可調(diào)節(jié)；同時(shí)，為了擴(kuò)大輸出大電流，集成運(yùn)放輸出端加晶體管，并保持射極電壓為 式()由于集成運(yùn)放開環(huán)差模增益可達(dá)80dB以上，電路引入深度電壓負(fù)反饋，輸出電阻趨近于零，因而輸出電壓相當(dāng)穩(wěn)定。因此，實(shí)用型串聯(lián)穩(wěn)壓電路至少包含調(diào)整管T、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路和比較放大電路四個(gè)部分組成。穩(wěn)壓電源依據(jù)其工作原理的不同又可分為線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源，本系統(tǒng)對(duì)電源的要求并不是很高，所以本系統(tǒng)選用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。 紅外測(cè)溫部份處理裝置的原理框圖遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的探頭部分的方框圖是一個(gè)包括光、機(jī)、電一體化的紅外測(cè)溫系統(tǒng)，利用熱輻射體在遠(yuǎn)紅外波段的輻射能量來測(cè)量溫度，由測(cè)溫傳感器、放大單元、濾波單元及加法單元、溫度補(bǔ)償單元組成。獲取透射紅外光的光學(xué)材料一般比較困難，反射式光學(xué)系統(tǒng)可避免這一困難，所以，反射式光學(xué)系統(tǒng)用得較多。為了減小像差或使用上的方便，常另加一片次鏡，使目標(biāo)輻射經(jīng)兩次反射聚集到敏感元件上，敏感元件與透鏡組合在一起，前置放大器接收熱電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行放大。22本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的硬件電路設(shè)計(jì)3 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的硬件電路設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)紅外探測(cè)器的一般組成遠(yuǎn)紅外探測(cè)器一般由光學(xué)系統(tǒng)、敏感元件、前置放大器和信號(hào)調(diào)制器組成。視場(chǎng)的大小由測(cè)溫系統(tǒng)的光學(xué)零件及其位置所確定，使后接濾光鏡能接收到更多的能量，從而達(dá)到接收信號(hào)最大的目的；經(jīng)匯集以后的遠(yuǎn)紅外線通過濾光片的濾波處理，將符合光電檢測(cè)器范圍內(nèi)的理想波長(zhǎng)即遠(yuǎn)紅外光譜（8～14um）送到光電探測(cè)器上并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成相應(yīng)電信號(hào)，經(jīng)放大器處理后，進(jìn)入低通濾波器中，將高于截止頻率的信號(hào)濾除掉，再將此電信號(hào)與溫度補(bǔ)償信號(hào)一起送入加法器中，將兩者的輸出信號(hào)經(jīng)過相加電路的相加運(yùn)算后，得到最后的輸出電信號(hào)，送到微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的線性溫度信號(hào)值；激光器和測(cè)距儀是對(duì)光電檢測(cè)的調(diào)節(jié)和輔助作用。紅外測(cè)溫儀最好不用于光亮的或拋光的金屬表面的測(cè)溫（不銹鋼、鋁等）。具體操作：將遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)的物體，按觸發(fā)器啟動(dòng)單片機(jī)，并在儀器的LED上讀出溫度數(shù)據(jù)，保證測(cè)溫距離和光斑尺寸之比。遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀系統(tǒng)是集信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理、誤差分析、輸出顯示及危險(xiǎn)報(bào)警為一體的多功能、智能化的測(cè)溫系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)物體本身具有不同于周圍環(huán)境的溫度時(shí)，不論物體的溫度高于環(huán)境溫度，還是低于環(huán)境溫度；也不論物體的高溫來自外部熱量的注入，還是由于在其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量造成，都會(huì)在該物體內(nèi)部產(chǎn)生熱量的流動(dòng)。對(duì)于檢測(cè)溫度在27～227℃的電氣設(shè)備而言，選擇中心響應(yīng)波長(zhǎng)=8的紅外敏感元件，即使目標(biāo)與背景溫差較小，也可獲得盡可能高的輻射對(duì)比度，使得故障較易識(shí)別。因此，取得目標(biāo)(故障部位)與背景(良好部位)之間最大對(duì)比度的方法是式() 分子差值取最大值。當(dāng)精度特別重要時(shí)，要確保目標(biāo)至少2倍于光斑尺寸。如果測(cè)溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo)，而目標(biāo)又小，選擇高分辨率的。有些遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀可改變發(fā)射率，物體發(fā)射率的大小與其材料的性質(zhì)、溫度和表面狀態(tài)直接相關(guān)，多種材料的發(fā)射率值可從出版的發(fā)射率表中找到。因此在設(shè)計(jì)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀時(shí)要盡