【正文】 此在本次仿真中用一個電阻來代替 PT100 熱電阻,通過改變電阻阻值來反映 PT100 溫度測量。④具有強大的原理圖繪制功能。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。*/return m4。/*m1=j*231。m3=。float m1,m2,m3,m4,m5。}_CS=1。 CLOCK=0。 D_IN=(bit)(portamp。port=4。i++)。}2. 溫度采集模塊 22 通過恒流源電路采集到的信號經(jīng)過放大電路進行放大后，送入到 A/D 轉(zhuǎn)換器進行 A/D轉(zhuǎn)換,再送到單片機進行處理，將電壓轉(zhuǎn)換溫度。}uchar BCD_Decimal(uchar bcd){ uchar Decimal。//delayus(5)。//delayus(5)。RST=0。write_byte(add)。}void write_1302(uchar add,uchar dat) //向 1302 寫入數(shù)據(jù){RST=0。SCLK=1。}}uchar read_byte() //向 1302 讀出一字節(jié){uchar a。SCLK=0。ACC=dat。將上述條件代入得：T=A同時，可通過再將標(biāo)度值代入可粗略估計在各個測量段內(nèi)的最大誤差值。第二節(jié) 軟件的有關(guān)算法最小二乘理論獲取溫度―電阻公式根據(jù)誤差理論，我們要獲得較高精度的溫度測量值，辦法一般有 2 個，要么采用查表法，要么建立高精度的數(shù)學(xué)模型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6R1 R2 R3 R4 R5 R6VCC1234567abcdefg8 dp9VCCabfcgde dpLED21234567abcdefg8 dp9VCCabfcgde dpLED31234567abcdefg8 dp9VCCabfcgde dpLED41234567abcdefg8 dp9VCCabfcgde dpLED51234567abcdefg8 dp9VCCabfcgde dpLED61234567abcdefg8 dp9VCCabfcgde dpLED1a a a a a abbbbbbc c c c c cdddddde e e e e effffffg g g g g gdpdpdpdpdpdp1 2 3 4 5 6傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳圖 211 數(shù)碼管顯示電路 16第三章 軟件設(shè)計第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計說明進行微機測量控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個測量對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。其電路圖如下圖 210 所示。 1RAM/CKA4 A3 A2 A1 A0RD/WR14第七節(jié) 單片機控制電路本設(shè)計是采用 AT89S51 單片機作為主控電路，其中 P1 口為 A/D 轉(zhuǎn)換器和 DS1302 時鐘芯片的通信端口，, 為按鍵控制，P0 口接數(shù)碼管的段碼，P2 口接數(shù)碼管的片選端，用于對數(shù)碼管進行片選。 時 鐘 突 發(fā) 寄 存 器 可 一 次 性 順 序 讀 寫 除 充 電 寄 存 器 外 的 所 有 寄 存 器內(nèi) 容 。 3. 數(shù) 據(jù) 輸 入 輸 出 (I/O) 在 控 制 指 令 字 輸 入 后 的 下 一 個 SCLK 時 鐘 的 上 升 沿 時 ， 數(shù) 據(jù) 被 寫 入 DS1302， 數(shù) 據(jù)輸 入 從 低 位 即 位 0 開 始 。Vcc21X12X23GND4 RST 5I/O 6SCLK 7Vcc 8DS1302圖 27 DS1302 引腳圖2. DS1302 的 控 制 字 節(jié) 13　 　 DS1302 的 控 制 字 如 圖 所 示 。 只 有 在 SCLK 為 低電 平 時 ， 才 能 將 RST 置 為 高 電 平 。 RST 輸 入 有 兩 種 功 能 ： 首 先 ， RST 接通 控 制 邏 輯 ， 允 許 地 址 /命 令 序 列 送 入 移 位 寄 存 器 ； 其 次 ， RST 提 供 終 止 單 字 節(jié) 或 多 字節(jié) 數(shù) 據(jù) 的 傳 送 手 段 。 當(dāng)Vcc2 大 于 Vcc1＋ 時 ， Vcc2 給 DS1302 供 電 。 本 設(shè) 計 中 采 用DS1302 時 鐘 芯 片 產(chǎn) 生 時 鐘 信 號 ， 通 過 單 片 機 進 行 處 理 控 制 ， 并 顯 示 出 實 時 的 時 間 ， 可 以用 于 對 溫 度 進 行 實 時 的 數(shù) 據(jù) 采 集 。A01A12A23A34A45A56A67A78A89GND10 A9 11A10 12R 13R+ 14/CS 15DO 16DI 17CLOK 18EOC 19VCC 20TLC2543VCC5VCLOKD1D0/CSA0圖 26 TLC2543 電路12第六節(jié) DS1302 時鐘電路設(shè)計DS1302 是 美 國 DALLAS 公 司 推 出 的 一 種 高 性 能 、 低 功 耗 、 帶 RAM 的 實 時 時 鐘 電路 ， 它 可 以 對 年 、 月 、 日 、 周 日 、 時 、 分 、 秒 進 行 計 時 ， 具 有 閏 年 補 償 功 能 ， 工 作 電 壓為 ～ 。TLC2543 每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳送使用 16 個時鐘周期，且在每次傳送周期之間插入 CS 的時序?！　EF＋、 REF－：正、負基準(zhǔn)電壓端?！　ATA OUT：A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果三態(tài)輸出端，在 CS 為高時，該引腳處于高阻狀態(tài)；當(dāng) CS為低時，該引腳由前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 MSB 值置成相應(yīng)的邏輯電平。對 的 I/O CLOCK，驅(qū)動源阻抗必須小于或等于 50Ω。TLC2543 的主要特性(1) 11 個模擬輸入通道；(2) 66ksps 的采樣速率；(3) 最大轉(zhuǎn)換時間為 10μs； (4) SPI 串行接口；(5) 線性度誤差最大為 177。其轉(zhuǎn)換原理為：A/D 轉(zhuǎn)換器將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓 Ui 與一個預(yù)先設(shè)定的電壓 Ui（預(yù)定的電壓由逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器中的 D/A 輸出獲得）電壓相比較，根據(jù)預(yù)設(shè)的電壓 Ui 是大于還是小于待轉(zhuǎn)換成的模擬輸入電壓 Uin 來決定當(dāng)前轉(zhuǎn)換的數(shù)字量是“0” 還是“1”，據(jù)此逐位比較，以便使轉(zhuǎn)換結(jié)果（相應(yīng)的數(shù)字量）逐漸與模擬輸入電壓相對應(yīng)的數(shù)字量接近。電路先對被測的輸入電壓 Vx 進行固定時間(T0)的正向積分，然后控制邏輯將積分器的輸入端通過電子開關(guān)接參考電壓 Vr，由于參考電壓與輸入電壓反向且參考電壓值是恒定的，所以反向積分的斜率是固定的，從反向積分開始到結(jié)束，對參考電壓進行反向積分的時間 T,正比于輸入電壓。R910kR740k85326741U3AD62085326741U2op07VR12kR82kVR24kVCC+12V12V+12V12VR1010kA023傳傳傳傳傳傳傳1 傳傳傳2傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳圖 24 放大電路第五節(jié) A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇與設(shè)計電路在我們所測控的信號中均是連續(xù)變化的物理量，通常需要用計算機對這些信號進行處理，則需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，A/D 轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計算機能接受的數(shù)字量。AD620 是低價格、低功耗儀用放大器，它只需要一只外部電阻就可設(shè)置 1～1000 倍的放大增益，它具有較低的輸入偏置電流、較快的建立時間和較高的精度，特別適合于精確的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如稱重和傳感器接口，也非常適合醫(yī)療儀器的應(yīng)用系統(tǒng)（如 ECG 檢測和血壓監(jiān)視） 、多路轉(zhuǎn)換器及干電池供電的前置放大器使用。這里值得注意的是恒流效果的好壞與下面幾個因素有關(guān)，圖示 電阻的精度及溫度穩(wěn)定性要好，我們采用的是高精度高穩(wěn)定的電阻；還有是一定要選擇輸入阻抗高的運放，包括產(chǎn)生虛地處的運放（圖中 OP07）和后級的放大器（圖中的 AD620） ，否則較大的輸入電流也將直接影響恒流的效果；最后一點是參考電壓（圖中是－）的穩(wěn)定性要高，這里的參考電壓采用是 作為參考電壓基準(zhǔn)。上述兩種電路的結(jié)構(gòu)形式見圖 21 所示。6方案二：采用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恒定的，另一個用 Pt100 熱電阻，當(dāng) Pt100 電阻值變化時，測試端產(chǎn)生一個電勢差，由此電勢差換算出溫度。PT100 溫度傳感器是一種以鉑(Pt)做成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù),其電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示：在 0～650℃范圍內(nèi)：Rt =R0 (1+At+Bt2)在200 ～0℃范圍內(nèi)：Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t100)t3)式中 A、B、C 為常數(shù)，A=103；B=107；C=1012；由于它的電阻—溫度關(guān)系的線性度非常好，因此在測量較小范圍內(nèi)其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+αT) 其中 α=, Ro 為 100Ω(在 0℃的電阻值),T 為華氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱為 PT100。4第四節(jié) 系統(tǒng)框圖本設(shè)計系統(tǒng)主要包括溫度信號采集單元，時間信號采集單元，單片機數(shù)據(jù)處理單元，時間、溫度顯示單元。相對與方案一，在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升。 方案二：采用溫度傳感器 通過溫度傳感器采集溫度信號，經(jīng)信號放大器放大后，送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，傳送給單片機控制系統(tǒng)，最后經(jīng)過 LED 顯示溫度。℃，綜合價格以及后續(xù)的電路，決定采用線性度相對較好的 PT100 作為本課題的溫度傳感器，具體的型號為 WZP 型鉑電阻，該傳感器的測溫范圍從－200 ℃～＋650℃。熱電偶的使用誤差主要來自于分度誤差、延伸導(dǎo)線誤差、動態(tài)誤差以及使用的儀表誤差等。℃,一般有177。在接觸式和非接觸式兩大類溫度傳感器中，相比運用多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一般在比較特殊的場合才使用，目前得到廣泛使用的接觸式溫度傳感器主要有熱電式傳感器，其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器，將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。本設(shè)計系統(tǒng)包括溫度傳感器，信號放大電路，A/D 轉(zhuǎn)換模塊，時鐘模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊，溫度、時間顯示模塊六個部分。文中將傳感器理論與單片機實際應(yīng)用有機結(jié)合，詳細地講述了利用熱電阻作為溫度傳感器來測量實時的溫度，以及實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過程。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。該系統(tǒng)的特點是：使用簡便；測量精確、穩(wěn)定、可靠； 測量范 圍大；使用對象廣。另外，還設(shè)計了時鐘電路模塊，能實現(xiàn)對溫度的實時測量。在本 設(shè)計中，是以 鉑電 阻 PT100 作為溫度傳感器，采用恒流測溫的方法，通過單片機進行控制，用放大器、 A/D 轉(zhuǎn)換器進行溫度信號的采集。本文采用 AT89S51 單片機， TLC2543 A/D 轉(zhuǎn)換器，DS1302 時鐘芯片，AD620 放大器，鉑電阻 PT100 及 6 位數(shù)碼管組成系統(tǒng)， 編寫了相應(yīng)的 軟件程序,使其實現(xiàn)溫度的實時顯示。第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計說明 ......................................................................................16第二節(jié) 軟件的有關(guān)算法 ..........................................................................................16第三節(jié) 軟件的流程圖 ..............................................................................................17第四節(jié) 部分設(shè)計模塊 ...............................................................................................19第四章 電路仿真的設(shè)計與分析 ............................................................................24第一節(jié) Proteus 仿真軟件介紹 .................................................................................24第二節(jié) 電路仿真設(shè)計 .......................................