【正文】 12 11 10 9 8 7 11 7 4 2 1 10 5 D1 a f D2 D3 b a b c d e f g :dp :dp e d dp c g D4 D1 D2 D3 D4 dp 1 2 3 4 5 6 12 9 8 6 3 (A) 4位 LED管腳排列圖 (B) 4位 LED原理圖 圖 4LED顯示器管腳 LED 的段驅(qū)動(dòng)芯片的選擇 LED 的段驅(qū)動(dòng)電路有很多種，在本設(shè)計(jì)中可以選擇 BCD7 段鎖存 /譯碼 /驅(qū)動(dòng)器作為多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 30 段驅(qū)動(dòng)器。 LED顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，若選擇靜態(tài)顯示，則LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器電流相匹配即可，而且一般只需考慮段的驅(qū)動(dòng)；動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段和 位選信號(hào)共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。 RET按鍵可以選擇專門的復(fù)位按鍵，也可以選擇輕觸開關(guān)。 電路中，電容器 C1和 C2對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍為（ 20～ 40） pF。 圖 DAC0832工作于單緩沖方式 (2) 放大器的選用 放大器選用 OP07，其主要特征是開環(huán)增益和共模抑制比很高 (一般為 MOM)，而失調(diào)電壓和失調(diào)電流、溫漂以及噪聲又很小。 XFER:控制輸入線，低電平有效 。由上述可知，該部分具有 8路模擬信號(hào)輸出能力。 LED動(dòng)態(tài)顯示器接口（用 8255作接口電路的連接） 對于多位 LED顯示器，通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個(gè)地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。除此之外，當(dāng)動(dòng)態(tài)顯示位數(shù)較多時(shí)，顯示器亮度將受到影響。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器 LED (Light Emitting Diode)。它們的存儲(chǔ)容量分別是 8K 8bit、 16K 8bit、32K 8bit、 64K 8bit。由于大規(guī)模的集成電路的擴(kuò)展，單片存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量越來越大，因此，在程序存儲(chǔ)器芯片使用的數(shù)量上一般采用一片就夠了。 A/D、 D/A及取樣保持芯片上都提 供了獨(dú)立的模擬地（ AGND）和數(shù)字地（ DGND）的引腳。如 CS、 RD同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出，而在 RD 高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。 CLK IN CLK R：時(shí)鐘輸入或接振蕩元件（ R， C），頻率限制在 100KHZ1460KHZ，如果使用 RC振蕩電路則其振蕩頻率為 1/。如果取 6 538R ??， /k mv kq ?,則溫度系數(shù) 61 1 10 /k A K??? 值得注意的是 10VT 管的作用， 10VT 管為 1VT 、 3VT 、 9VT 、 11VT 管的基極電流提供了一個(gè)通路，使它們不影響左、右兩支管的電流對稱性，為了得到良好的溫度特性，應(yīng)采用小溫度系數(shù)的材料電阻 6R 。 NPN 管 9VT 的發(fā)射區(qū)的面積 NPN 管 10VT 和 11VT 發(fā)射區(qū)的面積的 8倍。 e、精度高。本次設(shè)計(jì)用到電流型兩線制集成溫度傳感器 AD590（ 0℃時(shí)為 ）。 2） 電路上的考慮 為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取一系列防干擾措施： (1) 大規(guī)模 IC芯片電源供電端都應(yīng)加高頻濾波電容，根據(jù)負(fù)載電流的情況，在各級供電節(jié)點(diǎn)還應(yīng)加足夠容量的退藕電容； (2) 開關(guān)量 I/O通道與外界的隔離可采用光電耦合器件，特別是與繼電器、可控硅等連接的通道，一定要采取隔離措施； (3) 可采用 CMOS器件提高工作電壓（如 +15V），這樣干擾門限也相應(yīng) 提高； (4) 傳感器后級的變送器盡量采用電流型傳輸方式，因電流型比電壓型抗干擾能力強(qiáng)； (5) 電路應(yīng)有合理的布線及接地方法； (6) 與環(huán)境干擾的隔離可采用屏蔽措施。 8279包括鍵盤輸入和輸出兩部分。由于所有 8位段選線皆由一個(gè) 1/0口控制，因此，在每一瞬間， 8位 LED會(huì)顯示相同的字符。 至于進(jìn)入 單片機(jī)后的信號(hào)如何處理，則要根據(jù)測試控制要求來決定。 在與計(jì)算機(jī)相配接時(shí)，逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器使用最多，常用的有 8位、 10位、 12位、 16位等。 一般 A/D轉(zhuǎn)換常用以下四種方式： 1 計(jì)算式 A/D。 單片機(jī)各部分是通過內(nèi)部的總線有機(jī)地連接起來的 放大器的設(shè)計(jì) 溫度傳感器的輸出電壓經(jīng)過 ISO100隔離放大 (單增益 )后，將輸出電壓送給測量放大器進(jìn)行放大，以便放大后的輸出電壓和 A/D轉(zhuǎn)換器的量程相匹配。因此，在過程控制及微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)中，必須首先把模擬量變成數(shù)字量。 選擇單片機(jī)器件 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。電源電壓可 在 4V~6V 范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。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接受設(shè)計(jì)任務(wù) 明確任務(wù)、歸并要求 選 機(jī)，劃 分 軟 硬 件 硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì) 聯(lián) 機(jī) 仿 真 調(diào) 試 排 除 故 障，修 改 程 序 固 化 程 序 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 獨(dú) 立 運(yùn) 行 研 制 完 成 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 12 和通過發(fā)射極電流 I的下述關(guān) BEV 系實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測： ln eBE sJkTUaqJ? 式中， k— 波爾茲常數(shù)； q— 電子電荷絕對值。 系統(tǒng)功能 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)的主要內(nèi)容（ 功能）如下： （ 1） 根據(jù)要求 設(shè)計(jì)時(shí)鐘并 顯示； （ 2） 自動(dòng)檢測 溫度 并顯示 ； （ 3） 用 LED顯示方式； （ 4） 溫度以℃為單位 ； 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 將集成溫度傳感器 AD590（ 0℃時(shí)為 ）因溫度變化，導(dǎo)致電流變化（ ℃），經(jīng) OPA轉(zhuǎn)換為電壓變化輸入 ADC0804，輸入電壓 Vin（ 0～ 5V之間）經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后，其值由 8751處理，最后將其顯示在 D4， D3， D2， D1共四個(gè)七段顯示器。在回顧了單片機(jī)發(fā)展歷史，分析了其分類和特點(diǎn)之后，重點(diǎn)介紹了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為下一步課題設(shè)計(jì)做了充分的準(zhǔn)備。 軟件的主要任務(wù)是定義系統(tǒng)功能，軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出程序結(jié)構(gòu)框圖及各功能的程序框圖，逐個(gè)編寫程序。 2） 應(yīng)用系統(tǒng)研制進(jìn)程 所謂應(yīng)用系統(tǒng)，就是利用單片機(jī)為某應(yīng)用目的而設(shè)計(jì)的單片機(jī)專用系統(tǒng)（在調(diào)試過程中通常稱為目標(biāo)系統(tǒng)）。無論是制作智能儀表還是研制工業(yè)控制系統(tǒng)都要對應(yīng)用對象的工作過程進(jìn)行深入調(diào)查和分析，了解課題的目的要求、信號(hào)的種類和數(shù)量、應(yīng)用的環(huán)境等等，要把課題最終的指標(biāo)明確下來。 綜合所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。例如，在工業(yè)測控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。 外部總線增加了 I C（ InterIntegrated Circuit）及 SPI（ Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、 I/O 口的 邏輯操作以及位處理功能。有的單片機(jī)為了提高速度和執(zhí)行效率，可是采用了 RISC 流水線和 DSP 的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能明顯優(yōu)于同類型微處理器，有的單片機(jī)片內(nèi)的 ROM 可達(dá) 64KB（式中的 ‘B’ 表示為字節(jié)），片內(nèi) RAM 可達(dá) 2KB，單片機(jī)的尋址已突破 64KB 的限制，八位和十六位單片機(jī)尋址可達(dá) 1MB和 16MB?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī) 稱為非總線型單片機(jī)。隨著 MCS – 51 系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競相使用 80C51 為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可 靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 單片機(jī) [1] 單片機(jī)是微機(jī)發(fā)展的一個(gè)分支 ,是為了適應(yīng)控制系統(tǒng)微型化、集成化的需要而生產(chǎn)和發(fā)展起來的。利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是 熱 電 偶。 (1) 繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)溫度檢測元件，如 :熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。在許多場合中的溫度檢測器有特殊要求，例如防爆、防硫 、 耐 磨等性能要求 。尤其是液化氣體的極低溫度檢測更為迫切，如 IOK 以 下 的溫度檢測是當(dāng)前重點(diǎn)研究課題。 (3)利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì)。 5℃ ，并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字鐘和溫度測量部分的通過鍵盤進(jìn)行 控制 。 將微處理器、存儲(chǔ)器、 I/O電路集成到一塊半導(dǎo)體芯片的技術(shù)再次推動(dòng)了這種嵌入式技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)是這種設(shè)計(jì)技術(shù)中的一個(gè)典 型代表。 關(guān)鍵詞 ： 溫度測量 多功能 智能化 單片機(jī) II Designe on Multifunctional Intellectual Temperature Measure Instrument Abstract： The thesis introduces automatical measurement of temperature， including temperature sensor， I/ O of singlechip microputer and application software， it can be divided into some parts： It introduces the development of temperature measurement and Temperature measuring一 measurement of molten steel39。本系統(tǒng) 的數(shù)學(xué)模型合理，測量方法容易實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)具有性能可靠、測溫準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉等特點(diǎn) ,并兼具線路簡捷、使用靈活、抗干擾性好、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ,可在工程實(shí)際中得到廣 泛應(yīng)用。 本 課題 主要為采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度采集與多功能數(shù)字鐘的制作。利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。 國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向 隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對溫度檢測技術(shù)的要求也愈來愈高，一般可以歸納以下幾方面。利用老的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場合、不同工況要求的新型 產(chǎn) 品 ，以滿足于用戶需要。 (6)標(biāo)定自動(dòng)化。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 3 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，目前的溫度檢測使用的溫度計(jì)種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法： (1) 利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì)。 (4) 利用熱輻射原理制成的高溫計(jì)。這就是 SCM 的誕生年代， “ 單機(jī)片 ” 一詞即由此而來。 ④ 指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。 1. 通用型 /專用型 這是按單片機(jī)適用范圍來 區(qū)分的。 單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用 1） 單片機(jī)的特點(diǎn) 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 5 （ 1） 有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、 I/O口的邏輯操作以及位處理功能。 (5) 集成度及可靠性高 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。由于它的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，技術(shù)要求各不相同，因此應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)可以是各種各樣的，但總體設(shè)計(jì)方法和研制步驟基本相同。軟 、硬件所承擔(dān)的任務(wù)明確之后，則可以分別設(shè)計(jì)出軟、硬件各自的功能及實(shí)現(xiàn)的方案。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、在線仿真調(diào)試、程序固化等幾個(gè)階段。 軟件和硬件聯(lián)調(diào)完成以后，反復(fù)運(yùn)行正常則可將用戶系統(tǒng)程序固化