【正文】 對一般線性儀表來說，標度變換公式為： 式中：A0 為一次測量儀表的下限；Am 為一次測量儀表的上限；A X為實際測量值；N0 為儀表下限所對應的數(shù)字量；Nm 為儀表上限所對應的數(shù)字量；N X 為測量所得數(shù)字量。峰鳴音報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 MCS51 的 1 根口線經驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。本設計是利用 8031 的串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口。如圖 318:所示： 圖 318 數(shù)據(jù)存儲器的擴展EA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 108031D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 LE11U?74LS373GNDA010 A19A28 A37A46 A55A64 A73A825 A924A1021 A1123A122CS120 CS226 WE27OE22D0 11D1 12D2 13D3 15D4 16D5 17D6 18D7 19U?6264R?1Kvcc3. 2. 4 數(shù)據(jù)存儲器的掉電保護單片機系統(tǒng)內的 RAM 數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一旦丟失后果不堪設想，因此掉電保護是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電的瞬間系統(tǒng)能自動保護 RAM 中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，當電源恢復正常供電后能恢復到掉電前的工作狀態(tài)。但往往在系統(tǒng)的要求下片內 RAM 不能滿足要求，用戶只有選擇擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器，以進行存儲系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。在程序擴展中，我們選用的地址鎖存器是74LS373當三態(tài)門的 為低電平時，三態(tài)門處于導通狀態(tài)，允許 Q 端輸出，否則 為高電平，輸出為三態(tài)門斷開，輸出端對外電路呈高阻態(tài)，所以在這里 為低電平，這時當 G 端為高電平時，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當 G 由高電平下落為低電平時，輸入端 1D～8D 的數(shù)據(jù)鎖入 1Q～8Q 中。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。 根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。F0：F0 常不是由機器來指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù)程序的需要進行設置的，這個位一經確定就可通過軟件測試來決定用戶程序的流向。寄存器 B：進行乘除運算時，寄存器 B 有特定的用途，在乘時存放一個乘數(shù)以及積的最高位，A 中存放另一個乘數(shù)以及積的低位。0023H 單元：串行口中斷入口地址。3. 2. 2. 3 8031 程序存儲器MCS51 系列單片機的內部 ROM 是不同的，8051 有 4K 的 ROM，而 8751 則是4K 光可擦寫 EPROM，而我們所采用的 8031 則沒有片內的 ROM，但是無論那種型號的芯片都可以在片外擴展多達 64K 的片外程序存儲器，外部程序存儲器擴展的大小以滿足系統(tǒng)要求即可，或有特殊要求或為了以后升級方便采用大容量的片外程序存儲器。在掉電時，此引腳接備用電源 VDD，以保持 RAM 數(shù)據(jù)不丟失，當 BVCC 低于規(guī)定的值時，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內時，VPD 就向內部數(shù)據(jù)存儲器提供備用電源。并行 I/O 口：MCS51 有四個 8 位的并行 I/O 口，P0 ，P1，P2，P3，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。它由傳感器采集非電信號，從傳感器出來經過功率放大過程，使信號放大，再經過模/數(shù)轉換成為計算機能識別的數(shù)字信號，再送入計算機系統(tǒng)的相應端口?！? / 2 C L K 周期1 6 4 0 0 個時鐘脈沖周期1 8 個時鐘脈沖周期E O CD S 1D S 2D S 3D S 4( 最高位 ) 1 / 2 位 2 個時鐘脈沖周期最低位 圖 312 MC14433 選通脈沖時序圖BCD 碼輸出線Q0Q3： BCD 碼輸出線。 R1/C1： R1 與 C1 的公共端。VEE: 模擬部分的負電源端，接5V。MC14433 A/D 轉換器由于雙積分方法二次積分時間比較長，所以 A/D 轉換速度慢，但精度可以做得比較高；對周期信號變化的干擾信號積分為零，抗干擾性能也比較好。XCOM（3）：該引腳作為輸出時，則為公共輸出端；作為輸入時，則為輸入端。多路開關通常有 n 個模擬量輸入通道和一個公共的模擬輸入端，并通過地址線上不同的地址信號把 n 個通道中任一通道輸入的模擬信號輸出，實現(xiàn)有 n 線到一線的接通功能。二、濕度測量電路HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。下面 介紹 HS1100/HS1101 濕度傳感器及其應用。 圖 35 　AD590 應用電路三． 攝氏溫度測量電路如圖 35 所示，電位器 R2用于調整零點，R 4用于調整運放 LF355 的增益。T9 和 T11 的發(fā)射結面積比為 8：1，T10和 T11 的發(fā)射結面積相等。RR6 是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調整之用。其基本電路如圖 33 所示。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。3．1 信號采集3．1．1 溫度傳感器集成溫度傳感器 AD590 是美國模擬器件公司生產的集成兩端感溫電流源。 這種結構的模擬量通道特點為：（1） 對 ADC、S/H 要求高。而且還不具備在本設計系統(tǒng)中對溫度30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設計的濕度傳感器。然而，這種傳感器只限于一定范圍內使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質中使用穩(wěn)定性差。熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進行通風、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大?，F(xiàn)應用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。在工業(yè)中用于50～180℃測溫。AD590 的測量信號可遠傳百余米。方案二：采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器。2. 3 信號采集通道的選擇 在本設計系統(tǒng)中，溫度輸入信號為 8 路的模擬信號，這就需要多通道結構。（2） 處理速度慢。 一．主要特性AD590 是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流IT變化 1μA，相當于溫度變化 1K。圖 33 AD590 內部核心電路　　圖 33 是利用 ΔU BE特性的集成 PN 結傳感器的感溫部分核心電路。TT8，T10 為對稱的 Wilson 電路，用來提高阻抗?！　9 和 T11 的發(fā)射結電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻 R5 和 R6 上，因此可以寫出： ΔU BE＝（R 6－2 R 5）I／3　　R6 上只有 T9 的發(fā)射極電流，而 R5 上除了來自 T10 的發(fā)射極電流外，還有來自T11 的發(fā)射極電流，所以 R5 上的壓降是 R5 的 2／3。調整方法如下：在 0℃時調整 R2，使輸出 V0=0，然后在 100℃時調整 R4使 V0=100mV。一、特點不需校準的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應時間，專利設計的固態(tài)聚合物結構，由頂端接觸（HS1100）和側面接觸（HS1101）兩種封裝產品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。如何將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運方與租蓉組成的橋式振蕩電路中，所產生的正弦波電壓信號經整流、直流放大、再 A/D 轉換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集頻率輸出的 555 測量振蕩電路如圖 37 所示。反之，當模擬信號有公共輸出端輸入時 ，作為信號分離器，實現(xiàn)了 1 線到 n 線的分離功能。A、B、C（19）：地址引腳INH（6）：禁止輸入引腳。目前，國內外雙積分 A/D 轉換器集成電路芯片很多，大部分是用于數(shù)字測量儀器上。VAG： 模擬地端。CLKI、 CLKO ： 外界振蕩器時鐘調節(jié)電阻 Rc，Rc 一般取 470 K? 左右。其中 Q0 為最低位，Q3 為最高位。由于 8031 中無片內 ROM，且數(shù)據(jù)存儲器也不能滿足要求， ，經擴展 2762 和6264 來達到存儲器的要求，其結果通過顯示器來進行顯示輸出。串行口：它有一個全雙工的串行口，它可以實現(xiàn)計算機間或單片機同其它外設之間的通信，該并行口功能較強，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。ALE/PROG（30 引腳）當 8031 訪問外部存儲器時，包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，ALE9 地址鎖存允許 0 輸入的脈沖的下沿用于鎖存 16 位地址的低 8 位，在不訪問外部存儲器的時候，ALE 仍有兩個周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的 1/6，在訪問外存儲器的是候，在兩個周期中， ALE 只出現(xiàn)一次，ALE 斷可驅動8 個 LS TTL 負載，對于有片內 EPROM 的而言，在 EPROM 編程期間，此腳用于輸入編程脈沖 PROG。當外接程序存儲器的時候，單片機通過 P2 口和 P0 口輸出 16 位的地址，即可尋址的外部程序存儲器單元的地址，使用 ALE 作為低 8 位地址鎖存器信號，再由P0 口讀回指令的代碼，用 PSEN 非作為外部程序存儲器的選通信號。使用時常在這些入口外安放一條絕對跳轉指令，使程序跳轉到擁護安排的中斷處理程序的起始地址，或從 0000H 外執(zhí)行一跳轉指令，跳轉到用戶設計的初始程序入口。除法時， B 中存放除數(shù)及余數(shù)，而在 A 中存放被除數(shù)和商，其他情況可作為普通寄存器用。RS1，RS0 ：8031 有四個 8 位工作寄存器 R0～R7，用戶可以改變 RS1 和 RS0的狀態(tài)來決定 R0～R7 的物理地址。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。 根據(jù)實際操作的經驗，下面給出這兩種復位電路的電容、電阻參考值。當 2764 處于讀方式下 和 均為低電平有效。根據(jù)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的要求。3. 2. 5 系統(tǒng)時鐘的設計時鐘電路是用來產生 8031 單片機工作時所必須的時鐘信號，8031 本身就是一個復雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)，8031 在唯一的時鐘信號的控制下嚴格的按時序執(zhí)行指令進行工作 ，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。 當 8031 的串行口未作它用時，使用 8031 的串行口來外擴鍵盤/顯示器。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅動電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。000)(AmXX???主程