【正文】 而當(dāng)熱敏電阻與接入電路即與兩個(gè)接觸螺絲的接觸面積 發(fā)生變化時(shí)阻值也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，比如當(dāng)其發(fā)生側(cè)移的時(shí)候接觸面變的很小阻值會(huì)瞬間變得很大。 測量結(jié)果與分析 由于接入電路的的穩(wěn)定性缺陷，手動(dòng)控溫導(dǎo)致測試過程的準(zhǔn)確性很難控制，而且其變化速率太快直接讀數(shù)記錄很不現(xiàn)實(shí)，所以只能將測試過程的整個(gè)數(shù)值變化過程都錄下來了，然后回去再視頻中等時(shí)間間隔的暫停取數(shù)。 定時(shí)器在程序中結(jié)尾的時(shí)候重裝了一下，其在系統(tǒng)中的作用是為ADC0809 提供時(shí)鐘脈沖同時(shí)還為 ALE 端口提供一個(gè)定時(shí)的脈沖，在一定的時(shí)間頻率下鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入端口，錄入模擬量信號。i) { for(j=0。 改為 if(EOC == 1){OE = 1。 ② 顯示部分每次顯示完有一個(gè)延時(shí)程序的部分。 但是這種方案是要求改程序的，因?yàn)槎丝诎l(fā)生了變化。 實(shí)物完成及實(shí)物調(diào)試 在仿真成功之后，著手完成真正的實(shí)物制作，我采用的是網(wǎng)孔電路板焊接器件，按照電路圖排版。 做的改成顯示電壓值的方式是利用電壓與電阻的關(guān)系，待顯示電阻的值Rx=（ 5V） R0/V。 dispbuf[2]=temp/100%10。誤差在允許范圍內(nèi)。 調(diào)試過程中的問題及解決方案 本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是 Proteus 軟件，而程序方面，采用的是匯編語言，用 Keil 軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。這些功能是： （ 1）原理布圖 （ 2） PCB 自動(dòng)或人工布線 （ 3） SPICE 電路 仿真 革命性的特點(diǎn) （ 1）互動(dòng)的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。 顯示子程序 顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí) 現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示，在采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得數(shù)碼管顯示的比較均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率，當(dāng)掃描頻率在 70Hz 左右時(shí)，能夠產(chǎn)生比較好的顯示效果，一般可以采用間隔 10ms 對數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次，每一位數(shù)碼管顯示時(shí)間為1ms。 因?yàn)橹挥幸宦份斎胄盘枺蕦⑴c A/D 轉(zhuǎn)換連接的單片機(jī)的 、 、 在程 序中均設(shè)為 0。 A/D 轉(zhuǎn)換 子 程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序用來控制對輸入的模塊電壓信號的采集測量，進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元。 初始化中 TMOD 設(shè)置為 0x10，轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的為 00010000，對應(yīng)定時(shí)器的工作方式寄存器可以知道，設(shè)定的模式為，定時(shí)器 1 工作在方式 1 圖 32 工作方式寄存器 TMOD GATE：門控位 GATE=0 時(shí)，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或者 TR1 為 1，就可以啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； GATE=1 時(shí)，要同時(shí)滿足以下要求，才能啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作（一般不使用） ① 用軟件使 TR1 或 TR0 為 1， ② 同時(shí)外部中斷（ INT0/1）引腳（ ， ）也為高電平 M1M0；工作方式設(shè)置位。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言從匯編語言過渡到高級語言 C 已經(jīng)成為時(shí)代的潮流。 圖 216 分壓電路圖 圖中的滑動(dòng)變阻器相當(dāng)于變化的電阻，與已知電阻 R0 串聯(lián)在地與 5V 正電壓之間，構(gòu)成分壓電路。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 數(shù)碼管的譯碼方式 表 23 共陰極字段碼表 顯示字符 共陰極字段碼 0 3FH 1 06H 2 5BH 3 4FH 4 66H 5 6DH 6 7DH 7 07H 8 7FH 9 6FH 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的字段碼的方式，對于 LED 數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種 [8]。 共陰極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。七段數(shù)碼 管 由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段，其中 7 個(gè)長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用單片機(jī) 內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個(gè)晶振和 2 個(gè)電容即可，如圖 210 所示。 MCS51 單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST[11],采用施密特觸發(fā)輸入。 /EA： 片外 存儲器訪問選擇線，可以控制 89C51 使用片內(nèi) ROM 或使用片外 ROM， 當(dāng) /EA=1 的時(shí)候 ，允許使用片內(nèi) ROM, 當(dāng) /EA=0 的時(shí)候 ，只使用片外 ROM。這 8 個(gè)引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是 89C51 不帶外存儲器， P0 口可以為通用 I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)單通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測量儀 11 可以得到鎖存，不需要外 接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是 89C51 帶片外存儲器， 在 CPU 訪問片外存儲器時(shí)先傳送片外存儲器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對片外存儲器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已經(jīng)存入鎖存器，這個(gè)信號可做終端申請。 （ 2） 8 路模擬通道選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn) 從 8 路輸入模擬量中選擇一路送給后面的比較器進(jìn)行比較。 REF+、 REF： 參考電壓輸入量，給電阻階梯網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。 ADC0808 外部各引腳功能 ADC0808 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳圖如圖 3 所示。 （ 4） 模擬輸入電壓范圍 0 +5V，不需外部零點(diǎn)和滿刻 度調(diào)整。 硬件電路的設(shè)計(jì)框圖如下所示 ： 圖 24 數(shù)字電壓表硬件設(shè)計(jì)框圖 電壓表 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 A/D 轉(zhuǎn)換器概述 現(xiàn)實(shí)世界的物理量都是模擬量，能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D 轉(zhuǎn)換器）， A/D 轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照各種 A/D 芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為逐次逼近型，雙重積分型 、電壓頻率轉(zhuǎn)換 型 等。至于顯示規(guī)格，我是以千歐為單位顯示的，而且 顯示 的變化范圍是 0到 10 千歐，所以數(shù)碼管采用的是四位一體的，可以顯示三位小數(shù)。所以采取的方式便是，借助相關(guān)電路的設(shè)計(jì)及對電壓的測量經(jīng)過相應(yīng)的算法計(jì)算出電阻值并讓其在數(shù)碼管顯示。本論文中用的熱敏電阻為 BaTiO3 半導(dǎo)瓷， BaTiO3 半導(dǎo)瓷是一種典型的鐵電材料，是 PTC 電阻。同時(shí)半導(dǎo)體式傳感器的應(yīng)用很多，像我們身邊的瓦斯煙霧檢測儀、室內(nèi)溫度檢測儀 、 CO 探測報(bào)警器等都是對半導(dǎo)體式傳感器的應(yīng)用。本論文所研究的系統(tǒng)中便使用的AT89 系列的芯片 [3]。 這決定了它在智能儀器的設(shè)計(jì)中 很 長時(shí)期還會(huì)獲得形式多樣、特點(diǎn)不同的廣泛應(yīng)用。 and the digital tube demonstration module acplish the display of data。 PTC（正溫度系數(shù)熱敏電阻） 熱敏材料 的 性能主要由三大特性表征，其中電阻 溫度特性 是 熱敏材料最基本的特性，是 衡量其 性能的最佳尺度， 所以 對熱敏電阻的阻溫特性測試 也就 尤為重要。 利用本系統(tǒng)對 PTC 熱敏電阻，在其加熱的情況下進(jìn)行電阻測量，可以得到 隨溫度變化的測量值。單片機(jī)的出現(xiàn)，對于科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都產(chǎn)生了巨大影響，同樣引起儀器儀表結(jié)構(gòu)的根本性變革。 ATMEL 公司是美國 20 世紀(jì)80 年代中期成立并發(fā)展起來的半導(dǎo)體公司。并且在越來越多的領(lǐng)域被廣泛使用。 PTCR[5]是英文 Positive Temperature Coefficient Resistance 的縮寫 ,意思是正的電阻溫度系數(shù)，也常用來泛指具有正溫度系數(shù)的現(xiàn)象和材料。 正是由于半導(dǎo)體傳感器件的所測環(huán)境變量的終端體現(xiàn)很多都是通過電阻變化來判斷的，所以電阻測量儀器是很必要的，這便是本論 文中動(dòng)態(tài)電阻測量儀系統(tǒng)研究的意義所在。 所以同樣的，在本系統(tǒng)中如果要 測電阻，就需要借助電壓表測出的已知電阻的電壓值，計(jì)算出待測電阻的阻值。 ② 數(shù)據(jù)處理模塊選擇 AT89C51 單片機(jī)為核心控制器件 [8]來完成。 單通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測量儀 7 圖 25 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理圖 ADC0808 主要特性 ： （ 1） 8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版本，功能基本相同。 EOC： EOC 為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 信號 輸出線，該線上高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入三態(tài)輸出鎖存器，轉(zhuǎn)換期間一直是低電平。 單通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測量儀 9 ADC0808 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0808 由一個(gè)八路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 AT89C51 的 性能 [8]： 與 MCS51 成品指令系統(tǒng)完全兼容； 4KB 可編程閃速存儲器；壽命： 1000 次寫 /擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年；全靜態(tài)工作： 024MHz；三級程序存儲器鎖定； 128*8B 內(nèi)部 RAM； 32 個(gè)可編程 I/O 口線 ； 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 5 個(gè)中斷源；可編程串行 UART 通道；片內(nèi)震蕩器和掉電模式。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0 口的第二功能使用，在訪問外部存儲器時(shí)， 89C51 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀 /寫數(shù)據(jù)。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4KB 的 Flash 閃速存儲器， 128B 內(nèi)部RAM， 32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)， AT89C51 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 圖 29 單片機(jī)復(fù)位電路 時(shí)鐘發(fā)生電路 單片機(jī)中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格單通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測量儀 13 按時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。 LED 由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 其 在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 圖 213 共陽極數(shù)碼管內(nèi)部電路 而四位數(shù)碼管 即相當(dāng)于四個(gè)一位的數(shù)碼管段選并聯(lián)而陰極（共陰數(shù)碼管）或陽極（共陽數(shù)碼管），則分別作為位選端。 數(shù)碼管與單片機(jī)接口設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管 ，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片 [13]，使之產(chǎn)生足夠大的電流， 數(shù)碼管 才能正常工作 。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)， 盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 PS：最初電路的接法不是這樣的，最開始數(shù)碼管是接在單片機(jī)的 P1 口， A/D 的輸出接在單片機(jī)的 P0 口，在后面的測試環(huán)節(jié)改成這樣，即最終的電路圖。 本論文中 所有程序的編譯均 采用德國 Keil Software 公司開發(fā)的 Keil C51 編譯器 [14]。 單通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測量儀 21 圖 33 中斷允許 IE 每一位都需要用程序置 1 或 清 0。當(dāng) ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。需要等待。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。Proteus 軟件可以對基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真，用 戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來單通道動(dòng)態(tài)數(shù)字電阻測量儀 24 對設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。程序便下入仿真圖芯片中。 解決方案：在原有算法 v=getdata**5000。算法 getdata**5000 是將二進(jìn)制數(shù)乘 變成可以和后面數(shù)值進(jìn)行計(jì)算的形式。 temp=Rx。 找到 亮度不夠的原因是 單片機(jī)的 P1 口輸出電壓偏低，不足以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，即數(shù)碼管缺少相 關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路。 ② 只要刷新速度高于 20 次 /秒，就沒問題 ， 保證頻率了，如何掃描不均勻的話也可能會(huì)閃爍 。OE=1。 第二部分： 在每個(gè)顯示模塊后面都調(diào)用了一個(gè)延時(shí)函數(shù) delay(10)， void Delay(unsigned int i) { unsigned int j。 第三部分：定時(shí)器的初值設(shè)定，在程序初始化的時(shí)候?qū)Χ〞r(shí)器的初值設(shè)定為 200ms。 在實(shí)際的操作過程中，我程序是一部分一部分改的上面的是在很多次的試驗(yàn)之后，反復(fù)的改程序，用開發(fā)板下載，再到實(shí)際電路試驗(yàn)。 系統(tǒng)存在的不足 但是系統(tǒng)本身是有缺陷的，由于本系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的測電阻系統(tǒng)，所以在完成過程中將工作重點(diǎn)都放在了測電阻系統(tǒng)上，所以我們的熱敏電阻接入系統(tǒng)就比較簡單，存在一些不可避免的實(shí)際問題，像接觸不良，固定不穩(wěn)。上述的