【正文】 到 EPROM 中，插多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 8 入用戶樣機(jī)，用戶系統(tǒng)即可脫離開發(fā)系統(tǒng)獨(dú)立工作。 3 根據(jù)實(shí)際使用要求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的單片機(jī)硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、溫度值的實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)等。 測量方式 溫 度 計(jì) 或 傳 感 器 類 型 測量范圍/℃ 精度 /% 特 點(diǎn) 接 觸 式 熱膨脹式 水 銀 50～ 650 ～ 1 簡單方便，易損壞（水銀污染） 雙 金 屬 0～ 300 ～ 1 結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠 壓 力 液 體 30～ 600 1 耐振 ，堅(jiān)固，價(jià)格低廉 氣 體 20～ 350 熱電偶 鉑銠 — 鉑 0～ 1600 ～ 種類多，適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)方便，應(yīng)用廣泛。它的主要特性如下： （ 1）流過器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： Ir/T=1mA/K 式中： Ir— 流過器件（ AD590）的電流，單位為 mA； T— 熱力學(xué)溫度，單位為 K。 ℃。在大多情況下，理應(yīng)選擇性價(jià)比高的單片機(jī)及其它器件，但在某些特殊場合，當(dāng)性能成為決定因素時(shí)，應(yīng)以性能優(yōu)先原則選擇所需的單片機(jī)或其它器件。本系統(tǒng)采用一片 DALLAS公司生產(chǎn)的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS13 02和兩片 Intel公司的 E2PR OM2 864芯片。本設(shè)計(jì)中選用了 AD521，它是美國 AD公司生產(chǎn)的第二代單片集成精密儀表放大器。速度高。 2 硬件轉(zhuǎn)換方式 —— 直接用 A/D器件，其特點(diǎn)是速度快、價(jià)格高、硬件簡單。 LCD和CRT器可進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)，但接口比較復(fù)雜，成本也較高 。在此儀器的設(shè)計(jì)中， LED顯示器的顯示方式采用的是動(dòng)態(tài)顯示方式?？垢蓴_措施在硬件電路設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。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和通過發(fā)射極電流 I的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測： ln eBE sJkTUaqJ? （ ） 式中， k— 波爾茲常數(shù)； q— 電子電荷絕對(duì)值。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。 其工作原理如下： AD590 屬于電流型集成溫度傳感器，電流型集成溫度傳感器是一個(gè)輸出電流與溫度多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 19 成比例的電流源，由于電流很容易變成電壓，因此這種傳感器應(yīng)用十分方便。因 8VT 的發(fā)射區(qū)面積為 3VT 管的一半，則流過 8VT 的集電極電流（ VT6 管電流）為 I/2，顯然流過 7VT 管的集電極電流亦為 I/2。 /RD 為 HI時(shí)， DB0DB7 處理高阻抗 ， /RD 為 HO時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會(huì)輸出。 DB0～ DB7： 8 位數(shù)字輸出。 (3) 參考電壓的調(diào)節(jié) 在使用 A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，為保證其轉(zhuǎn)換精度，要求輸入電壓滿量程使用。由 8031單片機(jī)時(shí)序分析可知，有效地址信號(hào)是在 ALE(地址鎖存允許 )信號(hào)變高的同時(shí)出現(xiàn)的，并在 ALE由高變低時(shí)，將出現(xiàn)在 PO口的地址信號(hào)鎖存到外部地址鎖存器中，直到下一次 ALE變高時(shí)，地址才發(fā)生變化。 EPROM 是一種用紫外線光照擦除的只讀存儲(chǔ)器，通過專用編程器將程序固化在芯片中，可反復(fù)多次擦除及編程。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址同外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器一樣，由 P2口提供高 8位地址， PO口為分時(shí)提供低 8位地址和 8為雙向數(shù)據(jù)總線。 顯示器顯示接口按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式，動(dòng)態(tài)顯示的掃描可由單片機(jī)軟件或?qū)ｉT的硬件完成；按 CPU向顯示器接口傳送數(shù)據(jù)的方式則可分成并行傳送和串行傳送兩中顯示數(shù)據(jù)傳送方式；按顯示器接口是否帶譯碼器可分成譯碼和非譯碼兩種顯示數(shù)據(jù)方式。如此輪流，使每位分時(shí)顯示該 位應(yīng)顯示字符。 圖 使用 8255作 LED顯示器動(dòng)態(tài)顯示的接口電路 D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U?8 25 57 4L S 2 447 4L S 2 44abfcgde1234567abcdefg8dpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpS E G 68 路反相驅(qū)動(dòng)6 路反相驅(qū)動(dòng)多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 26 模擬信號(hào)輸出部分設(shè)計(jì) 信號(hào)輸出部分總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理之后，獲得被測對(duì)象的溫度值，但在有些時(shí)候需要控制被控對(duì)象的溫度，因此，要由單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，進(jìn)行系統(tǒng)控制。 E)為電流輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓輸出時(shí)，需外加轉(zhuǎn)換 電路； F)有 5根控制線 。 WRI和R f b9CS1W R 12A G N D3D I 34D I 25D I 16D I 07V R E F8D G N D10V cc20Io ut 211Io ut 112D I 713D I 614D I 515D I 4 16X F E R17W R 218IL E19D A C 08 32多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 27 麗厄的脈沖寬度要求不小于 ，并不需要同時(shí)輸出，因此采用單緩沖方式接口。該單片機(jī)在以上報(bào)告中已重點(diǎn)說明，在此就不做過多說了。只要 VCC上升時(shí)間不超過 1ms，它們都能很好地工作。顯示電路由 LED顯示器、段驅(qū)動(dòng)電路和位驅(qū)動(dòng)電路組成。其中管腳 a、 b、 c、 d、 e、f、 g 為 4 位 LED 各段的公共引出端； D D D D4 分別是每一位的共陰極輸出端；dp 是小數(shù)點(diǎn)引出端。即在輸入端輸入要顯示字形的 BCD 碼，在輸出端就可以得到具有一定驅(qū)動(dòng)能力的 7段顯示字形碼。用“：”前的 2 位顯示“小時(shí)”的十位和個(gè)位，用“：”后的 2 位顯示“分”的十位和個(gè)位。顯示器、鍵盤電路就是用來完成人機(jī)對(duì)話活動(dòng)的人機(jī)通道。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為 2個(gè)機(jī)器周 期以上。在該電路連接中，放大器輸出端直接反饋到 Rfb，其產(chǎn)生的模擬輸出電壓是單極性的。若上述條件有一個(gè)不滿足，則鎖存數(shù)據(jù)。 C)低功耗， 200mW。除了要給顯示器提 供段（字形代碼）的輸入之外，還有對(duì)顯示器選擇位的控制，這就是通常所說的段控和位控。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點(diǎn)亮各位 LED，記載每一瞬間只使某一位顯示字符。 LCD和CRT顯示器可進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)，但接口比較復(fù)雜，成本也較高 。這 15 根地址線分別與 8051的 PO口和 連接，當(dāng) 8031 發(fā)出巧位地址信息時(shí)，可分別選中 27256 片內(nèi) 32K字節(jié)存儲(chǔ)器中任一單元。此時(shí)設(shè)計(jì)的外多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 24 部程序存儲(chǔ)器必須從 0000H 地址開始。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 23 1 A 121 A 241 A 361 A 482 A 1112 A 2132 A 3152 A 4171 Y 1181 Y 2161 Y 3141 Y 4122 Y 192 Y 272 Y 352 Y 431G12G19U27 4L S 2 44E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 05 1123U 4A A7 4A L S 32123U 4B A7 4A L S 32D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819C L K11C L R1U?7 4L S 2 73L E D 1L E DL E D 2L E DL E D 3L E DL E D 4L E DL E D 5L E DL E D 6L E DL E D 7L E DS1S W S P S TS2S W S P S TS3S W S P S TS4S W S P S TS5S W S P S TS6S W S P S TS7S W S P S TS8S W S P S TR1R E S 2R2R E S 2R3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2R6R E S 2R7R E S 2R8R E S 2R9R E S 2R 10R E S 2R 11R E S 2R 12R E S 2R 13R E S 2R 14R E S 2R 15R E S 2R 16R E S 2L E D 8L E DV C C 圖 單片機(jī)與 I/O接口原理圖 地址鎖存器 由于 8051單片機(jī)的 PO口是分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線，因此在進(jìn)行程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，必須用地址鎖存器將地址信號(hào)從地址 /數(shù)據(jù)總線中分離開來。滿刻度調(diào)整時(shí)，先給輸入端加入電壓 ，使?jié)M刻度所對(duì)應(yīng)的電壓值是 ，其中是輸入電壓的最大值， 是輸入電壓的最小值。 AGND DGND：模擬信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)的接地。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在 CPU數(shù)據(jù)總線上，無須附加邏輯接口電路。 10VT 與 11VT 的幾何尺寸相同， VT11 的集電極電流數(shù)值上等于 10VT 的集電極電流。 集成溫度傳感器是利用晶體管 PN 結(jié)的電流和電壓特性與溫度的關(guān)系，把敏感元件、放大電路和補(bǔ)償電路等部分集化，并把它們裝封在同一殼體里的一種一體化溫度檢測元件。 b、 AD590 的測溫范圍為 55℃～ +150℃。此外還考慮到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所遇到的干擾和消除干擾的方式，為系統(tǒng) 進(jìn)一步 的設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備。顯示部分為發(fā)光二極管、熒光管及其它顯示器提 供了按掃描方式工作的顯示接口，它為顯示器提供多路復(fù)用信號(hào)可顯示多達(dá) 16位的字符或數(shù)字由于顯示所需電流比 8279輸出的電流要大，所以在顯示器前端用 7407驅(qū)動(dòng)器對(duì) 8279的輸出電流進(jìn)行放大。如此輪流，使每位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符。液晶顯示器 LCD (Liquid Crystal Display)。轉(zhuǎn)換方式可分為兩種： 1 軟件轉(zhuǎn)換方式 —— 用 A/D器件加上軟件實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換。精度高，速度慢，能消除干擾和電源噪聲。它的共模抑制比大，適用于在大的共模電壓背景下對(duì)微小差模信號(hào)的放大。 圖 單片機(jī)用于測量控制系統(tǒng)原理示意圖 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì) 在許多的單片機(jī)系統(tǒng)中，通常進(jìn)行一些與時(shí)間有關(guān)的控制，這就需要使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 （ 5）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（