【正文】 RT RRTVVV ???? ????? ? 2239。 K：開爾文溫度 B： NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。 PTC 熱敏電阻的制造材料是以BaTiO3 或 SrTiO3 或 PbTiO3 為主要成分的燒結(jié)體，并摻入微量的 Nb、 Ta、 Bi、 Sb、 Y、La 等氧化物進(jìn)行原子價(jià)控制而使之半導(dǎo)體化，常將這種半導(dǎo)體化的 BaTiO3 等材料簡稱為半導(dǎo)（體）瓷；同時(shí)還添加增大其正電阻溫度系數(shù)的 Mn、 Fe、 Cu、 Cr 氧化物，采用一般陶瓷工藝成形、高溫?zé)Y(jié)而使鈦酸鉑等及其固溶體半導(dǎo)化，從而得到正溫度特性的熱敏電阻材料。 ④ 器件多不易于模塊調(diào)試和出錯(cuò)檢查。此信號送人單片機(jī)系統(tǒng)，將最后的測量結(jié)果送入 L E D 數(shù)字顯示模塊顯示溫度數(shù)據(jù)。 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 圖 24 放置元件在編輯窗口 ③ 添加仿真程序如圖 214，元件放置好，按照原理圖開始連接。 ③ 提供軟件調(diào)試功能。 本課題 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：本課題主要實(shí)現(xiàn)對多點(diǎn)溫度進(jìn)行測量并同時(shí)準(zhǔn)確顯示?；趩纹瑱C(jī)檢測溫度的傳感元件也不斷更新如： DALLAS公司生產(chǎn)的一種新型溫度傳感器 DS18B20，其優(yōu)點(diǎn)集溫度測量、 A/D 轉(zhuǎn)換于一體，極大的簡化了整體電路，使得系統(tǒng)更加小型化、低功耗。特別是當(dāng)前用 CMOS 工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)，能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴(kuò)大了 單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) I 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 隨著社會(huì)進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越重視溫度因素，許多產(chǎn)品對溫 度 范圍要求嚴(yán)格，而目前市場上存在的溫度檢測儀器 普遍 都是單點(diǎn)測量，同時(shí)有溫度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時(shí)做出決定。而現(xiàn)在的單片機(jī)在數(shù)據(jù)采集上也有了很多的應(yīng)用。 NS 公司生產(chǎn)的 LM35，是電壓型集成溫度傳感器的典型代表。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī) STC89C52 控制，要能夠接收傳感器的數(shù)據(jù)并顯示出來，從鍵盤輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 命令，選擇執(zhí)行相應(yīng)的程序，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng) LED 顯示溫度。在硬件仿真系統(tǒng)中具 有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Kevil C51 uVision2 等軟件。連接并檢查無誤后，選擇單片機(jī)編程軟件所生成的 HEX 文件添加到仿真軟件里，操作如圖 25，在單片機(jī)上右擊鼠標(biāo)，點(diǎn)擊 “編輯屬性 ”。通過按鍵設(shè)定溫度控 制范圍。 方案二主要是解決方案一所存在的問題。 PTC 熱敏電阻一般用于電冰箱壓縮機(jī)起動(dòng)電路、彩色顯像管消磁電路、電動(dòng)機(jī)過流過熱保護(hù)電路、限流電路及恒溫控制電路等 [10]。 Exp： 以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e = … ）。222 (44) 若 ,2 RRRT ?? 則： VRRRRV ????? 242 (45) 當(dāng) RR? =5% 時(shí)，誤差 2V? =%. 差分放 大電路的電壓增益 VA 為： ?????? ????? 6 54721 0 21 RRRRVV VA V (46) 若 21 RR? , tRR?3 ( tR 是 RT 為 0度值 )， V=5v。 1℃ ,儀用放大器的輸入端采用同相放大器 ,輸入阻抗高 ,可以忽略內(nèi)阻的影響 ,其輸出端采用差分輸出 ,抑制共模信號 ,使得前向通路輸出更穩(wěn)定。 雙積分型 AD 轉(zhuǎn)換器若與逐次逼近型 AD 轉(zhuǎn)換器相比較，因有積分器的存在，積分器的輸出只對輸入信號的平均值有所響應(yīng)，所以，它突出優(yōu)點(diǎn)是工作性能比較穩(wěn)定且抗干擾能力強(qiáng) ， 由于逐次漸進(jìn)式 A/D 轉(zhuǎn)換器 的轉(zhuǎn)換時(shí)間多數(shù)在 10μs~100μs，而雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器多數(shù)在 10ms 至數(shù)百毫秒之間，所以雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間要多。 ⑤ OE(Pin9):允許輸出信號。 ① ADC0809 的模擬通道的地址線連接 。 ②外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ，作為控制端，低 3 位控制報(bào)警器和燈， 為中斷入口， — 可上下調(diào)節(jié)溫度限值。晶體和電容決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為 1 微秒。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 47(a)所示。所以 8255A 是最佳選擇。 PA0～ PA7：端口 A 的輸入輸出線 。 從譯碼驅(qū)動(dòng)方式看 , LED 顯示驅(qū)動(dòng)電路有并行譯碼方式、 串行譯碼方式、 專用譯碼驅(qū)動(dòng)。 方案二如圖 411 所示，采用 BCD 數(shù)碼管 8255A 的 PB、 PC 口各控制兩個(gè)數(shù)碼管。 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 412 報(bào)警電路 按鍵控制電路的設(shè)計(jì) 方案論證與選擇 方案一：矩陣式鍵盤 圖 413 矩陣式鍵盤基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 方案二：獨(dú)立式鍵盤 圖 414 獨(dú)立式鍵盤 鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤，編碼鍵盤適用于 PC 機(jī)，以上方案為適用于單片機(jī)的非編碼鍵盤，有獨(dú)立式和矩陣式兩種如圖 413 和圖 414 所示。溫度異常時(shí)，紅色 LED 顯示“ AA”或“ BB”代表溫度低于下限值或高于上限值。然后調(diào)用各個(gè)子程序完成溫度的檢測和顯示。所以達(dá)到所要求的時(shí)間還要對以上的方法進(jìn)行一定次數(shù)的循環(huán)。 中 斷 開 始保 護(hù) 現(xiàn) 場置 緩 沖 區(qū) 首 地 址 ， 置 通 道數(shù) ， 置 初 始 通 道 號B C D 轉(zhuǎn) 換顯 示 溫 度 和 通 道 號 ，延 時(shí) 1 S通 道 號 = 8鍵 盤 掃 描緩 沖 區(qū) 地 址 加 一 ， 通 道號 加 一鍵 盤 是 否 按 下是 否 推 出 中 斷恢 復(fù) 現(xiàn) 場退 出 中 斷是 否否是否是 圖 57 外部中斷選擇查看子程序流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 求平均值子程序和 BCD 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 顯示完 8 路溫度只是對 8 路溫度有了直觀的了解。 ② 設(shè)定測溫電橋的電壓為 5 伏， ??? KRR 1021 , 3R 的值等于熱敏電阻 TR 溫度為零的值。 調(diào)試步驟： （ 1） 編輯原理圖 ， 運(yùn)行仿真。 ④ 分析各引腳的電平。具體操作：首先記錄 8 路溫度的值，經(jīng)過計(jì)算保留兩位小數(shù)和單片機(jī)得出的平均值比較是否相同。 圖 610 溫度限值調(diào)節(jié)超出范圍 確定范圍后，每個(gè)通道的溫度都進(jìn)行重新的判斷，如圖 611，顯示當(dāng)前通道 3 的溫度低于設(shè)定的范圍 40℃ ～ 80℃ 。低溫報(bào)警如圖 613 所示： 圖 611 實(shí)時(shí) 溫度低于限定溫度范圍基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 如圖 612，顯示當(dāng)前通道 7 的溫度高于設(shè)定的范圍 40℃ ～ 80℃ 。 圖 67 第三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 圖 68 第四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 （ 5）對外部中斷進(jìn)行調(diào)試。點(diǎn)擊 Proteus 運(yùn)行時(shí) 8255A 的 I/O 口都為低電平， LED 顯示均為 0，說明 8255A 與單片連接正確，且ADC0809 的 EOC 顯示為高電平， START 為高電平， ADC0809 等待轉(zhuǎn)換， ADC0809 與單片機(jī)連線正確。 ② 編輯單片機(jī)屬性。 （ 2） 調(diào)節(jié) 6R ,確定 6R 的值 ① 設(shè)定好基本參數(shù)后，使 TR 阻值為最大，即溫度為 0 時(shí)，查看電壓表是否顯示為 0，如圖 62：電壓表顯示為 0 滿足設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)難以完成復(fù)雜的數(shù)據(jù) 分析，暫對 8 路溫度求平均值，如圖 58。 設(shè) 定 循 環(huán) 次 數(shù)開 始定 時(shí) 器 T 0 / T 1 初 始 化定 時(shí) 開 始 ， 等 待定 時(shí) 是 否 結(jié) 束循 環(huán) 是 否 結(jié) 束否否循 環(huán) 次 數(shù) 減 一是返 回是 圖 54 定時(shí)器流程圖 圖 55 指令循環(huán)流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 外部中斷調(diào)節(jié)溫度限值子程序流程圖 外部中斷 0 是對溫 度上下限值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)外部中斷響應(yīng)，轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序開始對外部鍵盤進(jìn)行掃描。如圖 51： 開 始數(shù) 據(jù) 初 始 化調(diào) 用 定 時(shí) 子 程序調(diào) 用 溫 度 采 集子 程 序正 常 溫 度 及 通道 顯 示判 斷 溫 度 范 圍報(bào) 警 程 序溫 度 異 常 通 道顯 示是否否 圖 51 主程序流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 溫度檢測子程序流程圖 溫度檢測子程序如圖 52 所示，首先要將指針指向 8255A 的 A 口， ADCO809 的啟動(dòng)采用 口產(chǎn)生一個(gè)正脈沖信號，脈沖的上升沿將內(nèi)部的寄存器全部清零，在其下降沿開始轉(zhuǎn)換。按鍵電路可以設(shè)置溫度的控制范圍，進(jìn)入調(diào)節(jié)時(shí)溫度的上限值用紅色 LED 顯示，溫度的下限值用藍(lán)色 LED 顯示。矩陣鍵盤占用 I/O 口少，且按鍵多滿足電路多功能要求。 采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O 口，精簡電路也比較簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且早顯示位數(shù)較多時(shí)， CPU 要依次掃描，占用 CPU 較多的時(shí)間。所以要選擇哪一種方式要切合實(shí)際生產(chǎn)生活的需要。 PC0～ PC7：端口 C 的輸入輸出線 。 RESET：復(fù)位信號，輸入高電平有效。 按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 47(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 47(c)所示 [2]：基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵 電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 47 復(fù)位電路 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖 47（ b） 上電復(fù)位方式。 STC898C51 單片機(jī)在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為 6MHZ 的石英晶體，而12MHZ 頻率的晶體主要是在高速串行通信情況下才使用，在這里使用的是 6MHZ 石英晶體。 ， 與 8255A 的地址線 A0、 A1相連控制 選擇 A、 B、 C 口。 ③控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ③ ADC0809 的結(jié)束信號接 ④ ADC0809 的輸出允許信號可以接在單片機(jī) 上也可直接接高電平。OE為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換。 ADC0809 是 TI 公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè) 8 位的逼近型的ADC 部分，并提供一個(gè) 8 通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 A/D 轉(zhuǎn)化電路的設(shè)計(jì) 方案論證 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為 8 位、 10 位、 12 位和 16 位等。該測溫系統(tǒng)工作原理除前段從熱敏電阻取壓方式和 A/D 轉(zhuǎn)換器獲取的基準(zhǔn)電壓方式不同，其他工作的原理相同 [1]。 根據(jù)市場所供應(yīng)的熱敏電阻選用 LT502/3470A， ?? KR 525 , KB 3470? 工作溫度 50℃ ~125℃、穩(wěn)定性好、良好的耐熱循環(huán)能力、精確度達(dá)177。該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進(jìn)行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負(fù)溫度系數(shù)（ NTC）的熱敏電阻．其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化．現(xiàn)在還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系 NTC 熱敏電阻材料． NTC 熱敏電阻一般用于各種電子產(chǎn)品中作微功率測量、溫度檢測、溫度補(bǔ)償、溫度控制等。同時(shí)預(yù)留單片機(jī)的 I/O 口，可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，方案二也是存在缺點(diǎn)的，如果系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能太簡單，就存在浪費(fèi) I/O 資源。單片機(jī)指針轉(zhuǎn)向 A 口將數(shù)字量送入單片機(jī)片內(nèi) RAM。其結(jié)果如圖 27 所示，顯示通道 3 的溫度為 11℃ 。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大，篇幅有限本文主要介紹基本的操作。 具體設(shè)計(jì)要求：