【正文】 uction Set Computer)結(jié)構(gòu)的微控制器通常有 50 到 110 條多字節(jié)多周期的指令。它率先推出采用精簡指令集計算機 RISC(Reduced Instruction Set Computer)、哈佛 （ Harvard） 雙總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)的高性能價格比的 8位嵌入式控制器 （ Embedded Controller)。 方案三：采用 RS232C 接口。這相當(dāng)于兩個單端驅(qū)動器，輸入同一信號時，其中一個驅(qū)動器的輸出永遠(yuǎn) 是另一個驅(qū)動器的反向信號。 2) 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。 微處理器方案 方案一：主機采用以 89C51系列單片機為核心的微控制器完成對無線發(fā)射接收模塊的控制，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集。其系 統(tǒng)原理框圖如下所示： 圖 1 溫度測量部分原理框圖 圖 2 溫度處理部分原理框圖 傳感器方案 溫度傳感器的種類很多，選擇的空間就很廣闊，可以使 用熱電偶，熱電阻等測溫 元件，也可以選用集成溫度傳感器。在國家有關(guān)政策的引導(dǎo)下，目前，全國各地正在進(jìn)行供熱分戶改造，未來幾年內(nèi)，國家將逐步實行按甩熱量分戶計量收費，屆時將會催生一個非常龐大 的實時在線供熱表市場。其微型化主要基于以下發(fā)展趨勢：尺寸上的縮微和性質(zhì)上的增強性；各要素的集成化和用途上的多樣化；功能上的系統(tǒng)化、智能化和結(jié)構(gòu)上的復(fù)合性。 2．?dāng)?shù)據(jù)融合理論 數(shù)據(jù)融合是集成智能傳感器理論的重要領(lǐng)域，也是各國研究的熱點，數(shù)據(jù)融合技術(shù)，簡言之，即對多個傳感器或多源信息進(jìn)行綜合處理，從而得到更為準(zhǔn)確、可靠的結(jié)論。如果我國把集成智能傳感器的研制和生產(chǎn)作為半導(dǎo)體工藝的主要發(fā)展方向之一，就可以在現(xiàn)有的集成電路工藝和微機械加工的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上另辟蹊徑，使集成智能傳感器的研制與生產(chǎn)具有一定功能模塊化能力，為傳 感器產(chǎn)業(yè)的集成化智能化發(fā)展積累新的技術(shù)經(jīng)驗，并拓展應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性，使其成為未來傳感器發(fā)展的主流。PTR4000 在測量點接受傳感器的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)以無線方式傳輸出去，接收部分通過接受模塊（ PTR4000）接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)字濾波，同時將接收到的數(shù)據(jù)以異步串行通信方式傳給上位機。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝 意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 集成化智能傳感器的優(yōu)點使它成為目前傳感器研究的熱點和傳感器發(fā)展的主要方向，必將主宰下個世紀(jì)的傳感器市場。 在以單片機為核心 的控制硬件電路設(shè)計上，采用及篩選低功耗的電子元件與集成電路，進(jìn)行低功 耗線路設(shè)計和線路板優(yōu)化；在軟件控制上采用降低功耗的休眠技術(shù)及采樣周期優(yōu)化，以期達(dá)到最大限度地降低計量儀表功耗，延長電池壽命。 集成智能傳感器采用微機械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用硅作為基 本材料來制作敏感元件、信號調(diào)制電路， 以及微處理器單元，并把它們集成在一塊芯陜西廣播電視大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 2 片上。近年來，不少學(xué)者又將遺傳算法、小波分析技術(shù)、虛擬技術(shù)引入數(shù)據(jù)融合技術(shù)中。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 本設(shè)計中的無線溫度傳感器是測量回水溫度的部件，以解決目前國內(nèi)外熱量表生產(chǎn)單位普遍采用的有線采集回水溫度帶來的施工安裝不便及可靠性低這一突出的共性問題。這種器件在被測溫度一定時，相當(dāng)于一個恒 USART 12C 溫度傳感器 I/O 12C 發(fā)射模塊 接收模塊 上位機 陜西廣播電視大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 5 流源。本方案的主要優(yōu)點： ①速度快，執(zhí)行速度達(dá)到 20MIPS，幾乎所有的指令可以在 50ns 的單周期內(nèi)完成， 如此高的性能非常適合實時數(shù)據(jù)采集。 基于低功耗的設(shè)計要求，本設(shè)計中采用， PIC 系列單片機作為中央處理單元。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)允許最多并聯(lián) 32臺驅(qū)動器和 32 臺接收器。 本設(shè)計中采用 RS232C 接口進(jìn)行異步通訊即可滿足要求。該公司推出了三個不同層次系列、幾十種產(chǎn)品來滿足不同的產(chǎn)品設(shè)計需要，這三個系列微控制器的每一種型號的芯片都含有片內(nèi)程序存儲器，而且它們的指令系統(tǒng)向上兼容，用戶可以根據(jù)需要選擇具有各種不同外圍接口功能、不同封裝形式和不同電壓范圍的芯片；該公司還可以提供完整的可兼容的開發(fā)工具套 件和世界范圍的現(xiàn)場應(yīng)用支持，所以這個系列的微控制器在市場上極具強勁的競爭力，在全球都可以看到 PIC 微控制器從辦公自動化設(shè)備、消耗電子產(chǎn)品、電訊通信、智能儀器儀表、到汽車電子、金融電子、工業(yè)控制等不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。在相同情況上， PIC 微控制器所需要的編碼比一般要少一半，其指令的高效率又可使編碼開發(fā)時間節(jié)約 30％。 傳統(tǒng)的馮 馮 .諾依曼結(jié)構(gòu) 哈佛結(jié)構(gòu) 圖 3 兩種不同結(jié)構(gòu)的示意圖 3．兩級指令流水線結(jié)構(gòu) PIC 系列微控制器的取指和執(zhí)行采用指令流水線結(jié)構(gòu) (見圖 4)，當(dāng)一條指令被執(zhí)行時允許下一條指令同時被取出，使得在每個時鐘周期可以獲得最高效率。 2 實 時執(zhí)行 對時間要求苛刻的應(yīng)用，例如電機控制、高速 I/O 或串行數(shù)據(jù)位 流 操作等 ， PIC系列微控制器可以提供一種新的低成本的解決方案。低電流特性應(yīng)用于長壽命電池供電的系統(tǒng)是很理想的。 數(shù)據(jù)輸入線允許有 25mA 的倒灌電流，可以直接驅(qū)動 LED。有固定的中斷開銷時間， 同步中斷是 3 個周期 (Tcy)。帶 8位 A／ D轉(zhuǎn)換輸入 同步串行 I2C／ SPI 總線操作 內(nèi)置自振式 (RC 振蕩 )看門狗 管腳說明 圖 6 PICl6F74 的管腳圖 表 1 管腳功能 引腳名 I／ O特性 電平 功能 OSCI／ CLKIN 輸入 COMS 振蕩輸入腳 OSC2/CLKOUT 輸出 震蕩輸出腳 陜西廣播電視大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 13 MCLR 輸入 斯密特輸入 復(fù)位輸入腳，低電平有效 RAO/ANO RA1/AN1 RA2/AN2 RA3/AN3/VREF RA4/TOCK1 RA5/AN4/SS I/O I/O I/O I/O I/O I/O TTL TTL TTL TTL 斯密特輸入 TTL PORTA 數(shù)字 I/O 口，雙向可編程，并可做 A/D輸入 A/D 輸入通道 0 A/D輸入通道 1 A/D輸入通道 2 A/D輸入通道 3 可作為 TMRO 外部時鐘輸入 亦可作 A/D 輸入通道 4，或同步串行口的從屬器選擇輸入 RBO/INT RB1 RB2 RB3 RB4 RB5 RB6 RB7 I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O TTL/斯密特 TTL TTL TTL TTL TTL TTL TTL PORTB 口，雙向可編程，弱上位，外部中斷輸入 具有電平變化中斷功能 具有電平變化中斷功能 具有電平變化中斷功能 具有電平變化中斷功能 RCO/T10SI/T1CK1 RC1/T10ST/CCP2 RC2/CCP1 RC3/SCK/SCL I/O I/O I/O I/O 斯密特輸入 斯密特輸入 斯密特輸入 斯密特輸入 PORTC 口，雙向可編程 亦可作為 TIMER1 震蕩輸入、 TIMER1 的時鐘輸入 亦可作為 TIMER1 震蕩輸入、 CCP2 輸入輸出 亦可作為 CCP1 輸入輸出 亦可作為同步串行通訊時鐘 RC4/SDI/SDA RC5/SD0 RC6/TX/CK RC7/RX/DT I/O I/O I/O I/O 斯密特輸入 斯密特輸入 斯密特輸入 斯密特輸入 亦可作為 SPI通訊之?dāng)?shù)據(jù)輸入線或 I2C數(shù)據(jù)線 亦可作為 SPI通訊之?dāng)?shù)據(jù)輸出 亦可作為異步發(fā)送線或 SCI 同步傳輸?shù)臅r鐘線 亦可作為異步發(fā)送線或 SCI 同步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線 RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7 I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL PORTD 口，雙向可編程 ，亦可作為并行口，作為并行口是 TTL 輸入，作為一般 I/O 口時為斯密特輸入 REO/RD/AN5 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 I/O I/O I/O 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL 斯密特 /TTL PORTE 口，雙向可編程，亦可作為并行樓的控制線或 A/D 輸入 RD:并行口讀信號線或 A/D 輸入通道 5 WR:并行口寫信號線或 A/D 輸入通道 6 CS:并行口片選線或 /D輸入通道 7 VSS 地 VDD 電源 NC 未用 工作寄存器 一、 中斷控制寄存器 INTCON GIE PEIE TOIE INTE RBIE TOIF INTF RBIF 陜西廣播電視大學(xué)機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 14 RBIF： PORTB 口中斷標(biāo)志位，需由軟件清零 1=RB7： 4有電平變化、 0=RB7： 4無電平變化 INTF：外部 INF 中斷標(biāo)志位，需由軟件清零 1=INT 腳上有中斷觸發(fā)信號 0=INT 腳上無中斷觸發(fā)信號 TOIF： TIMERO 溢出中斷位，需由軟件清零 1=TIMERO 溢出中斷 0=TIHERO 未發(fā)生溢出 RBIE： PORTB 中斷使能位 1=使能 PORTB 中斷 0=屏蔽 PORTB 中斷 INTE：中斷使能位 l=使能 INT 中斷 0=屏蔽 INT 中斷 TOIE： TIMERO 中斷使能位 1=使能 TIMERO 中斷 0=屏蔽 TIMERO 中斷 PEIE：外設(shè)中斷使能位 1=使能所有未屏蔽的外設(shè)中斷 0=屏蔽所有外設(shè)中斷 GIE：中斷總使能位 1=使能所有未屏蔽中斷 0=屏蔽所有中斷 二、 數(shù)據(jù)存儲器的組織結(jié)構(gòu) 由于數(shù)據(jù)存儲器被集成在片內(nèi)，可以直接用內(nèi)部總線傳送信息，所以它們都是以寄存器方式工 作和尋址。這個寄存器用于提供當(dāng)前 ALU 指令操作結(jié)果所引起的算術(shù)狀態(tài)、復(fù)位狀態(tài)和適當(dāng)程序存儲器大于 512 個字時的頁面地址預(yù)選等變化的信息位。 (4)PD(D3)(Power Down)低功耗標(biāo)志位 芯片上電后或執(zhí)行 CLRWDT 指令后，該位被置 l；當(dāng)執(zhí)行 SLEEP 指令后，該位被清 零。 選擇寄存器 OPTION —— —— TOCS TOSE PSA PS2 PS PSO 其中各位意見如下： (1)PS PS PS0(D D D0)(Perscaler)預(yù)分頻位 PS2 PS1 PS0 TMRO 分辨率 WDT 分辨率 PS2 PS1 PS0 TMRO 分辨率 WDT 分辨率 0 0 0 1:2 1:1 1 0 0 1:32 1:16 0 0 1 1:4 1:2 1 0 1 1:64 1:32 0 1 0 1:8 1:4 1 1 0 1:128 1:64