【正文】 然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點(diǎn)上相連。 (2) 零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)。 /INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出，低電平動(dòng)作。 ADC0804 所謂的 ADC0804 就是模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器，就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)輸入端可以是傳感器或轉(zhuǎn)換器的輸出，而 ADC 的數(shù)字信號(hào)提供給微處理器，因而的到廣泛的應(yīng)用。 7VT 、 8VT 的工作電流來自二極管接法的晶體管 10VT 。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M五檔，其中 M檔精度最高，在 55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。 本章中確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體方案，溫度檢測所用到的方法，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制方案。鍵盤部分提供掃描工作方式，可以和具有64個(gè)按鍵和傳感器的陣列相連。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?？刂瓶捎梦豢胤绞?，也可用 D/A轉(zhuǎn)換方式等。位數(shù)越多，精度越高，價(jià)格也越高，應(yīng)用時(shí)根據(jù)精度要求選用。速度慢，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低。測量放大器的輸入阻抗高，易于與各種信號(hào)源相匹配。這樣才能送到微機(jī) 進(jìn)行處理和運(yùn)算，然后顯示打印結(jié)果，或通過控制電路對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行控制。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 集成溫度傳感器按輸出信號(hào)可分為電壓型和電流型兩種，其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。其中包含了時(shí)鐘顯示電路。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 9 第 2 章 多功能 智能化 溫度測量儀 設(shè)計(jì) 課題主要內(nèi)容 在掌握《傳感器與傳感器技術(shù)》和《單片機(jī)原理與應(yīng)用》等教材內(nèi)容和教學(xué)要求的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外測溫狀況，研究分析 熱電偶的測溫原理、熱電偶的安裝使用方法以及熱電偶檢定 ，確定單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，制定多功能溫度測量儀器設(shè)計(jì)方案，確定硬件并寫出程序藍(lán)本。一般采用匯編語言編程較為適合。 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)和一般的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件所組成。 ② 進(jìn)行可行性論證，提出初步方案。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。 單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 2） 單片機(jī)的應(yīng)用 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 6 單片機(jī)的應(yīng)用范圍很廣，可以說覆蓋了所有領(lǐng)域。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次微型計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)另一個(gè)顯著特點(diǎn)是量大面廣，因此世界上個(gè)大公司提高單片機(jī)性能的同時(shí)，進(jìn)一步降低價(jià)格，性能 /價(jià)格之比是各公司競爭的主要策略 （ 2） 集成度高、體積小、有很高的可靠性。 3. 控制型 /家電型 這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。 （ 4）第四階段（ 1990— ）：微控制器的全面發(fā)展階段。 ① 完善的外部總線。嚴(yán)格的說，對(duì)單片機(jī)目前還沒有嚴(yán)格確切的定義。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛檢測元件之一。 (2) 加 強(qiáng)新原理、新材料、新工藝的開發(fā)。又如移動(dòng)物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫 、 火 焰溫度檢測等。 (2) 擴(kuò)大測溫對(duì)象。用此技術(shù)制成的溫度計(jì)大致可分成以下幾種 : 電 阻 測溫元件、導(dǎo)體測溫元件、陶瓷熱敏元件。 國內(nèi)外測溫技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì) 國內(nèi)外測溫技術(shù) 現(xiàn)狀 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，目前的溫度檢測使用的溫度計(jì)種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法。單片機(jī)適用于測量和控制領(lǐng)域，它以芯片形式嵌人到電子產(chǎn)品或系統(tǒng)中起到 “ 電腦 ” 作用，受到電子專業(yè)技術(shù)人員的青睞。s temperature， as the development direction of temperature measurement in the future； According to the practical demands, I design corresponding hardware system； The system can realize data acquisition， showing of temperature discuss the future of the instrument. The multifunctional intellectual temperature measure instrument introduced by the paper is the system of 8051 singlechip microputer and conventional measureing ponent 一 AD590. The mathematic model is appropriate， and measurement method is easy to be excuted. The electronic ponents used are anti 一 jamming， less zerodrift and less temperaturedrift. The instrument is convenient and applicabale， it is steady， reliable and so fit to use. At the same time, it has larger scope of measurement and it can be used in many kinds of object measured. It has intellectualized the process[4]. Keywords: Temperature Measurement, Multipurpose, Intelligentiztion, Singlechip Microputer 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 引言 溫度測量是現(xiàn)代檢測技術(shù)的重要組成部分 ,在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用。 多功能智能化溫度測量儀是以 8051 單片機(jī)系統(tǒng)和溫度檢測元件一 AD590 相結(jié)合的溫度測量系統(tǒng)。本文介紹的智能溫度檢測系統(tǒng) ,以智能化數(shù)字式溫度傳感器與 PIC 微處理器 有機(jī)結(jié)合 ,構(gòu)成了一種新型智能化溫度檢測系統(tǒng)。它的出現(xiàn)和發(fā)展，標(biāo)志著單片嵌入技術(shù)已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要發(fā)展方向。 (2)利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件。一種是全輻射高溫計(jì)，它的原理是物體吸收熱輻射后 ，視物體本身的性質(zhì)，能將它吸收、透過或反射。 (3) 發(fā)展新型產(chǎn)品。其最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、無度數(shù)誤差、分辨 率 高 、測量誤差小，因而有廣闊的銷售市場。新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判 斷 和 指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展。用此技術(shù)制成的溫度計(jì)大致可分成以下幾種 : 電 阻 測溫元件、導(dǎo)體測溫元件、陶瓷熱敏元件。MCS48 的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有 Motorola 、 Zilog 等，都取得了滿意的效果。 ③ 體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型 /專用型、總線型 /非總線型及工控型 /家電型。例如， 80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 （ 3） 控制功能強(qiáng)。許多單片機(jī)已可在 V 的電壓下運(yùn)行，有的已能在 V 或 V 下工作；功耗降至為 μA 級(jí)，一粒紐扣電池就可以長期使用。 (2)單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是械工業(yè)發(fā)展的方向。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量和控制。 單片機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) [10] 單 片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（開發(fā)）的最終目的是能把它應(yīng)用到實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)以及儀器儀表、家用電器、汽車制造、醫(yī)療器械等各個(gè)領(lǐng)域。 ③ 提出各分課題的設(shè)計(jì)方案。在系統(tǒng)的研制過程中，軟硬件的功能總是在不斷地調(diào)整，以便相互適應(yīng)，相互配合，以達(dá)到最佳性能價(jià)格比。軟件調(diào)試完成后再進(jìn)行軟、硬聯(lián)機(jī)調(diào)試直至最后生成可用的軟、硬件系統(tǒng)。 2 根據(jù)實(shí)際測量要求制定出一次儀表一傳感器的選擇、使用和安裝方案。各種溫度測量多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 10 方法各有自己的特點(diǎn)和各自的測量范圍，常用的測溫方法、類型及特點(diǎn)如表 所示。 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M五檔，其中 M檔精度最高，在 55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 選擇器件時(shí)應(yīng)考慮其性能是否滿足設(shè)計(jì)需求，是否具有良好的技術(shù)支 持和文檔支持，是否具有良好的性價(jià)比等，其核心是單片機(jī)的選型。若再要求記憶用戶的一些設(shè)置，還需要使用存儲(chǔ)器。它是一種高性能的放大器，常用于熱電偶、應(yīng)變電橋、流量計(jì)量、生需測 量現(xiàn)場 集成 溫度 傳感器 共射極放大器 多路開關(guān) 轉(zhuǎn)換 采樣保持 A/D 單片機(jī) 系統(tǒng) 顯示打印 控制 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 14 物測量以及其它有較大共模干擾下的本質(zhì)上是直流緩變的微弱差模信號(hào)放大。 3 逐次逼近式 A/D。其特點(diǎn)是價(jià)格較低、速度慢、軟件復(fù)雜。近年也有配置 CRT顯示器的。逐位輪流點(diǎn)亮各個(gè) LED，每一位停留 lms，在 1020ms之內(nèi)再一次點(diǎn)亮，重復(fù)不止，這樣，利用人的視覺暫留好像六位 LED同時(shí)點(diǎn)亮了。 8279的中斷請(qǐng)求信號(hào)線 IRQ經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器 74F04接至 8031外部中斷，這樣，可通過中斷方式對(duì)按鍵進(jìn)行處理 抗干擾措施 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往都是具有多種干擾源的現(xiàn)場，為提高系統(tǒng)的可靠性。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 17 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體原理框圖 系統(tǒng)總體原理框圖如圖 圖 系統(tǒng)總體原理框圖 信號(hào)輸入部分總體設(shè)計(jì) 信號(hào)輸入部分總體設(shè)計(jì)如圖 圖 信號(hào)輸入部分總體設(shè)計(jì) 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 18 信號(hào)輸入部分設(shè)計(jì) 集成溫度傳感器 [1] 常用的熱電傳感器有熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器等。 c、 AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。它除了與半導(dǎo)體熱敏 電阻一樣有體積小反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)外，還具有線形好、性能高、價(jià)格低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，雖然由于 PN 結(jié)受耐熱性能和特性范圍的限制，只能用來測 150℃以下的溫度，但在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。這就意味著 7VT 和 8VT 的總工作電流亦為 1I 。 ADC0804 的規(guī)格及引腳圖： 8位 CMOS 依次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器 三態(tài)鎖定輸出 存取時(shí)間： 135US 分辨率： 8位 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 21 轉(zhuǎn)換時(shí)間： 100US 總誤差：正負(fù) 1LBS 工作溫度： ADC0804LCN0～ 70℃ 引腳圖 如 圖 圖 ADC0804引腳圖 /CS：芯片選擇信號(hào) /RD：外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號(hào)。 VREF：輔助參考電壓。當(dāng)輸入電壓與 值相當(dāng)時(shí)，調(diào)整 端電壓值使輸出碼為 FEH 或 FFH。 74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的八 D鎖存器，將它的鎖存控制端 G直接與 8031的鎖存控制信號(hào)端 ALE相連，在 ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。 程序存儲(chǔ)器的作用是存放單片機(jī)的執(zhí)行程序，雖然現(xiàn)今的單片機(jī)具有片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器，但是，當(dāng)程序量超過單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)，將采用片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，通常采用 EPROM、 E2PROM、 Flash 存儲(chǔ)器等芯片。 27256 20 引腳 CE為片選信號(hào)輸入端，低電平有效。LED顯示 器，價(jià)格便宜，配置靈活，與單片機(jī)接口方便，因此本設(shè)計(jì)中采用的是 LED顯示器。在此瞬間，段選控制 I/0口輸出相應(yīng)字符段選碼 (字型碼 )，而位選則控制 I/0口在該顯示為送入選通電平 (因?yàn)?LED為共陰，故應(yīng)送低電平 )，以保證該位顯示相應(yīng)字符。因此，多位 LED顯示器接口電路需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出 8條段控線（含有小數(shù)點(diǎn)顯示）；另一個(gè)用于輸出位控線，位控線的數(shù)目等于顯示器的位數(shù)。 D)內(nèi)部無參考電壓源，須外接參考電壓源 。 WR2用于控制 D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間 :若 XFER和 WR2同時(shí)為低電平，則輸出跟隨輸入，否則鎖存數(shù)據(jù)。 第 4 章 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 本次設(shè)計(jì)用到 的是 8051。 單片機(jī)的復(fù)位方式有上點(diǎn)自動(dòng)復(fù)位和手工復(fù)位兩種。 LED顯 示器的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)非常重要的問題。 圖 一個(gè)共陰極接法的 4位時(shí)鐘型 LED 顯示器。 圖 所示為 74LS48 的管腳圖