【正文】 率，改善程序的可讀性和可移植性。報(bào)警電路如圖 311 所示。獨(dú)立按鍵式鍵盤用于在系統(tǒng)中所用的按鍵不多的情況，單個(gè)的按鍵電路與單片機(jī)的 I/O 口線直接連接。另外由于單片機(jī)的 I/O 口驅(qū)動(dòng)能力有限，本文采用三極管來驅(qū)動(dòng) LED 顯示。芯片是通過冷端補(bǔ)償?shù)姆椒▉硇Ｕ車鷾囟茸兓摹? MAX6675 芯片是 Maxim 公司推出的一種 K 型熱電偶專用 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部集成了信號(hào)調(diào)節(jié)放大器、冷端補(bǔ)償電路、 12位的 A/D 熱電偶轉(zhuǎn)換器、數(shù)字控制器、 SPI 串行接口與 SPI 有關(guān)的邏輯控制。 14 表 33 CD4051 連接狀態(tài)表 INH A B C 連接狀態(tài) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 均不接通 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 本文采用 MAX6675 芯片進(jìn)行對(duì) K 型熱電偶傳感器采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)的 線性校正、 放大、 冷端補(bǔ)償、 A/D 轉(zhuǎn)換處理。 CD4051 引腳見圖35。 K 型熱電偶是現(xiàn)在使用最廣泛的廉價(jià)熱電偶，其用量是最多的，幾乎是其它熱電偶使用之和。 11 Y112MC220PC320PX2X1V C CC11 0 u F / 2 5 V10KR1P 0 2V C CS0SWPBE A / V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P 3 7 / R D17P 3 6 / W R16P 3 2 / I N T 012P 3 3 / I N T 113P 3 4 / T 014P 3 5 / T 115P 1 0 / T 21P 1 1 / T 2 E X2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 5 ( M O S I )6P 1 6 ( M I S O )7P 1 7 ( S C K )8A D 0 / P 0 039A D 1 / P 0 138A D 2 / P 0 237A D 3 / P 0 336A D 4 / P 0 435A D 5 / P 0 534A D 6 / P 0 633A D 7 / P 0 732A 8 / P 2 021A 9 / P 2 122A 1 0 / P 2 223A 1 1 / P 2 324A 1 2 / P 2 425A 1 3 / P 2 526A 1 4 / P 2 627A 1 5 / P 2 728P S E N29A L E / P R O G30P 3 1 / T X D11P 3 0 / R X D10G N D20V C C40U1S T C 1 2 C 5 A 1 6 A DP 1 7P 3 4P 3 5P 3 6P 3 7P 1 0P 0 0P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6R S TP 0 1P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 0P 2 2P 2 5P 2 1P 2 3P 2 4 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 各端口分配表見表 31。 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 多路溫度巡檢系統(tǒng)是由硬件電路與軟件配合來共同完成其功能的，硬件主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、溫度檢測(cè)電路、多通道切換電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、顯示電路、按鍵電路、報(bào)警指示電路組成。 方案 2：蜂鳴報(bào)警 蜂鳴報(bào)警在目前的報(bào)警系統(tǒng)中運(yùn)用非常普遍，它的電路簡(jiǎn)單，人們可以通過對(duì)報(bào)警發(fā)出的聲音就可以很輕易的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。如果系統(tǒng)中所用的按鍵不多，就可以使用獨(dú)立式按鍵。只有當(dāng)“ INH” =0 時(shí)，才能選通某一通道，使開關(guān)接通。熱電偶的工作端（熱端）是將 A、 B 兩種導(dǎo)體焊接在一起，放在溫度為 t1 的被測(cè)介質(zhì)中。 測(cè)量其電路通常是不平衡電橋。 溫度傳感器的選擇 方案一：采用 PT100 熱電阻測(cè)溫 熱電阻是中 低溫 區(qū)經(jīng)常使用的一類溫度 檢測(cè)器 。 通過調(diào)試，系統(tǒng)各部分功能正常，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)計(jì)目的。 本文的研究的主要內(nèi)容 本文以工廠里的多路溫度巡檢系統(tǒng)為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)工廠室內(nèi)溫度進(jìn)行定時(shí)、實(shí)時(shí)的檢測(cè)與監(jiān)視。目前社會(huì)正致力于把單片機(jī)同傳感器集 成在一起，得到一種超小型、便宜的測(cè)量?jī)x器。 通過軟件的控制，智能化控制儀表能夠自動(dòng)完成它的所有工作過程。如光學(xué)溫度計(jì)的測(cè)量范圍是 300℃ ～ 3200℃，價(jià)格便宜，使用方便，但是它只能目測(cè)；另外熱電阻溫度計(jì)能夠測(cè)量到 － 200℃ ～ 700℃ ,精度高，可用于溫差或低溫測(cè)量，能夠指示遠(yuǎn)傳、報(bào)警、控制變送，但維護(hù)工作量大并且還不能記錄，也就是說你必須運(yùn)用熟練才能測(cè)準(zhǔn)，而且不能控制變送、遠(yuǎn)傳等。 2 系統(tǒng)來源及現(xiàn)狀 系統(tǒng)的來源 溫度是一個(gè)特別重要的物理參數(shù)，生活中任何物理、化學(xué)過程都與溫度緊密地聯(lián)系。這樣對(duì)供暖網(wǎng)不通點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量點(diǎn)就相當(dāng)分散。測(cè)量水平的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是密切相關(guān)的。單片機(jī)通過對(duì)數(shù)字信號(hào)處理，并在數(shù)碼管上顯示。將轉(zhuǎn)換后的采樣值送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理來確定其溫度值。測(cè)量技術(shù)反映一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平。就拿一個(gè)城市的集中供暖網(wǎng)的系統(tǒng)來說，它的系統(tǒng)大，覆蓋面廣。采用穩(wěn)壓電源來給位處理器進(jìn)行供電，這樣可以省去電池供電所帶來的如電壓不穩(wěn)定、作用時(shí)間不長(zhǎng)以及電壓的下降而影響整個(gè)系統(tǒng)的工作精度于穩(wěn)定性的問題。由于測(cè)溫的原理不同，不一樣的儀表在記錄與遠(yuǎn)傳等領(lǐng)域還是有很大的區(qū)別的。所有集成電路芯片都在朝全 CMOS、超大規(guī)?；姆较虬l(fā)展，所以用戶具有了更大的選擇范圍，這些儀器可以解決許多傳統(tǒng)儀器不易或不能處理的問題，并且還可以使儀表電路簡(jiǎn)化，降低儀表的成本，提高它的可靠性，并且加快了新型儀表的研發(fā)速度。傳感器現(xiàn)在大都是固態(tài)、小型、功能較多與集成化高。熱電偶具有精度高，性能穩(wěn)定，測(cè)量范圍廣及使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，一直是工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中廣泛使用的一種比較理想的測(cè)溫元件。 第五章詳細(xì)地介紹了系統(tǒng)軟硬件的調(diào)試過程，闡述了調(diào)試過程中所遇到的問題和解決問題的辦法。 綜上所述，由于 STC12C5A16AD 有著低功耗、超強(qiáng)抗干擾、速度快等優(yōu)點(diǎn)，選用第二種方案比較適合這次的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)槿€制接法能夠把連接導(dǎo)線電阻引起的 測(cè)量誤差 給消除掉。 熱電偶是根據(jù)熱電效應(yīng)進(jìn)行工作的，將兩種不同的導(dǎo)體 A 與導(dǎo)體 B 連接在一起，形成一個(gè)閉合回路，這樣就構(gòu)成感溫元件 ,當(dāng)導(dǎo)體 A 與導(dǎo)體 B的兩個(gè)端點(diǎn) 1 與 2 之間存 6 在著溫差時(shí)，它們之間就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，所以在閉合回路中會(huì)形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象就是熱電效應(yīng)。 多通道切換電路的選擇 方案一：采用多路開關(guān) CD4051 CD4051 相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開關(guān)， 其中“ INH”是禁止端，當(dāng) “ INH” =1 時(shí)，各通道均不接通。不過其采用的 I/O口是比較多的。 報(bào)警電路的選擇 方案 1：采用閃光報(bào)警 閃光報(bào)警時(shí)一個(gè)非?；镜膱?bào)警系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，工作方式就是人們只有看到報(bào)警發(fā)出的信號(hào)燈，才知道系統(tǒng)有故障，所以應(yīng)用范圍不是很廣。為下面硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 32所示。 12 V i n1GND2+ 5 V3U67 8 0 5 V C CC84 7 0 u F / 1 6 VC 1 04 7 0 u F / 1 6 VC91 0 4C 1 11 0 41234D1B R I D G E 112J P ?交流電壓 1 2 V V C CC 1 34 7 0 u F / 1 6 VC 1 54 7 0 u F / 1 6 VC 1 41 0 4C 1 61 0 4V i n2GND1 5 V3U77 9 0 5 圖 33 電源電路圖 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 K 型熱電偶傳感器進(jìn)行對(duì)遠(yuǎn)距離的 8 路溫度進(jìn)行檢測(cè)， K 型熱電偶傳感器的作用是將采集到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。本設(shè)計(jì)所用多路開關(guān)是兩個(gè)單八路模擬開關(guān) CD4051。輸入狀態(tài)和接通通道見 表 33。假如能夠把上面所提到的功能集成到一個(gè)集成芯片中，就是采用一個(gè)芯片來完成信號(hào)的放大、冷端補(bǔ)償、線性化校正以及數(shù)字化輸出功能，那么就能夠使熱電偶在單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)單化。 熱電偶的冷端補(bǔ)償 在將溫度電壓值轉(zhuǎn)換為相同的溫度值之前 ,MAX6675 需要對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償，冷端溫度就是 MAX6675 周圍的溫度同 0℃實(shí)際參考值之差。 顯示電路的設(shè)計(jì) 本文采用兩位一體的共陰數(shù)碼管顯示通道號(hào)，四位一體共陰數(shù)碼管顯示溫度信息，兩位 LED 是共陰極 的兩位動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管，其內(nèi)部有兩個(gè)共陰極數(shù)碼管，四位 LED 是共陰極的四位動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管，其內(nèi)部有四個(gè)共陰極數(shù)碼管，選擇動(dòng)態(tài)的顯示數(shù)碼管可以節(jié)省單片機(jī)的 I/O。 bcdefgdpbcdefgdp10 9 1 3 2 6 4 57 8D12 位數(shù)碼管Q5N P NR 1 04 . 7 KR 1 14 . 7 KP24Q6N P NR 1 24 . 7 KR 1 34 . 7 KP25P00P01P02P03P04P05P06P07 圖 38 通道顯示 abcdefgdpabcdefgdpbcdefgdpbcdefgdp351012471168912D24 位數(shù)碼管Q1N P NR24 . 7 KR34 . 7 KQ2N P NR44 . 7 KR54 . 7 KQ3N P NR64 . 7 KR74 . 7 KQ4N P NR84 . 7 KR94 . 7 KP20P21P22P23P00P02P03P04P05P06P07P01 圖 39 溫度顯示 按鍵電路的設(shè)計(jì) 常用的鍵盤分為獨(dú)立按鍵式鍵盤與行列掃描式鍵盤兩種。蜂鳴器可用 STC12C5A16AD 的 口線通過設(shè)置 PNP 的飽和截止驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲 ,應(yīng)當(dāng) I/O 口線發(fā)出具有一定的低電平信號(hào) ,即可使蜂 鳴器報(bào)警。 因?yàn)閰R編語言程序的可讀性與可移植性相對(duì)較差，使用匯編語言編寫程序周期長(zhǎng)，調(diào)試與排錯(cuò)也很難，為了使單片機(jī)應(yīng)用程序的效率得到提高，使程序的可讀性和可移植性得到改善，采用高級(jí)語言無疑是一種很好的選擇。 本設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)、顯示子程序的設(shè)計(jì)、按鍵子程序的設(shè)計(jì)、 A/D轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)、報(bào)警子程序的設(shè)計(jì)。 22 顯 示 端 口 初 始化設(shè) 置 變 量清 屏十 位 顯 示個(gè) 位 顯 示N單 片 機(jī) 控 制 段位 碼 輸 出單 片 機(jī) 控 制 段位 碼 輸 出YY開 始返 回 圖 42 通道號(hào)顯示子程序流程圖 顯 示 端 口 初 始化設(shè) 置 變 量清 屏千 位 顯 示百 位 顯 示十 位 顯 示個(gè) 位 顯 示單 片 機(jī) 控 制 輸 出帶 小 數(shù) 點(diǎn) 的 段 碼N單 片 機(jī) 控 制 段位 碼 輸 出單 片 機(jī) 控 制 段位 碼 輸 出單 片 機(jī) 控 制 段位 碼 輸 出單 片 機(jī) 控 制 段位 碼 輸 出帶 小 數(shù) 點(diǎn)NNYYYY單 片 機(jī) 控 制 輸 出帶 小 數(shù) 點(diǎn) 的 段 碼Y N開 始返 回 圖 43 溫度值顯示子程序流程圖 23 按鍵子程序的設(shè)計(jì) 按鍵是人機(jī)界面的主要器件，按鍵設(shè)計(jì)的好壞直接影響用戶使用的舒適度和方便性，本設(shè)計(jì)中共設(shè)置了 3個(gè)按鍵，按鍵要實(shí)現(xiàn)的功能如下： 巡檢 ； 定點(diǎn)； 報(bào)警 退出。 24 掃 描 按 鍵定 點(diǎn) 檢 測(cè)定 點(diǎn) 鍵 按 下Y顯 示 溫 度開 始返 回N 圖 45 定點(diǎn)鍵流程圖 當(dāng)按下退出鍵的時(shí)候，溫度巡檢儀會(huì)退出報(bào)警模式。流程圖如圖 48 所示 。將源文件：多路溫度巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì) .c進(jìn)行編譯， Keil 作為編譯的程序，當(dāng)編譯成功后可以用自帶的仿真功能仿真， Keil 編譯成功如圖 51