【正文】 廉價的 A/D。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 13 在微機(jī)控制系統(tǒng)中，工業(yè)生產(chǎn)過程的被測控參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成份、速度等都是連續(xù)變化的量，習(xí)慣上稱為模擬量，而計(jì)算機(jī)所需要的則是離散的數(shù)字量。 （ 3） AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。 5 介紹本儀器的優(yōu)點(diǎn)及不足，并對未來的發(fā)展提出了展望。硬件設(shè)計(jì)主要包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器芯片的選擇和設(shè)計(jì)； I/O 電路、 A/D、 D/A 及有關(guān)外圍電路的設(shè)計(jì)；系統(tǒng)地址譯碼電路、總線驅(qū)動器等的設(shè)計(jì)等。對一般的應(yīng)用系統(tǒng)，大都要經(jīng)歷如下步驟： ① 提出問題，了解現(xiàn)場，明確指標(biāo)。 (3) 單片機(jī)在實(shí)時控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時控制系統(tǒng)中。 單片機(jī)是電子計(jì)算機(jī)這個龐大家族中的一個特殊品種，體積雖小，但 “ 五臟俱全 ” ，它非常適用于專門的控制用途。 2. 總線型 /非總線型 這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的。 Intel 公司在 MCS48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列 MCS51。 (2) 利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件。 (4) 適應(yīng) 特殊環(huán)境的測溫。 熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)，因此廣泛作為溫度 傳感器的敏感元件。微處理器的出現(xiàn)，推動了微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，同時也引起了電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域的探到變革 — 電子技術(shù)專業(yè)人員，使之可以把微處理器部件像其他集成電路一樣嵌入到電子系統(tǒng)中，使電子系統(tǒng)具有可編程序的智能化特點(diǎn)，開辟了計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的廣闊大地。實(shí)際儀器采用抗干擾、低零漂、低溫漂的電子元件，性能穩(wěn)定。突出民用產(chǎn)品的低成本多動能的特點(diǎn)。 (1) 擴(kuò)展檢測范圍。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、自動地標(biāo)定溫度檢測器。熱輻射高溫計(jì)通常分為兩種 :一種是單色輻射高 溫 計(jì) ，一般稱光學(xué) 高溫計(jì) 。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 4 （ 3）第三階段（ 19821990）： 8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。 單片機(jī)的這種高性能，低價格是它最顯著的一個特點(diǎn)。 單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高 了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。 (5) 單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 自從單片機(jī)誕生以后，它就步 入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。 ④ 完成總體設(shè)計(jì)，完成各分課題的任務(wù)，組成計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。詳細(xì)的開發(fā)過程可以參閱有關(guān)的資料。需注意寄生熱電勢及動圈式儀表電阻對測量結(jié)果的影響 其 他 20～ 1100 ～ 熱電阻 鉑 260～ 600 ～ 精度及靈敏度均較好，需注意環(huán)境溫度的影響 鎳 150～ 300 ～ 銅 0～ 180 ～ 熱敏電阻 50～ 350 ～ 體積小，響應(yīng)快，靈敏度高，線性差，需注意環(huán)境溫度影響 非接觸式 輻射溫度計(jì) 800～ 3500 1 非接觸測量，不干擾被測量度場，輻射率影響小，應(yīng)用簡便 光高溫度計(jì) 700～ 3000 1 熱探測器 200～ 2021 1 非接觸測溫，不干擾被測溫度場，響應(yīng)快，測溫范圍大，適于測量溫度分布，易受外界干擾，標(biāo)定困難 熱敏電阻探測器 50～ 3200 1 光子探測器 0～ 3500 1 其 他 示溫涂料 碘化銀，二碘化貢，氯化鐵，液晶等 35～ 2021 1 測溫范圍大，經(jīng)濟(jì)方便，特別適于大面積連 續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)零件上的測量，精度低，人為誤差大 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 11 表 常用的測溫方法、類型及特點(diǎn) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程 [14] 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程如圖所示。 AD590 測量熱力學(xué)溫 度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場合。 DS 13 02 是一個實(shí)時時鐘芯片，附加 31字節(jié)靜態(tài) RAM，可通過簡單的串行總線與單片機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于 31天時可自動調(diào)整，包括閏年，有效期至 2100年。 4 并行轉(zhuǎn)換 A/D。LED顯示器，價格便宜，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。 根據(jù)干擾源引入的途徑，抗干擾措施可以從以下方面考慮。 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被損壞。由圖 2可寫出： 9 1 6 11B E B EU I R U?? （ ） 又因 19 9lnBE SIkTU qI? （ ） 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 20 111 11lnBE SIkTU qI? （ ） 式中 9BEU （ 11BEU ） —— 分別為 9VT （ 11VT ）管發(fā)射結(jié)電壓降； k、 q—— 常數(shù)； T—— 絕對溫度； 9SI （ 11SI ）管發(fā)射結(jié)反向飽和電流。 多功能智能化溫度測量儀設(shè)計(jì) 22 VCC：電源供應(yīng)以及作為參考電壓。 程序存儲器 程序存儲器的擴(kuò)展包括三組總線的連接及地址譯碼等。由 8031的 RD (P3 .7 )和 WR ()信號控制，而片外程序存儲器 EPROM的輸出允許端 ( OE)由讀選通信號 PSEN控制即使 與片外數(shù)據(jù)存儲器 RAM的讀和寫 EPROM共處一地址空間，但由于控制信號即使用的數(shù)據(jù)傳輸指令不同，故不會發(fā)生總線沖突 鍵盤和顯示的設(shè)計(jì) 鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。逐位輪流點(diǎn)亮各個 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同時點(diǎn)亮了。 圖 DAC0832的管腳功能 CS : 片選線，當(dāng)其為低電平時，本片被選中工作 。 時鐘與復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)工作的時間基準(zhǔn)是有時鐘電路提供的。由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動 LED顯示器，必須采用專用的驅(qū)動電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能夠正常工作。該類芯片具有鎖存、譯碼、驅(qū)動的功能。這包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果等。其電源電壓范圍為 13士 18V，輸入電壓范圍為 0一土14V。 B)只需在滿量程下調(diào)整其線性度 。由于所有 8位段選線皆由一個 I/0口控制，因此，在每一瞬間， 8位 LED會顯示相同的字符。 27256 是 32K 8 位 EPROM 器件，它有 15 根地址線 A14AO輸入，能區(qū)分 15位二進(jìn)制地址信息 215=32768 種狀態(tài)，即存在 32768 個存儲單元。 單片機(jī)及其擴(kuò)展 I/O 的設(shè)計(jì) 采用 TTL 電路擴(kuò)展 I/O 口是一種最常見的微機(jī) I/O 擴(kuò)展手段。 VIN VIN+：差動模擬電壓輸入，輸入單端正電壓時， VIN接地：而差動輸入時，直接加 VIN， VIN+。 9 1 6 11199111 8110 1 6661 10lnln3 ln 85381 10 /B E B EBESBESU I R UIkTUqIIkTU VTqIkI k RqRk A K VT?????? ? ? ??? 圖 簡化的電流型集成 溫度傳感器的基本原理圖 由于 1VT 和 3VT 的等效發(fā)射區(qū)個數(shù)都是 2，基極又連在一起，因此，它們的集電極電流都是 I。它的主要特性如下： a、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。能自動消除抖動以及對 n鍵同時按下采取保護(hù)。 圖 A/D轉(zhuǎn)換與 51單片機(jī)的接口 顯示器及鍵盤的設(shè)計(jì) [7] 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器 LED (Light Emitting Diode)。 2 雙積分式 A/D。單片機(jī)控制的一般模式如圖 。 （ 4）輸出電阻為 710M?。該溫度測量儀可以實(shí)現(xiàn)溫度的測量，數(shù)據(jù)的顯示、儲存以及日歷時間 的顯示。也可采用高級語言編程。分析所接受任務(wù)的技術(shù)關(guān)鍵，論證能否用計(jì)算機(jī)來解決，有沒有別的途徑，用計(jì)算機(jī)合算與否，用什么計(jì)算機(jī)等等。 (4) 單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。 （ 4） 低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 MCS51設(shè)置了經(jīng)典的 8 位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括 8位數(shù)據(jù)總線、 16 位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 熱 電 偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點(diǎn)， 因 此 廣泛作為溫度傳感器的敏感元件。 (5) 顯示數(shù)字化。 (4)利用熱輻射原理制成的高溫計(jì)。單片機(jī)以其體積小、可靠性高、功能的專門化為特點(diǎn)。 I 多功能智能化溫度測量儀 設(shè)計(jì) 摘要： 本文主要介紹了溫度的自動測量，包括溫度傳感器、單片機(jī)接口及其應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，大體分為以下幾大部分 ： 介紹了國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)和特種測溫一鋼水溫度檢測的發(fā)展現(xiàn)狀，并且分析了溫度檢測技術(shù)的未來發(fā)展方向；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、 數(shù)據(jù)處理、溫度值的在線顯示以及時鐘電路的時間顯示；簡略介紹了該儀表的軟件部分；對該溫度儀表的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。沿著與適用微處理器不同的方向發(fā)展。熱輻射高溫計(jì)通常分為兩種 :一種是單色輻 射高溫計(jì) ，一般稱光學(xué)高溫計(jì) 。溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。 (3) 利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì)。 ② CPU 外圍功能單元的集中管理模式。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。 單片機(jī)大量應(yīng)用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類產(chǎn)品，低電壓和低功耗的特性尤為重要。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。如果可行，應(yīng)對接受的課題提出初步方案，劃分軟、硬件各分課題的任務(wù)。 軟件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行在線仿真調(diào)試，也即查找程序中的錯誤。 溫度檢測的主要方法 溫度檢測方法一般可以分為兩大類，即接觸測量法和非接觸測量法。 （ 5）精度高。 圖 單片機(jī)用于測量控制系統(tǒng)原理示意圖 時鐘電路設(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)行一些與時間有關(guān)的控制，這就需要使用實(shí)時時鐘。精度高，速度慢，能消除干擾和電源噪聲。液晶顯示器 LCD (Liquid Crystal Display)。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)動器對 8279的輸出電流進(jìn)行放大。 b、 AD590 的測溫范圍為 55℃～ +150℃。 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。 AGND DGND：模擬信號以及數(shù)字信號的接地。 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