【正文】 為 100 度時(shí)，調(diào)節(jié) R6 查看電壓表顯示是否為 5 伏。當(dāng)有按鍵按下，延時(shí)一段時(shí)間去抖動(dòng)后執(zhí)行相應(yīng)程序。每個(gè)通道的溫度可通過(guò)按鍵進(jìn)行單獨(dú)查看。所以動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)質(zhì)是以犧牲 CPU 時(shí)間來(lái)?yè)Q取硬件的較少。 8255A 與單片機(jī)連接 單片機(jī)的 P0 口連接 8255A 的 D0～ D7。 擴(kuò)展 I/O 接口芯片 單片機(jī)有 4 個(gè)并行 I/O 口，但在實(shí)際的使用中單片機(jī)的 I/O 口不能完全滿足設(shè)計(jì)要求，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)鎖存器或觸發(fā)器擴(kuò)展 I/O 口，也可以使用專(zhuān)門(mén)為單片機(jī)開(kāi)發(fā)的 I/O接口芯片，如 8255A， 8155 等。 控制 8255A 芯片選擇和 ADC0809 的啟動(dòng)和數(shù)據(jù)鎖存。 ⑤ 由于 ADC0809 無(wú)片內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)時(shí)可由單片機(jī)的 ALE 信號(hào)經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后獲得。 對(duì)于該八路通道輸入信號(hào)，八位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其精度為： 8 %2? ? 輸入為 0~5V 時(shí)，分辨率為： 85 0 .0 1 9 61122FsN Vv ???? 其中： Fsv —A/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程值 N —ADC 的二進(jìn)制位數(shù) 量化誤差為： A D D A ～ A D D CA L E / S T A R T E O C O E D 0 ～ D 7地 址鎖 存啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 上述 ADC0809 誤差和分辨率滿足多點(diǎn)溫度測(cè)量的設(shè)計(jì)要求。 圖 42 恒流式測(cè)溫系統(tǒng)框圖 NTC 熱敏電阻輸出電壓 V? 為： RTIV ??? (48) 經(jīng)放大器輸出的電壓 0V 為： VARTIV ???0 (49) 取樣電阻的輸出電壓 refV 為： IRVref ? (410) A/D 轉(zhuǎn)換器輸 出數(shù)字量 Code 公式為： ? ?REFn VA INC ode /2 ?? (411) AIN 為輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器電壓的模擬量。所以選用 NTC 熱敏電阻是本設(shè)計(jì)的最佳溫度傳感元件 [10]。單片機(jī)的指針轉(zhuǎn)向 B 口和 C 口，將轉(zhuǎn)換后的值在 LED 顯示。其仿真界面如圖 21所示： 圖 21 proteus 仿真界面 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 Proteus 仿真過(guò)程說(shuō)明 ① 選取元件，單擊如圖 22 的元件選取按鈕 “P”出現(xiàn)如圖 23 的窗口。因而被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、 恒溫控制、溫度補(bǔ)償?shù)纫筝^高環(huán)境中。它是利用熱敏電阻采集溫度信號(hào)，將阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路放大、 A/D 轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)中，并將與其設(shè)定溫度限值比較，控制溫度在一定范圍內(nèi)，從而構(gòu)成了一個(gè)多路溫度控制系統(tǒng)。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過(guò)讀取刻度值的多少來(lái)測(cè)量溫度。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。為了不影響相互之間的工作，選用邏輯器件或非門(mén)和或門(mén)來(lái)控制 P0 口選擇哪一個(gè)器件進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 通過(guò)以上方案論證，方案二是最佳選擇?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 測(cè)溫電路的方案論證 方案一：恒壓式測(cè)溫系統(tǒng) 恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)框圖如圖 41所示，主要 由恒壓源、 NTC 熱敏電阻測(cè)溫電橋、差分放大電路 [1]。 A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。 ⑦ EOC(Pin7):轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，輸出，當(dāng) EOC 上升為高電平時(shí) ，表明內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換已完成。 PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。外部時(shí)鐘方式是把外部振蕩信號(hào)源直接接入 XTAL1 或 XTAL2?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 CS :片選端，輸入，低電平有效。以下就不同顯示方式提出方案論證。兼顧設(shè)計(jì)中要使用中斷和復(fù)位不可能都在矩陣鍵盤(pán)上完成。流程圖如下圖 53 所示 ： 開(kāi) 始置 緩 沖 區(qū) 首 地 址溫 度 是 否 超 出 限 值通 道 號(hào) 加 一顯 示 溫 度 和 通 道置 通 道 數(shù) ， 置 初 始 通 道 號(hào)取 緩 沖 區(qū) 數(shù) 據(jù)緩 沖 區(qū) 地 址 加 一通 道 號(hào) = 8小 于 下 限顯 示 “ A A ” 和 通 道數(shù) ， 報(bào) 警顯 示 “ B B ” 和 通道 數(shù) ， 報(bào) 警結(jié) 束是否是否否是顯 示 延 時(shí) 1 秒B C D 轉(zhuǎn) 換 圖 53 顯示子程序流程圖 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 定時(shí)子程序流程圖 本系統(tǒng)軟件要求有 3 個(gè)定時(shí)子程序，定時(shí)時(shí)間分別為： 5S、 1S、 20ms。 調(diào)用 BCD 轉(zhuǎn)換子程序，以十進(jìn)制形式顯示溫度值。 （ 2）檢查線路連接。具體操作：按下中斷按鈕，如圖 69 的 1 號(hào)鍵， 6 按鍵是對(duì)溫度上下限值進(jìn)行 調(diào)節(jié)。設(shè)定后按下 2 號(hào)鍵確定退出。 ② 使用 Proteus 逐幀運(yùn)行，檢查是否有黃色標(biāo)志。4439。單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器最大定時(shí)時(shí)間要根據(jù)單片機(jī)的晶振頻率大小，采用 6M 晶振一次定 時(shí)最多為 131ms， 12M 晶振最多定時(shí) 65ms?；?STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件要求實(shí)現(xiàn)每隔一段時(shí)間 (5 秒 )，對(duì) 8 路溫度信號(hào)循環(huán)檢測(cè)并顯示，顯示采用 8 路溫度循環(huán)顯示的方式。此數(shù)碼管比單個(gè)七段數(shù)碼管所占用 I/O 數(shù)目要少的多。 RD:讀控制線，輸入，低電平有效，有效時(shí)，允許 CPU 通過(guò) 8255AD0～ D7 讀數(shù)據(jù)。其原理圖如圖 46(b)。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。 引腳工作過(guò)程： 當(dāng) ALE 為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存并譯碼，在 START 上升沿時(shí)所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換，此期間START 應(yīng)保持低電平。 方案二：雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器： 它是一種間接式的 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高，缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對(duì)轉(zhuǎn)換 數(shù)度要求不高的系統(tǒng) ，常用最典型的為 ADCEK8B、 ADCEK10B。2V 為 : VRRRT RTV ????239。 PTC 熱敏電阻的電阻值隨著溫度的升高而增大。熱敏電阻電壓信號(hào)經(jīng)放大電路進(jìn)行放大處理后滿足 A /D 轉(zhuǎn)換器的要求 ，然后在 A/D 轉(zhuǎn)換程序控制下經(jīng) A /D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有： 68000 系列、 8051 系列、AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 本 課題研究現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是現(xiàn)代儀器的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化成為傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。在這樣的 形勢(shì) 下，開(kāi)發(fā)一種 可以 同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)量系統(tǒng)就很有必要。是今年以來(lái)最廣泛運(yùn)用的，它 具有很高的工作精度和攝氏溫度線性成比例且無(wú)需外部校準(zhǔn)或微調(diào) 。 ④ 支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片 。 方案二如圖 32 所示 ，利用 8255A 擴(kuò)展單片機(jī)的 I/O 口，其工作原理大致與方案一相同，不同的是用 P2 口控制 ADC0809，測(cè)溫電路測(cè)得的電壓值送至 A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給 8255A 的 A 口， A 口有輸入鎖存功能。 NTC 熱敏電阻 是指電阻值隨溫度上升而減小，具有負(fù)溫度 系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。 輸出電壓 0V VRTR RTRR RAV ttV ????????? ????? 210 (47) 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 方案二：恒流式測(cè)溫系統(tǒng) 恒流式測(cè)溫系統(tǒng)框圖如圖 42 所示，主要由恒流源、 NTC 熱敏電阻 RT、取樣電阻R、 A/D 轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。 鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)考慮下，本 次 設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 —ADC0809。 ② ADC0809 的啟動(dòng)信號(hào) START 和 ALE 接 。 P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱(chēng)為 ～ ，作為控制端，低 3 位選擇 ADC0809 的模擬通道的入口地址。只要電源 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位 。 PB0～ PB7：端口 B 的輸入輸出線 。 采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用 CPU 時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，但由于每位 LED 顯示器均要配置一個(gè)并行輸出口，占用了較多的 I/O 口資源，硬件成本高，故在顯示位數(shù)較少時(shí)采用。同時(shí)用綠色 LED 顯示通道并報(bào)警。 5S、 1S 采用定時(shí)器 T0 如圖54， 20ms 采用指令循環(huán)如圖 55。溫度為零時(shí) ?? KRT 14 ，溫度為 100℃ 時(shí) ??453TR 。 如圖 64 所示，點(diǎn)擊 Proteus 的暫停命令， 8255A 通電后各 I/O 口都為高電平， LED顯示 “FFFF”， ADC0809 的 EOC 顯示為高電平，說(shuō)明 LED 連接正確。顯示 “AA”并顯示通道號(hào)。 記錄數(shù)據(jù)： 表 61 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求平均值 0通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6 通道 7 通道 計(jì)算平均值 顯示平均值 64 52 55 40 37 38 45 40 61 55 52 42 34 41 50 38 48 49 46 38 30 37 44 41 45 46 44 36 33 40 42 38 如圖 67,68 所示的數(shù)據(jù)為表 61部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證求平均值程序時(shí)完全可行的。 具體操作： ① 按照第二章 Proteus 仿真的說(shuō)明，按步驟操作，編輯原理圖 。但是往往我們?cè)谟涗洈?shù)據(jù)的同時(shí)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求平均值只是其中的一種。采用循環(huán)的方式運(yùn)行。獨(dú)立式鍵盤(pán)連接簡(jiǎn)單，但占用 I/O 口多，適用于按鍵較少的電路。從顯示方式來(lái)看有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示[4]。 芯片引腳功能介紹 D0～ D7：數(shù)據(jù)線，三臺(tái)雙向 8 位緩沖區(qū)。晶體可在 間選擇。 XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。當(dāng) OE=1 時(shí)，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。所以選擇方案一是可行的 [1]。 關(guān)系式 (41)是經(jīng)驗(yàn)公式，只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限范圍內(nèi)才具有一定的精確度，因?yàn)椴牧铣?shù) B 本身也是溫度 T 的函數(shù)。既解決芯片問(wèn)題又使得接線清晰。 圖 25 編輯單片機(jī)屬性 基于 STC89C52 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 圖 26 添加 HEX 文件 在如圖 26 的 Program File 里添加 KEIL 所生成的 HEX 文件，點(diǎn)擊確定 ，完成了單片機(jī)所要執(zhí)行的程序，同時(shí)在 Clock Frequency 一欄選擇單片機(jī)晶振的頻率為 12MHz ④ 開(kāi)始仿真，點(diǎn)擊如圖 21 的 仿真按鈕， Proteus 開(kāi)始仿真。 設(shè)計(jì)一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控 方案 ，完成 多點(diǎn)測(cè)量、顯示和控制的 任務(wù)， 并 編寫(xiě) 軟件 程序 ，進(jìn)行 Proteus仿真 。 溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常用到的一個(gè)物理量。單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視。熱敏電阻與單片機(jī)相結(jié)合即能彌補(bǔ)傳統(tǒng)元件缺陷又能實(shí)現(xiàn)智能控制還具有很高的性?xún)r(jià)比，基于單片機(jī)的熱敏電阻溫度檢測(cè)技術(shù)具有廣闊應(yīng)用前景和巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。鼠標(biāo)的右鍵可以選擇放置虛擬儀器和對(duì)元件方向調(diào)整，按照原理圖布線。 ③ 邏輯器件增加程序的編譯難度。 T：規(guī)定溫度（ K ） [ K=+T ] 。 方案論證： 兩種方案比較得知：恒流式測(cè)溫系統(tǒng)由于需要很溜源提供恒定電流且使用了精密電阻，較恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)成本更高。 ③ ALE(Pin22):地址鎖存啟動(dòng)信號(hào)，在 ALE 的上升沿，將 A、 B、 C 上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。如圖 45： 圖 45 STC89C52 芯片引腳圖 STC89C52 引腳具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源。 單片時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)