【文章內(nèi)容簡介】 A/K。 即溫度每變化 1℃ ，其輸出電流變化 1μA；它以熱力學溫標零點作為零輸出點，因此在 25℃ 時，其輸出電流為 。精度：經(jīng)過激光平衡調(diào)整， AD590 的校準精度可達 ? 。由于 AD590 是一種電流型 的溫度傳感器，因此具有較強的抗干擾能力，適用于計算機進行遠距離溫度測量和控制 。 溫度檢測電路由溫度傳感器 AD590 等組成，直接輸出電流 1μA/K，輸出電壓為100mV/℃ ，經(jīng)運算放大器 LM358 進行 I/V 轉(zhuǎn)化后，再經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換通道送到微處理器中，R R R2 用于相互配合調(diào)節(jié)溫度測量的滿刻度值。 5 12D S 7D P Y _7 S E G _D P 32184U 17AL M 3 58R610 0KR 1310 0KR910 0KR 1110 0KR 10R E S 4R 12R E S 4R 14R E S 4V C CI N T 0 圖 8 溫度檢測電路 當傳感器 AD590 所處溫區(qū)發(fā)生 1℃的溫度變化時，流過其所在回路的電流即產(chǎn)生 1μA 的變化，則其輸出電壓的變化為： CmVCuAV oo 10010010 ?????? AD590 的輸出電流值說明如下： 其輸出電流是以絕對溫度零度 (273℃ )為基準 ,每增加 1℃ ， 它會增加 1μA輸出電流 ，因此在室溫 25℃ 時 ,其輸出電流 ? ? uAI o 2 9 8252 7 3 ??? Vo 的值為 Io 乘上 10K， 以室溫 25℃ 而言 ， 輸出值為 ? ?uAV ? 。 量測 Vo 時 ，不可分出任何電流 ,否則量測值會不準。 AD590 的輸出電流 ? ?uATI ?? 273 （ T 為攝氏溫度 ） 因此量測的電壓 V 為 ? ? ? ?VTKuAT 1 0 7 3 ???? 。 在本論文中通過溫度集成器 AD590 對外部 55~+150℃ 范圍內(nèi)的溫度進行采樣，在AD590 的兩端分別接地和接電源，得到一定的壓差，因此會得到相應的工作電壓，其輸出電流會隨溫度變化而變化。電流 1μA/K其輸出電壓為 100mV/℃ ，經(jīng)運算放 大器 LM358進行 I/V 轉(zhuǎn)化后，再送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過微處理器處理即可送到 LED顯示器顯示溫度 。 6 鍵盤及顯示電路 鍵盤輸入特點 （ 1） 由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下斷開。因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為 5~10ms，為了確保按鍵的狀態(tài)，必須消除按鍵抖動的影響，這也是按鍵抗干擾的主要的一個方面。 圖 9 鍵盤抖動波形圖 消除按鍵抖動影響通常有硬件、軟件兩種 方法。本論文采用雙穩(wěn)態(tài)消抖的硬件消抖方法。 雙穩(wěn)態(tài)消抖的原理： 圖 15 中用兩個與非門構(gòu)成一個 RS 觸發(fā)器，當按鍵為按下時，輸出為 1，當按鍵按下時，輸出為 0。此時即使由于按鍵的機械性能使按鍵因彈性抖動而產(chǎn)生瞬間不閉合，只要按鍵不返回原始狀態(tài)，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會發(fā)生改變，輸出保持為 0，不會產(chǎn)生抖動的波形。 因此 如果在按鍵信號輸入端加上一個 RS 觸發(fā)器就可以剔除按鍵抖動產(chǎn)生的干擾。 7 圖 10 雙穩(wěn)態(tài)消抖電路原理圖 （ 2） 陣鍵盤按鍵的識別方法分兩步進行：第一步，識別鍵盤有無鍵被按下；第二步，如果有鍵被按下，識別出 具體的按鍵。識別鍵盤有無鍵按下的方法是讓所有列線均置為 0電平，檢查各行線電平是否有變化，如果有變化，則說明有鍵被按下，如果沒有變化，則說明無鍵被按下。 識別具體按鍵的方法是（亦稱為掃描法）：逐行置零電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平由高電平變?yōu)榱汶娖?，則可確定此行此列交叉點處的按鍵被按下。 通常，鍵盤工作方式有三種，即：編程掃描、定時掃描和中斷掃描。 由圖 254 可見鍵盤采用編程掃描方式工作， PB 口輸出逐行掃描信號， PA 口輸入 8位列信號，均為低電平有效。 8255A 的 A0、 A1 上， CS 與 相接， WR、 RD 分別與 8051的 WR、 RD 相連。 LED 顯示 電路的 原理 8 位 LED 動態(tài)顯示電路只需要兩個 8 位 I/O 口。其中一個控制段選碼，另一個控制位選。由于所有位的段選碼皆由一個 I/O 控制，因此，在每個瞬間， 8 位 LED 只可能顯示相同的字幅。要向每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方法。即在每一瞬間只使某一位顯示相應字符。在此瞬間，段選控制輸出相應字符段選碼，位選控制 I/O 口在該 8 顯示位送入選通電平（共陰極送低電平、共陽極送高電平）以保證該位顯示相應字符。如此輪流，使每位顯示該 位應顯示字符，并保持延時一段時間，以保存視覺暫留效果。 鍵盤及顯示電路 從 8255 輸出的顯示信息經(jīng) 74LS373 鎖存緩沖，用來對 LED 的各段進行段選，各位LED 顯示器采用共陰極接法，通過控制陰極的電位來實現(xiàn)各位的選通。通過 8255 的掃描輸出經(jīng) ULN2021 來實現(xiàn)位選，用來顯示設定的溫度值和當前的溫度值，以便進行調(diào)節(jié)。鍵盤部分采用 13 鍵盤矩陣，列回復信號送至 8255 的 PC0 口，連接后仍作為列選擇線；行選擇線則是與顯示部分的位選線共用。初始時，將列選擇線置為高電平，當有按鍵按下時，列選擇線的電 位取決于 行 選擇線，通過相應行的電平狀態(tài)判斷有無按鍵按下，可以通過鍵盤的配合來調(diào)節(jié)溫度的設定值。 鍵盤及顯示電路的電路圖如下： D034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U782 55 AR20. 1KR30. 1KR40. 1KS1S W P BS2S W P BS3S W P BI N 11I N 22I N 33I N 44I N 55I N 66I N 77C O M M O N8C L A M P9O U T 710O U T 611O U T 512O U T 413O U T 314O U T 215O U T 116U9U L N 20 0 3A ( 16 )D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U874 L S 37 312345678161514131211109R P 1R E S P A C K 4abfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 1D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 2D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 3D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPYa1b2c3d4e5f6g7a b c d e f gdp8dpdpc o m9D S 4D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 5D P Y _7 S E G _D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpc o m9D S 6D P Y _7 S E G _D PV C CV C CD0D1D2D3D4D5D6D7 圖 11 鍵盤和顯示器接口電路的接線圖 9 加熱電路和報警裝置 加熱電路 電熱器件由雙向可控硅 KS 控制， KS 由光電耦合器 4N25 和晶體管 9013 觸發(fā)。 單片機 8051 的 端輸出的觸發(fā)信號，經(jīng) 7407 后，送到光電耦合器 4N25。 端輸出高電平時， 4N25 沒有電流輸入，晶體管 T 截止，雙向晶閘管 KS 關(guān)斷，電熱器不加熱。當 端輸出低電平時， 7407 輸出 低電平， 4N25 的輸入電流約為 18mА，輸出端的電流大 ，經(jīng)晶體管 9013 放大后，雙向可控硅門極的電流可達 200 mА，雙向可控硅導通，電熱器加熱。電阻 3R 的作用是限制觸發(fā)電流，當雙向可控硅 KS 的功率較小時， 3R 的值可由 30Ω 改為 100Ω。 C 100. 1u f1234D6B R I D G E 112U 16 A74 07Q3T R I A CQ290 13U 154N 25T2T R A N S 5R810 0KR 1710 0KR 1510 0KR 16R E S 1 5 VP20I N T12J2C O N 2C 1233 00 ufR?R E S 2vc c 圖 12 加熱電路圖 過零檢測電路由變壓器 B 的其中一個繞組 3L 和電容器 2C 組成。 3L 產(chǎn)生 的交流電壓，通過 2C 交連到 INT0 和 INT1 端。 INT0 是過零檢測端，它可對過零的上升信號檢測而產(chǎn)生中斷； INT1 也是過零檢測端，它可對過零的下降信號檢測而產(chǎn)生中斷。把 INTO和 INT1 產(chǎn)生 的中斷綜合處理，即可得到電源電壓過零的時刻。 選用不同的電熱器件，啟動的過程也不一樣。對于電阻率不隨溫度變化的電熱器件， 10 可以直接啟動，即在電壓過零時觸發(fā)雙向可控硅 KS。對于電阻率隨溫度變化的電熱器件，通常使用降壓啟動方式，即開始通電時，電壓逐漸上升，使電熱器的工作電流在 KS 允許的范圍以內(nèi)。過一定的時間后，電熱器件的工作電壓才達到額定電壓。 報警裝置 首先通過按鍵對要達到的溫度進行設定，通過加熱裝置對水進行加熱，當加熱溫度達到或超過設定值時，將加熱信號送到 8051 中，通過微處理器處理后，輸出到 1P 口報警，并通過三極管驅(qū)動揚聲器或蜂鳴器報警。 R510 0KR710 0KQ1P N PU 14B U Z Z E RV C CP1 圖 13 報警裝置的硬件電路圖 11 4 單片機的軟件設計 總的程序設計框圖 圖 14 主程序流程圖 本系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)沒有高難度的技巧和算法，但作為一個實用系統(tǒng)，對其可靠性有較高的要求。單片機的 I/O 口方向是可編程的，在程序中應正確設置其方向，保證單片機的正常工作。關(guān)于詳細程序清單在此 省略，圖 21 給出了主程序流程圖，顯示部分控制是通過定時器中斷來實現(xiàn)的。 按鍵處理 按鍵按下？ 溫度達到 值？ 開始加熱？ 溫度采樣 開始 初始化 結(jié)束 加熱 停止加熱 Y Y Y N N 12 8255 的程序設計 (1) 8255 的程序的初始化 8255 的編程如下：由第四章可得 8255 各端口地址是： A 口地址