【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MB)來(lái)近似熱電偶的特性。上式中， Vout為熱電偶輸出電壓 (mV),tR是測(cè)量點(diǎn)溫度； tAMB是周?chē)鷾囟取? （ 2） 冷端補(bǔ)償 熱 電偶的功能是檢測(cè)熱。冷兩端溫度的差值，熱電偶熱節(jié)點(diǎn)溫度可在 0℃ ～ ℃ 范圍變化。冷端即安裝 MAX6675 的電路板周?chē)鷾囟龋葴囟仍?20℃ ～ 85℃范圍內(nèi)變化。當(dāng)冷端溫度波動(dòng)時(shí)， MAX6675仍能精確檢測(cè)熱端的溫度變化。 MAX6675是通過(guò)冷端補(bǔ)償檢測(cè)和校正周?chē)鷾囟茸兓?。該器件可將周?chē)鷾囟韧ㄟ^(guò)內(nèi)部的溫度檢測(cè)二極管轉(zhuǎn)換為溫度補(bǔ)償電壓，為了產(chǎn)生實(shí)際熱電偶溫度測(cè)量值， MAX6675從熱電偶的輸出和檢測(cè)二極管的輸出測(cè)量電壓。該器件內(nèi)部電路將二極管電壓和熱電偶電壓送到 ADC中轉(zhuǎn)換，以計(jì)算熱電偶的熱端溫 度。當(dāng)熱電偶的冷端與芯片溫度相等時(shí)，MAX6675 可獲得最佳的測(cè)量精度。因此在實(shí)際測(cè)溫應(yīng)用時(shí)，應(yīng)盡量避免在 MAX6675 附近放置發(fā)熱器件或元件，因?yàn)檫@樣會(huì)造成冷端誤差。 （ 3） 熱補(bǔ)償 在測(cè)溫應(yīng)用中，芯片自熱將降低 MAX6675 溫度測(cè)量精度，誤大小依賴(lài)于 MAX6675w 封裝的熱傳導(dǎo)性。安裝技術(shù)和通風(fēng)效果。為降低芯片自熱引起的測(cè)量誤差，可在布線(xiàn)時(shí)使用大面積接地技術(shù)提高 MAX6675溫度測(cè)量精度。 （ 4） 噪聲補(bǔ)償 MAX6675的測(cè)量精度對(duì)電源耦合噪聲較敏感。為降低電源噪聲影響，可在 MAX6675的電源引腳附近接 入 1 只 陶瓷旁路電容。 （ 5） 測(cè)量精度的提高 熱電偶系統(tǒng)的測(cè)量精度可通過(guò)以下預(yù)防措施來(lái)提高： ① 盡量采用不能從測(cè)量區(qū)域散熱的大截面導(dǎo)線(xiàn)； ② 如必須用小截面導(dǎo)線(xiàn)，則只能應(yīng)用在測(cè)量區(qū)域，并且在無(wú)溫度變化率區(qū)域用擴(kuò)展導(dǎo)線(xiàn)； ③ 避免受能拉緊導(dǎo)線(xiàn)的機(jī)械擠壓和振動(dòng)； ④ 當(dāng)熱電偶距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)采用雙絞線(xiàn)作熱電偶連線(xiàn)； ⑤ 在溫度額定值范圍內(nèi)使用熱電偶導(dǎo)線(xiàn)； ⑥ 避免急劇溫度變化； ⑦ 在嚴(yán)劣環(huán)境中，使用合適的保護(hù)套以保證熱電偶導(dǎo)線(xiàn)； ⑧ 僅在低溫和小變化率區(qū)域使用擴(kuò)展導(dǎo)線(xiàn)； ⑨ 保持熱電偶電阻的事件記錄和連續(xù)記錄。 （ 6） SPI串行接口 MAX6675采用標(biāo)準(zhǔn)的 SPI串行外設(shè)總線(xiàn)與 MCU接口，且 MAX6675只能作為從設(shè)備。MAX6675 SO端輸出溫度數(shù)據(jù)的格式如圖 ， MAX6675 SPI接口時(shí)序如圖 示。 MAX6675從 SPI串行接口輸出數(shù)據(jù)的過(guò)程如下： MCU使 CS變低并提供時(shí)鐘信號(hào)給 SCK,由 SO讀取測(cè)量結(jié)果。 CS 變低將停止任何轉(zhuǎn)換過(guò)程； CS變高將啟動(dòng)一個(gè)新的轉(zhuǎn)換過(guò)程。一個(gè)完整串行接口讀操作需 16個(gè)時(shí)鐘周期，在時(shí)鐘的下降沿讀 16個(gè)輸出位，第 1位和第 15位是一偽標(biāo)志位，并總為 0；第 14位到第 3位為以 MSB 到 LSB 順序 排列的轉(zhuǎn)換溫度值；第 2位平時(shí)為低，當(dāng)熱電偶輸入開(kāi)放時(shí)為高，開(kāi)放熱電偶檢測(cè)電路完全由 MAX6675實(shí)現(xiàn)，為開(kāi)放熱電偶檢測(cè)器操作， T必須接地，并使能地點(diǎn)盡可能接近 GND腳；第 1位為低以提供 MAX6675器件身份碼，第 0位為三態(tài)。 測(cè)溫應(yīng)用 MAX6675為單片數(shù)字式熱電偶放大器，其工作時(shí)無(wú)需外接任何的外圍元件，這里為降低電源耦合噪聲，在其電源引腳和接地端之前接入了 1只容量為 的電容。 w 圖 串行接口協(xié)議 圖 串行接口時(shí)序 圖 SO 輸出位 液晶顯示器 本次設(shè)計(jì)選擇液晶顯示器 LM016L。 顯示是控制系統(tǒng)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，此次設(shè)計(jì)采用的顯示芯片是液晶顯示器LM016L。利用其作為顯示有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線(xiàn)管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍 。 （ 2） 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便 。 （ 3） 體積小，重量輕 w 液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量 上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多 。 （ 4） 功耗低 相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多 。 液晶顯示的原理及顯示分類(lèi) 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域 。 液晶顯示的分類(lèi)方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除 了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（ Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（ Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（ Active Matrix）三種 。 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 : （ 1） 線(xiàn)段的顯示 點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64行，每行有 128列，每 8列對(duì)應(yīng) 1字節(jié)的 8位，即每行由 16字節(jié)，共 168=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一 行的亮暗由 RAM區(qū)的 000H—— 00FH的 16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線(xiàn)，長(zhǎng)度為 8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線(xiàn)；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H， ??（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線(xiàn)和 8條暗線(xiàn)組成的虛線(xiàn)。這就是 LCD顯示的基本原理。 （ 2） 字符的顯示 用 LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng) 的顯示 RAM區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1” ，其它的為 “0” ，為 “1” 的點(diǎn)亮，為 “0” 的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 （ 3） 漢字的顯示 w 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5?? 右邊為 6?? 根 據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié) ?? 直到 32B顯示完就可以 LCD上得到一個(gè)完整漢字。 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2和 40*2行等的模塊。一般 LM016L 字符型液晶顯示器實(shí)物 如圖 所示。 圖 LM016L 字符型液晶顯示器實(shí)物圖 LM016L 的基本參數(shù)及引腳功能 LM016L分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖 。 圖 LM016L 尺寸圖 w LM016L主要技術(shù)參數(shù)： （ 1） 顯示容量 :162 個(gè)字符 （ 2） 芯片工作電壓 :— （ 3） 工作電流 :() （ 4） 模塊最佳工作電壓 : （ 5） 字符尺寸 :(WH)mm LM016L采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表 。 表 引腳接口說(shuō)明表 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 VSS為 地電源。 VDD接 5V正電源。 VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇 指令寄存器。 R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) RS和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)。 背光源正極 ， 背光源負(fù)極。 LM016L液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令，如表 。 w 表 控制命令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地 址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 LM016L液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明： 1為高電平、 0為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 4： 顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線(xiàn)，低電平時(shí)為 8位總線(xiàn) N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 w 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符， 下 圖 LM016L 的內(nèi)部顯示地址。 圖 LM016L 內(nèi)部顯示地址 例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫(xiě)入 40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位 D7恒定為高電平 1所以實(shí)際寫(xiě)入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 LM016L液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖 表 ，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母 “A” 的代碼是01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母 “A” 。 w 表 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖 AT89C51單片機(jī)與 LM016L具體接口如圖 所示。 圖 AT89C51 單片 機(jī)與 LM016L 接口圖 鍵盤(pán)及其他硬件 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，采用了四個(gè)鍵盤(pán)，代表四個(gè)功能。這四個(gè)鍵分別代表著待機(jī)、開(kāi)閥點(diǎn)火、煮飯、煲湯四種功能。用戶(hù)若想要