【文章內(nèi)容簡介】 的選擇（1）傳感器的比較：熱電偶靈敏度較低，但能在很寬廣的范圍內(nèi)使用。熱敏電阻的工作溫度范圍較窄，但靈敏度高有利于檢測微小溫差，其輸出特點(diǎn)是非線性，檢測時(shí)需要線性化裝置。廉價(jià)的集成電路溫度傳感器性能離散度很大，用于高精度測量時(shí)必須進(jìn)行校準(zhǔn)。測溫鉑電阻溫度系數(shù)的離散度很小，精確度高靈敏度也較好，但價(jià)格昂貴。集成電路溫度傳感器和熱敏電阻、熱電偶相比，最大特點(diǎn)是輸出線性好，測溫精度較高。感溫部分、傳感器驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路均集成化并封裝在一個(gè)小型管殼內(nèi)，使用方便。AD590是一種兩端集成電路溫度傳感器，由于具有高阻抗的電流輸出，使它在長距離傳輸過程中對壓降不敏感，作為電流輸出型的溫度傳感器，具有很強(qiáng)的抗外界干擾能力，且價(jià)格適中。其輸出電流和絕對溫度成正比?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用AD590作為溫度傳感器。（2）AD590的特點(diǎn)僅需+4V到+30V的直流工作電壓，不需要傳送器、濾波器和線性化電路。一致性非常好，（+25℃）時(shí)，隨溫度升高或降低以1μA/，因而AD590很容易互換。是電流輸出而不是電壓輸出，具有良好的干擾抑制比，只需很小的功率（）。電源電壓漂移和波紋不敏感。電源電壓+5V變到+10V僅引起1μA最大電流變化。電氣上耐用，可承受正向44V和反向20V的電壓而不損壞，不必?fù)?dān)心管腳接錯(cuò)。測量電路設(shè)計(jì)AD590將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流后，需要有電流電壓轉(zhuǎn)換電路（如圖2），其中電容C起濾波作用。該電路中，考慮到測溫范圍是0度到50度，而ADC0809輸出電壓范圍為0～5V，R3取15K，其中R2是可變電阻，精度高于R3。R4取100K，R5取50K，R4是可變電阻，精度高于R5，電阻R6取33K。運(yùn)放是溫度電壓變換電路，為測試方便，設(shè)計(jì)時(shí)將0度時(shí)的輸出電壓定為0V，每升高100mV，與電壓之間的關(guān)系為：U=K（TT0）V[1]式中：K為比例系數(shù)，K=℃，T為環(huán)境溫度，單位為℃，T0為測溫下限0℃圖2 溫度采集及調(diào)理電路當(dāng)T=+50℃和T=0℃時(shí)，變換電路輸出電壓上限為Umax=5V，電壓下限Umin=0V 時(shí)，實(shí)現(xiàn)的辦法是：首先調(diào)整R2，使得I1=，當(dāng)溫度為0℃時(shí)，通過AD590的電流I2=，此時(shí)I3=0μA，R4，R5上無壓降，即輸出電壓為0V；當(dāng)環(huán)境溫度為50℃時(shí)，此時(shí)I3=I2I1=50μA，調(diào)整R4，使R4+R5=98K，有（R4+R5）I3=。同樣，可以計(jì)算出其余各溫度所對應(yīng)的輸出電壓。系統(tǒng)對放大電流要求低失調(diào)、低漂移、高精度，可選用高精度集成運(yùn)放。OP07為低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低漂移的超低失調(diào)運(yùn)算放大器，其增益和共模抑制比高，噪聲小，是一種通用性強(qiáng)的運(yùn)算放大器。本設(shè)計(jì)采用它作為運(yùn)放。OP07電源電壓范圍為177。3～177。18V。?！獢?shù)轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換用于實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。按轉(zhuǎn)換原理可分為四種，即：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前使用較多的為后三種。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器具有高精度、抗干擾性好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但速度較慢，經(jīng)常應(yīng)用于對速度要求不高的儀表中；逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器在精度、速度和價(jià)格上都適中，是目前最常用的A/D轉(zhuǎn)換器；并行式A/D轉(zhuǎn)換器是一種用編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速A/D轉(zhuǎn)換器其速度最快，價(jià)格也最高，使用于要求較高的場合。綜上，本設(shè)計(jì)選用逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809。ADC0809的主要技術(shù)特性和指標(biāo)：分辨率：8位。轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于芯片時(shí)鐘頻率。單一電源：+5V。模擬輸入電壓范圍：單極性0～5V，雙極性+5V或+10V。具有可控三態(tài)輸出鎖存器。啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制脈沖式（正脈沖），上升沿使內(nèi)部所有寄存器清“0”，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換器開始。ADC0809其片內(nèi)有8路模擬開關(guān)，可輸入八個(gè)模擬量，單極性，量程為0～5V,典型的轉(zhuǎn)換度為100μS。片內(nèi)具有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與CPU總線接口。設(shè)計(jì)中只使用了IN0一路模擬通道，可擴(kuò)展到8路。電路連接主要涉及兩個(gè)問題。一是八路模擬通道信號(hào)選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。解決方案如下：：ADC0809有A、B、C三根地址線，分別接地址鎖存器的低三位地址，只要把三位地址寫入ADC0809中的地址鎖存器，就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇。對于系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個(gè)輸入口，為了把三位地址寫入，還要提供口地址。：A/D轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進(jìn)行傳送。解決此問題的方式有三種；定時(shí)傳送方式、查詢方式、中斷方式。設(shè)計(jì)中采用的是查詢方式：ADC0809由EOC端發(fā)出表明轉(zhuǎn)換完成的信號(hào)，軟件測試EOC的狀態(tài)，即可確知轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（如圖3）：圖3 89C51和ADC0809的連接 鍵盤及數(shù)碼管顯示電路 LED顯示器顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種接法：共陰極接法和共陽極接法。一般發(fā)紅光的LED每段流過5mA的平均電流，就可以有比較滿意的亮度，7mA電流會(huì)更亮些，10mA以上就不會(huì)更亮多少，但長期運(yùn)行于10mA以上會(huì)縮短其壽命。小尺寸的LED顯示器每段只有一個(gè)發(fā)光二極管，一般不大于2V。在選擇LED借口器件時(shí)需考慮器件的驅(qū)動(dòng)能力和顯示數(shù)據(jù)的設(shè)置方式。對一般儀器儀表中使用的LED顯示器而言，其驅(qū)動(dòng)電流往往為5～15mA，因此選用普通的TTL器件即可滿足要求。對稍大電流的LED驅(qū)動(dòng)，選擇7407或75452等器件作為后續(xù)的驅(qū)動(dòng)器件。顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。所謂靜態(tài)顯示就是顯示字符的各段連續(xù)通過電流，使所有的字段連續(xù)發(fā)光。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是所需顯示字段斷續(xù)通以電流，因而其發(fā)光是不連續(xù)的。在需要多個(gè)字符同時(shí)顯示時(shí)，可以輪流給每一個(gè)字符通以電流，逐次把所需顯示的字符顯示出來。在每點(diǎn)亮一個(gè)字符后，必須持續(xù)通電一段時(shí)間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后再點(diǎn)亮另一個(gè)字符，如此依次掃描所有的字符。由于掃描顯示速度較快，每秒可重復(fù)多次（為了不產(chǎn)生閃爍，可每秒掃描50次左右）。雖然在同一時(shí)刻只有一個(gè)字符通電，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，卻感覺每個(gè)字符都在穩(wěn)定地顯示。這種巡回掃描顯示器的操作要靠程序控制。動(dòng)態(tài)顯示的亮度隨電流平均值的增大而增強(qiáng)，其亮度大體上等同于通過同樣大的電流的靜態(tài)顯示亮度。設(shè)計(jì)中由于有4個(gè)LED，采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個(gè)地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時(shí)刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮效果完全一樣。 7279可編程鍵盤顯示器接口芯片7279芯片是一種專用于鍵盤顯示器的接口器件，它能對顯示器自動(dòng)掃描、識(shí)別鍵盤上閉合鍵的鍵號(hào)，提高CPU的工作效率。7279包括鍵盤輸入和顯示輸出兩個(gè)部分。鍵盤部分提供的掃描方式，可以和具有64個(gè)按鍵和傳感器的陣列相連，能自動(dòng)消除開關(guān)抖動(dòng)以及對n鍵同時(shí)按下采取保護(hù)。7279芯片有40引腳，由單一+5V電源供電。其功能有：①對鍵盤進(jìn)行管理控制；②對LED顯示器的控制及對顯示數(shù)據(jù)，顯示方式的管理。其主要有以下幾部分組成：I/O控制器和數(shù)據(jù)緩沖器、控制和定時(shí)寄存器及定時(shí)控制、掃描計(jì)數(shù)器、回復(fù)緩沖器及鍵盤去抖動(dòng)和控制電路、FIFO/傳感器RAM和狀態(tài)電路、顯示器地址寄存器及顯示RAM。 利用7279芯片組成鍵盤接口時(shí)，平時(shí)并不需占用CPU時(shí)間，每當(dāng)按下鍵后，即向CPU申請中斷，在中斷服務(wù)程序中查詢哪個(gè)鍵按下，在轉(zhuǎn)到相應(yīng)鍵的處理程序，因此這種鍵盤接口得到了廣泛的應(yīng)用。鍵盤及顯示電路原理圖（如圖4）:圖4 鍵盤及顯示電路原理圖4 第三章 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)程序較為復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)過程中對一些使用較多的程序段采用子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些子程序包括：7279初始化子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、顯示更新子程序、讀鍵值子程序、讀當(dāng)前溫度子程序、比較子程序、溫限設(shè)定子程序、報(bào)警子程序、延時(shí)子程序等。主程序流程圖如圖5所示。圖5 主程序流程圖各子程序的流程圖（如圖6，7，8，9，10，11，12，13）所示：YN取顯示數(shù)據(jù)首址向7279送顯示數(shù)據(jù)發(fā)送完？返回入口NNYY轉(zhuǎn)ALARM返回進(jìn)位位清零A，B相減CY為1CY為0入口 圖6 顯示子程序（DISP1）流程圖 圖7 比較程序流程圖 NY保護(hù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)讀取鍵值鍵值處理返回入口讀完否？恢復(fù)現(xiàn)場 （BE）*10+（BE+1）送AA/16，商存于高位余數(shù)存于低位返回入口圖8 十十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序流程圖圖9 鍵中斷處理顯示子程序KEY2獲取當(dāng)前溫度將當(dāng)前溫度給A，將溫度最大值給B調(diào)用比較子程序?qū)?dāng)前溫度給B，將溫度最小值給A調(diào)用比較子程序?qū)?dāng)前溫度送ADRES3轉(zhuǎn)移返回入口 保護(hù)現(xiàn)場和斷點(diǎn)報(bào)警并延時(shí)時(shí)間到？恢復(fù)現(xiàn)場返回入口NY 圖10 溫度比較子程序（COMP1） 圖11 報(bào)警中斷子程序?qū)E和BE+1清零調(diào)用鍵處理子程序?qū)@取的鍵值存于A調(diào)用十十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序輸入是C則結(jié)束并將最值給A返回入口N將A/D端口地址送給數(shù)據(jù)指針啟動(dòng)A/D讀取端口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理返回入口轉(zhuǎn)換完？Y圖12 鍵值處理子程序流程圖（SPEC） 圖13 溫度采樣及處理子程序（READTEMP、READAD） 程序設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換ADC0809的START端為A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。ALE端為通道選擇地址的鎖存信號(hào)。開發(fā)系統(tǒng)中已將它們相連，這樣同時(shí)鎖存通道地址并開始A/D采樣轉(zhuǎn)換，故啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換需如下指令：MOV DPTR ,PORT(通道的端口地址)MOV @DPTR,A第一條語句在本程序中是以分支程序的形式體現(xiàn)的。第二條語句A中的內(nèi)容為何是不重要的，這是一次虛擬寫。 鍵盤及數(shù)碼管顯示在數(shù)碼顯示方面，需要由軟件來置緩沖區(qū)和提供字型代碼。緩沖區(qū)在內(nèi)部RAN中，用于存放顯示的數(shù)字或字符，其單元個(gè)數(shù)與LED顯示器位數(shù)相同。本設(shè)計(jì)程序中，緩沖區(qū)單元與顯示器的對應(yīng)關(guān)系如下：動(dòng)態(tài)掃描是從左向右進(jìn)行的，則緩沖區(qū)首址為40H。在顯示之前，是通過查表程序得到字型代碼的。表中的共陰極代碼對應(yīng)的字型如下： 字型 共陰極代碼 字型 共陰極代碼 0 3FH 6 7DH 1 06H 7 07H 2 5BH 8 7FH 3 4FH 9 6FH 4 66H A 77H 5