【文章內(nèi)容簡介】 多,而 A/D 轉(zhuǎn)換的好與壞直接關系到真?zhèn)€系統(tǒng)的精確度。由于本系統(tǒng)測量的是溫度信號，響應時間長，滯后大，不要求快速轉(zhuǎn)換，因此選用 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換 ADC0809 能達到設計的基本要求。為進一步提高精度，可以直接采用 12位 A/D 轉(zhuǎn)換器，也可以采用過采樣和求均值技術來提高測量分辨率。 總體方案本方案以 AT89C51 單片機系統(tǒng)為核心，對單點的溫度進行實時測量檢測，并采用熱電阻 PT100 作為溫度傳感器,AD620 作為信號放大器、ADC0809 作為 A/D 轉(zhuǎn)換部件，對于溫度信號的采集具有大范圍、高精度的特點。在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升，具有更高的性價比。 3 硬件電路設計 時鐘電路給一塊內(nèi)部含有程序存儲器的單片機配上時鐘電路和復位電路就可以構成單片機的最小應用系統(tǒng)。89C51 系列單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器，但要形成時鐘，外部還需附加電路，89C51 的時鐘產(chǎn)生方法有兩種，內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，本設計采用內(nèi)部時鐘方式，內(nèi)部時鐘電路圖如圖 3 所示。X4CRYSTALC111nFC121nFXTAL1XTAL2圖 3 內(nèi)部時鐘電路圖課程設計說明書 第 5 頁 復位電路復位是單片機的初始化操作，單片機在啟動運行時，都需要先復位，它的作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。例如復位后，PC 初始化為 0，于是單片機自動從 0 單元開始執(zhí)行程序。因而復位是一個很重要的操作方式。本設計采用按鍵脈沖復位，其原理圖如圖 4 所示。R3210k R3310kC131nFC141nF RST圖 4 按鍵脈沖復位原理圖 A/D 轉(zhuǎn)換設計 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、8 路多路開關以及微處理器兼容的控制邏輯的CMOS 組件。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。它是目前應用最廣泛的 8 位通用的 A/D 轉(zhuǎn)換的芯片。 ADC0809 應用注意事項：①ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可與 AT89S52 單片機直接相連。 ②初始化時，使 ST 和 OE 信號為低電平。 ③送要轉(zhuǎn)換的那一通道的地址到 A,B,C 端口上。 ④在 ST 端給出一個至少 100ms 寬的正脈沖信號。⑤是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號來判斷。⑥當 EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。課程設計說明書 第 6 頁 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路ADC0809 接線圖，即 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 5 所示。D2 Q5CLK3Q6S4R1U9:A74LS74D03 Q02D14 Q15D27 Q26D38 Q39D413 Q412D514 Q515D617 Q616D718 Q719OE1LE1U1474LS373OUT121AD B24AD A25AD C23VREF(+)12VREF()16IN31IN42IN53IN64IN75START6OUT58EOC7OE9CLOCK10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE2U15ADC0809 Q0Q1Q230GNDVCIN0U16NANDU17NAND 66 OE3 4U6:B74LS04LE CLOCK圖 5 A/D 轉(zhuǎn)換電路 放大電路設計測溫原理：采用 RRVRPt100 構成測量電橋（其中 R29＝R28） ，溫度變化時，當 Pt100 的電阻值和 R27 的電阻值不相等，電橋輸出一個 mV 級的壓差信號，這個壓差信號經(jīng)過運放 AD620 放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。AD620 為三運放集成的儀表放大器結構,AD620 的兩個內(nèi)部增益電阻為 24. 7 kΩ , 因而增益方程式為:　 G = kΩ/R G + 1 (1)　　對于所需的增益, 則外部控制電阻值為:　　R G =（G 1）kΩ (2)電路原理如圖 6 所示：課程設計說明書 第 7 頁......。 。+12V12VVOVIN VIN+ ININ+RGG+VSVSREFAD620R5R6C34 C5C6G圖 6 AD620 原理圖橋式電路測溫整體電路如圖 7 所示：R2710kR2810kR2910E+S+SERT3RTDPT10VC32 647851U13AD620RV11kVEC121nFIN0圖 7 放大電路 顯示電路設計在單片機應用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。圖 37（a）是 4 位共陽數(shù)碼管的管腳圖。LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)其材料不同正向壓降一般為 ～2V,額定電流為 10mA,最大電流為 40mA。靜態(tài)顯示時取 10mA 為宜，動態(tài)掃描顯示可加大，加大脈沖電流，但一般不超過 40mA。 本設計選用 4 位共陰數(shù)碼管。由于數(shù)碼管的驅(qū)動電流較大，所以在設計時加上了三極管 3904 作為驅(qū)動電路，數(shù)碼管和單片機的接口如圖 8 所示。課程設計說明書 第 8 頁R11kR210R310 Q32N3904VCGNDR41kR510R610 Q52N3904VCGND1 R71kR810R910 Q62N3904VCGND3R101kR110R1210 Q72N3904VCGND42234567891RP1RESPACK81234 圖 8 顯示電路 報警電路由一個蜂鳴器和三極管組成，當高溫超過設定值，蜂鳴器將會發(fā)出報警。放大電路與單片機 口相連，當采集到的溫度值超過所設置的范圍時，單片機會輸出一信號，通過三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警信號。如圖 9 所示。R301k Q8NPNR3110kLS1SPEAKER圖 9 蜂鳴器報警電路課程設計說明書 第 9 頁4 系統(tǒng)軟件設計 主程序設計 程序說明主程序是系統(tǒng)上電或復位后首先要執(zhí)行的程序，主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、掃描顯示等工作。這是一個綜合硬件設計控制系統(tǒng)。利用顯示電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、單片機實現(xiàn)溫度報警的系統(tǒng)。本設計可以實現(xiàn)將模擬溫度信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并經(jīng)過計算處理后通過 LED靜態(tài)顯示電路以十進制形式顯示出來，設置溫度上限為 100℃，該系統(tǒng)可以對溫度進行實時過程的監(jiān)控。當實際溫度高于設定的溫度上限時，發(fā)出報警信號。 流程圖主程序流程圖如圖 10 所示。開 始