【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多,而 A/D 轉(zhuǎn)換的好與壞直接關(guān)系到真?zhèn)€系統(tǒng)的精確度。由于本系統(tǒng)測(cè)量的是溫度信號(hào)，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，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(dá)到設(shè)計(jì)的基本要求。為進(jìn)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(shù)來提高測(cè)量分辨率。 總體方案本方案以 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對(duì)單點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量檢測(cè)，并采用熱電阻 PT100 作為溫度傳感器,AD620 作為信號(hào)放大器、ADC0809 作為 A/D 轉(zhuǎn)換部件，對(duì)于溫度信號(hào)的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。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(jià)比。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路給一塊內(nèi)部含有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)配上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)。89C51 系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘，外部還需附加電路，89C51 的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，內(nèi)部時(shí)鐘電路圖如圖 3 所示。X4CRYSTALC111nFC121nFXTAL1XTAL2圖 3 內(nèi)部時(shí)鐘電路圖課程設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位，它的作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。例如復(fù)位后，PC 初始化為 0，于是單片機(jī)自動(dòng)從 0 單元開始執(zhí)行程序。因而復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。本設(shè)計(jì)采用按鍵脈沖復(fù)位，其原理圖如圖 4 所示。R3210k R3310kC131nFC141nF RST圖 4 按鍵脈沖復(fù)位原理圖 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 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(guān)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(jī)直接接口。它是目前應(yīng)用最廣泛的 8 位通用的 A/D 轉(zhuǎn)換的芯片。 ADC0809 應(yīng)用注意事項(xiàng)：①ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可與 AT89S52 單片機(jī)直接相連。 ②初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)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(gè)至少 100ms 寬的正脈沖信號(hào)。⑤是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號(hào)來判斷。⑥當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)測(cè)溫原理：采用 RRVRPt100 構(gòu)成測(cè)量電橋（其中 R29＝R28） ，溫度變化時(shí)，當(dāng) Pt100 的電阻值和 R27 的電阻值不相等，電橋輸出一個(gè) mV 級(jí)的壓差信號(hào)，這個(gè)壓差信號(hào)經(jīng)過運(yùn)放 AD620 放大后輸出期望大小的電壓信號(hào)，該信號(hào)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(yùn)放集成的儀表放大器結(jié)構(gòu),AD620 的兩個(gè)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(duì)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(shè)計(jì)說明書 第 7 頁......。 。+12V12VVOVIN VIN+ ININ+RGG+VSVSREFAD620R5R6C34 C5C6G圖 6 AD620 原理圖橋式電路測(cè)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(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)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(jī)接口簡(jiǎn)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(shí)取 10mA 為宜，動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大，加大脈沖電流，但一般不超過 40mA。 本設(shè)計(jì)選用 4 位共陰數(shù)碼管。由于數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流較大，所以在設(shè)計(jì)時(shí)加上了三極管 3904 作為驅(qū)動(dòng)電路，數(shù)碼管和單片機(jī)的接口如圖 8 所示。課程設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁R11kR210R310 Q32N3904VCGNDR41kR510R610 Q52N3904VCGND1 R71kR810R910 Q62N3904VCGND3R101kR110R1210 Q72N3904VCGND42234567891RP1RESPACK81234 圖 8 顯示電路 報(bào)警電路由一個(gè)蜂鳴器和三極管組成，當(dāng)高溫超過設(shè)定值，蜂鳴器將會(huì)發(fā)出報(bào)警。放大電路與單片機(jī) 口相連，當(dāng)采集到的溫度值超過所設(shè)置的范圍時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出一信號(hào)，通過三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如圖 9 所示。R301k Q8NPNR3110kLS1SPEAKER圖 9 蜂鳴器報(bào)警電路課程設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 程序說明主程序是系統(tǒng)上電或復(fù)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(gè)綜合硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。利用顯示電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警的系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)將模擬溫度信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)過計(jì)算處理后通過 LED靜態(tài)顯示電路以十進(jìn)制形式顯示出來，設(shè)置溫度上限為 100℃，該系統(tǒng)可以對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)過程的監(jiān)控。當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定的溫度上限時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 流程圖主程序流程圖如圖 10 所示。開 始