【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 選擇，為振蕩率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位選擇。 方式 3 ：方式 3 與方式 2 完全類似，唯一的區(qū)別是方式 3 的小組特率是可變的。而幀格式與方式 2 樣為 11 位 一幀。所以方式 3 也吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 適合于多機(jī)通信。 隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的 CPU 、RAM 、 ROM 、定時(shí) /數(shù)器和多種 I/O 接口集成在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，因此單片機(jī)早期的含義稱為單片微型計(jì)算機(jī)，直譯為單片機(jī) 。 (7) 掉電模式： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和 特殊功能寄存器 SFR 的內(nèi)容在終止 掉電模式前被凍結(jié)，退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部 特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 VCC恢復(fù)到正常工作 電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 控制框圖的設(shè)計(jì)系統(tǒng) 主要包括對(duì) A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，檢測(cè)單通道、循環(huán)檢測(cè)工作方式，溫度的顯示等，這幾項(xiàng)功能的信號(hào)通過輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動(dòng)電路等。故現(xiàn)場(chǎng)輸入硬件有通道選擇鍵、溫度設(shè)置鍵、自動(dòng)方式鍵、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。執(zhí)行機(jī)構(gòu)有 4 位數(shù)碼管、繼電器等。系統(tǒng)框圖如圖 22： 圖 22 控制框圖 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 第 3 章 單片機(jī)多通道溫度采集測(cè)控 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的硬件 在硬件的設(shè)計(jì)前期 ，根據(jù)框圖對(duì)電路中可能出現(xiàn)的電路，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)后期的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理化的修改完善。在第二章中已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，下面將根據(jù)框圖分別設(shè)計(jì)各部分電路。 輸入電路的設(shè)計(jì) 溫度信號(hào)的采集電路。放大電路輸入口連接溫度傳感器 AD590的兩個(gè)引腳。 AD590 是一種具有良好溫度特性的電壓輸入 /電流輸出型溫度傳感器?？梢栽?55℃ ~150℃溫度范圍內(nèi)正常工作。當(dāng)輸入從+4V～ +30V 的寬范圍電壓時(shí)，將按 1μ A/℃的比例輸出反映當(dāng)前溫度的電流信號(hào)。如當(dāng)感應(yīng)溫度為 0℃時(shí)，輸出的電流為 273μ A。本設(shè)計(jì)中給 AD590 提供了 12V 的電壓，以保證其能正常工作，溫度監(jiān)控范圍可在 0℃～ 100℃范圍內(nèi)由控制部分自定義。 集成溫度傳感器 AD590 的簡(jiǎn)單介紹 集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的 be 結(jié)壓降的不飽和值 VBE 與熱力學(xué)溫度 T 和通過發(fā)射極電流I 的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)： 式中， K— 波爾茲常數(shù)； q— 電子電荷絕對(duì)值。 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓 輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0℃時(shí)輸出為 0，溫度 25℃時(shí)輸出 。電流輸出型的靈敏度一般為 1mA/K。 AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下： 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 流過器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù) 。 式中： — 流過器件（ AD590）的電流，單位為 mA； T— 熱力學(xué)溫度，單位為 K。 AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃～ +150℃。 AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。電源電壓可在 4V~6V范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度 變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 輸出電阻為 710MW。 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。 ℃ AD590 測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于 AD590 精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。 圖 31 中的圖 (a)是 AD590 的封裝形式 ，圖 (b) AD590 用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的 基本應(yīng)用電路 。因?yàn)榱鬟^ AD590 的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻 R1 和電位器 R2的電阻之和為 1k 時(shí)，輸入電壓 V0隨溫度的變化為 1mV/K。但由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把 AD590 放于冰水混合物中，調(diào)整電位器，使 V0=。或在室溫下 (25℃ )條件下調(diào)整電位器，使 V0=+25=(mV)。但這樣調(diào)整可保證在 0℃ 或25℃ 附近有效高精度。 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 31 AD590 的封裝形式與基本應(yīng)用電路 放大電路的設(shè)計(jì) 在許多需要 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，很多情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表器的選型很多，在這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，其實(shí)就是典型的差動(dòng)放大器。它只需三個(gè)廉價(jià)的普通運(yùn)算放大器和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測(cè)量、醫(yī)療器械及其它數(shù)字采集的系統(tǒng)中。 電路原理并不復(fù)雜。要使電路滿足平衡 ，則 R1=R R3=RR5=R6，因?yàn)槊總€(gè)運(yùn)放的特性不可能完全一致，在 A 和 A2 的 PinPin8 增設(shè)了調(diào)零電位器 VR1 和 VR2，這在實(shí)際的應(yīng)用中是非常有用的。假設(shè) A A2 的失配、失調(diào)電壓和電流均為零的情況下，其差模電壓增益為： 整個(gè)電路采用正負(fù)兩組電源供電，這樣可對(duì)正或負(fù)輸入電壓進(jìn)行放大。電源電壓一般可取177。 5— 177。 15V，但對(duì)其穩(wěn)定度有一定的要求。圖 31 中的電容 C 用于除抖動(dòng)和抗干擾，其取值應(yīng)以實(shí)際的用途，根據(jù)放大的信號(hào)特性決定。 可選用的運(yùn)算放大器相當(dāng)多，如 OP07， OP725，如果要求不高， 甚至可選價(jià)廉的 uA741 等通用運(yùn)算放大器。 本設(shè)計(jì)的放大電路采用高精度集成運(yùn)放 OP07 做放大元件 ,OP07 為一種具有低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低溫漂的超低失調(diào)運(yùn)算放大器，其廣泛地應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、闔值電壓檢測(cè)、微弱信號(hào)精確放大等場(chǎng)合，是一種通用性極強(qiáng)的運(yùn)算放大器。 OP07 的電源電壓范圍 3～ 18V，輸入電壓范圍為 0～ 14V，其引線圖如圖 3 2。 OP07 是高精度低失調(diào)電壓的精密運(yùn)放集成電路，用于微弱信號(hào)的放大。如果使用雙電源，能達(dá)到最好的放大效果。 OP07 的主要參數(shù) 1) 低的輸 入噪聲電壓幅度 — μVPP ( ～ 10Hz) 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁(yè) 共 45 頁(yè) 2) 極低的輸入失調(diào)電壓 —10 μV 3) 極低的輸入失調(diào)電壓溫漂 — μV/ ℃ 4) 具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性 — μV/MO 5) 低的輸入偏置電流 —177。 1nA 6) 高的共模抑制比 —126dB 7) 寬的共模輸入電壓范圍 —177。14V 8) 寬的電源電壓范圍 —177。 3V ～ 177。 22V 9) 可替代 72 108A、 74 AD510 等電路 圖 32 OP07 管腳圖 單通道，循環(huán)檢測(cè)工作方式選擇電路的設(shè)計(jì) 通道選擇工作方式由獨(dú)立式按鍵實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀不會(huì)影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)健被按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量多時(shí)，輸入口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得很繁雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁(yè) 共 45 頁(yè) 或操作速度較高的合。用查詢方式的獨(dú)立式按鍵工作，按鍵直接與AT89C51 的 I／ O 口線相接，通過讀 I／ O 口，判定各 I／ O 口 線的電平狀態(tài)，即可識(shí)別按下的按鍵。 獨(dú)立式按鍵電路中，各按鍵開關(guān)均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時(shí)，各 I／ O 口線有確定的高電平，當(dāng)然如輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，則外電路的上拉電阻可省去。 對(duì)獨(dú)立按鍵盤進(jìn)行編程，采用軟件消抖的方法，以查詢工作方式檢測(cè)各按鍵的狀態(tài)。當(dāng)有且僅有一鍵按下時(shí)才予以識(shí)別，如有兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下將不予以處理。通道選擇由按鍵選擇，由 、 掃描實(shí)現(xiàn) 。 A/D0809 與 AT89C51 接口電路的設(shè)計(jì) ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（ National Semiconductor Corporation）產(chǎn)品。是逐次逼近型芯片，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可對(duì) 8 路 0~~5V 的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、 256R 電阻 T 型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器 SAR，控制與時(shí)序電路等。輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線。 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 —數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。 1．主要特性 1） 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs 4）單個(gè)＋ 5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 2．內(nèi)部結(jié)構(gòu) 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 14 頁(yè) 共 45 頁(yè) ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A／ D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 13． 22 所示，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 D／ A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 3．外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列 直插式封裝，如圖33 所示。 圖 33 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及 引腳 圖 下面說明各引腳功能。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入， 高電平有效。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁(yè) 共 45 頁(yè) Vcc：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整，外部時(shí)鐘頻率范圍為10KHz~~1280KHz, ADC0809 和 AT89C51 的硬件接口有三種方式：查詢方式，中斷方式，等待延時(shí)方式。此測(cè)量?jī)x采用中斷方式。雖然 ADC0809 走過了自己的輝煌時(shí)期，已經(jīng)不是目前功能最好的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，但是他的廉價(jià)和品質(zhì)在許多領(lǐng)域被廣泛使用。 吉林師范大學(xué)應(yīng) 用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁(yè) 共 45 頁(yè) A∕ D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 與單片機(jī)的連接如圖 34所示。 ADC0809的 8 個(gè) 模擬量輸入都用了，分別連接溫度傳感器的測(cè)量和放大電路的輸