【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A1 同相輸入端的電壓應(yīng)為 ，同樣使 A2的輸出電壓也為 ，因此 A1與 A2兩輸出端之間的電壓為 0V 即對(duì)應(yīng)于 0℃。 AD590 溫度與電流的關(guān)系如表 所示。 A1 A2 9 AD590 溫度與電流的關(guān)系 攝氏溫度 AD590 電流 經(jīng) 10K? 電壓 00C ? A 100C ? A 200C ? A 300C ? A 400C ? A 500C ? A 600C ? A 1000C ? A (1) 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位電路是單片機(jī)應(yīng)用中重要的一環(huán)，它對(duì)單片機(jī)抗干擾有重要作用。在振蕩運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使 RST 引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平。復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE及 PSEN 信號(hào)。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表 所示。 8031 單片機(jī)的復(fù)位電路如圖 所示。 10 表 各內(nèi)部寄存器狀態(tài) 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TMOP 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TH1 00H SP 07H TL0 00H DPTR 0000H TL1 00H P0P3 0FFH SCON 00H IP xxx00000 SBUF 不定 IE 0xx00000 PCON 0xxxxxxx 圖 復(fù)位電路 (2) 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)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。本系統(tǒng)中 8031單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在 ～ 12MHz 之間。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小和振蕩電路起振速度有少許影響，一般可在20pF～ 100pF 之間取值。 8031 單片機(jī)的時(shí)鐘電路如圖 所示。 11 圖 時(shí)鐘電路 (3) 8031 單片機(jī)最小系統(tǒng) 一個(gè)最小 8031 單片機(jī)系統(tǒng)有 CPU（ 8031）、 8位 3態(tài) D鎖存器 74LS37 ROM或 RAM，時(shí)鐘電路和復(fù)位電路等基本電路組成。 (三 ) A/D 轉(zhuǎn)換電路 設(shè)計(jì) 由信號(hào)處理電路輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，而單片機(jī)只能處理數(shù)字量，所以必須首先將模擬量經(jīng)過(guò)一定電路轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)才能處理，這種電路被稱為 A/D 轉(zhuǎn)換電路，是模擬系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的接口部件。 1. A/D 轉(zhuǎn)換的常用方法 A/D 轉(zhuǎn)換的常用方法有：雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換、逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換等。雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換的工作原理是將對(duì)輸入電壓的測(cè)量，轉(zhuǎn)換成對(duì)基準(zhǔn)源積分時(shí)間的測(cè)量，再測(cè)量時(shí)間（脈沖寬度信號(hào)）或頻率（脈沖頻率），然后由定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、精度高、抗干擾性好；主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度慢。逐次逼近型 A/D 由一個(gè)比較器和 D/A 轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成，順序地增 加內(nèi)部 D/A 的輸入值，并將其輸出電壓與 A/D 測(cè)量輸入電壓比較，當(dāng)二者相等時(shí)，內(nèi)部 D/A 的輸入值就是 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是速度快、功耗低；主要缺點(diǎn)是抗干擾性差。 2 .A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有：分辨率、精度、量程、轉(zhuǎn)換時(shí)間等。分辨率 12 （ Resolution）分辨率反映轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測(cè)量的最小值。通常用輸出二進(jìn)制代碼的位數(shù)來(lái)表示。 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 8 位。精度（ Precision）精度指的是轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對(duì)于實(shí)際的偏差，精度有兩種表示方法：絕對(duì)精度和相對(duì)精度 。絕對(duì)精度用最低位（ LSB）的倍數(shù)來(lái)表示，如：177。 1LSB；相對(duì)精度用絕對(duì)精度除以滿量程值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，如：177。 %。同樣分辨率的轉(zhuǎn)換器其精度可能不同。量程（滿刻度范圍 — Full Scale Range）量程是指輸入模擬電壓的變化范圍。如：某轉(zhuǎn)換器具有 10V 的單極性范圍或 ?5～ +5V 的雙極性范圍，它們的量程都為10V。實(shí)際的 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換器的最大輸入 /輸出值總是比滿刻度值小。 轉(zhuǎn)換時(shí)間（ Conversion Time） A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間是指 :從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)始，直至取得穩(wěn)定的數(shù)字量或模擬量所需的時(shí)間 稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換器原理及其位數(shù)有關(guān)。同種工作原理的轉(zhuǎn)換器，通常位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 的主要特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用 ADC0809 大規(guī)模集成電路芯片，它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，輸出的數(shù)字信號(hào)有三態(tài)緩沖器，可以和單片機(jī)直接接口。 ADC0809 的主要技術(shù)指標(biāo)為： 分辨率： 8 位； 單電源供電： +5V； 最大不可調(diào)誤差小于177。 1LSB； 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s（時(shí)鐘頻率為 640KHz）； 模擬輸入范圍：?jiǎn)螛O性 0～ 5V； 不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整； 功耗為 15Mw； ADC0809 由一 個(gè) 8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 13 圖 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部機(jī)構(gòu)框圖 4. ADC0809 管腳功能及定義 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的管腳定義如圖 。 圖 ADC0809 管腳結(jié)構(gòu)圖 IN0～ IN7： 8 通道模擬量輸入。 ADDA、 ADDB、 ADDC： A、 B、 C 為地址輸入線，用于選通 IN0～ IN7 上的一路模擬8路模擬量開(kāi)關(guān) 8路A/D轉(zhuǎn)換器 三態(tài)輸出鎖存器 地址鎖存與譯碼 器 14 量輸入。通道選 擇表如表 23所示。 ALE：地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選 中通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 D0～ D7： 8位輸出數(shù)據(jù)線（三態(tài)）， A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果由這 8根線傳送給單片機(jī)。 OE：允許輸出信號(hào)。當(dāng) OE=1 時(shí)，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；當(dāng) OE=0 時(shí)，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 START 為正脈沖，其上跳沿所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 CLK：時(shí)鐘輸入信號(hào)。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，頻率范圍為 10KHz～ ，典型值為 640KHz。 表 23 通道的選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 5. ADC0809 與 8031 的接口電路 ADC0809有 8個(gè)通道的模擬量輸入，在程序控制下，可令任意通道進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換并可得到相應(yīng)的 8位二進(jìn)制數(shù)字量。 15 三 、 溫度控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 本章將介紹軟件的總體設(shè)計(jì)。有了各個(gè)功能塊的軟件實(shí)現(xiàn)方法，軟件的總體設(shè)計(jì)就變得簡(jiǎn)單了，軟件設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的思想就是采用模塊化設(shè)計(jì)，把一個(gè)大的任務(wù)分解成若干個(gè)小任務(wù)，分別編制實(shí)現(xiàn)這些小任務(wù)的子程序，然后將子程序按照總體要求組裝起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)大任務(wù)了。這種思路對(duì)于可重復(fù)使用的子程序顯得尤為優(yōu)越，因?yàn)椴粌H程序結(jié)構(gòu)清晰，而節(jié)約程序存儲(chǔ)空間。 （一）系統(tǒng)初始化程序 系統(tǒng)初始化程序是為 了在進(jìn)入主程序循環(huán)之前，做好必要的準(zhǔn)備工作，包括如下內(nèi)容 ： 1． 停止 X25043 內(nèi)部的看門(mén)狗。 2． 設(shè)定 X25043 內(nèi)部 WDT 為定時(shí)器模式，定時(shí)為 秒，并允許內(nèi)部 WDT中斷。 3． 設(shè)定 UO 端口狀態(tài)，全部設(shè)定為輸入狀態(tài)，降低功耗。 4． 初始化 E2PROM，設(shè)定位于 E2PROM 內(nèi)的看門(mén)狗定時(shí)為 5． 從護(hù) E2PROM 讀入校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫(xiě)到內(nèi)存。 6． 啟動(dòng)位于 E2PROM 內(nèi)的看門(mén)狗。 7． 將 E2PROM 的片選端 CS 置為 1，使 E2PROM 進(jìn)入待機(jī)模式，以降低功耗。 8． 設(shè)定校準(zhǔn)按鍵為中斷允許狀態(tài)。 9． 總中斷允許設(shè)為 l。 10． 示模塊開(kāi)始。 11． PID 參數(shù)初始化。 12． PWM 參數(shù)初始化。 （二） 程序的主循環(huán)框架 程序的主循環(huán)框架如圖 3． 1，在系統(tǒng)進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作即初始化之后，程序就主循環(huán)，主循環(huán)的工作是進(jìn)行采樣時(shí)間控制、控制測(cè)量過(guò)程、 LED 顯示循環(huán)、按鍵并且處理、數(shù)據(jù)查表處理、線性插值、數(shù)據(jù)顯示，然后周而復(fù)始地進(jìn)行主循 16 環(huán)程序。在主程序循環(huán)的過(guò)程中隨時(shí)響應(yīng)按鍵中斷，進(jìn)入校準(zhǔn)程序。 圖 主程序邏輯圖 對(duì)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置操作 作為線性調(diào)整的最值 主程序循環(huán)開(kāi)始 判斷狀態(tài)態(tài) 正常顯示狀 態(tài) 進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài) 送 LED 顯示數(shù)據(jù) 按鍵去抖動(dòng) A/D 采樣 判斷按鍵 數(shù)據(jù)處理 轉(zhuǎn)換為顯示碼 寫(xiě)入 EPROM PWM 控制 校準(zhǔn)完畢 清標(biāo)志位 主程序下一次循環(huán) 17 主程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100H AD0 EQU 7FF8H PORT EQU 4100H PORTA EQU 4101H PORTB EQU 4102H PORTC EQU 4103H MAIN:MOV SP， 60H； 設(shè)置堆棧 MOV DPTR， PORT； 8155 初始化 MOV A， 03H； 8155A 口、 B口為輸出， C口為 MOVX@DPTR， A； 輸入方式 MOV 50H， 19H； 溫度設(shè)定值存于 50H 單元，設(shè)定值為 25 MOV R0， 30H； 顯示緩沖區(qū) 30H 到 37H清 0 MOV A， 00H ML0： MOV@R0， A INC R0 CJNE R0， 38H， ML0 ML1： ACALL KEY CJNE 52H， 0EH， ML2； 如果是 A/D 轉(zhuǎn)換鍵，則進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換 ACALL AD ACALL FILT ACALL FUZZY ACALL DIR ML2： ACALL T10； 等待采樣時(shí)間 AJMP ML1 18 （三） 校準(zhǔn)程序 正常情況下數(shù)字溫度表運(yùn)行在測(cè)量顯示狀態(tài)下，校準(zhǔn)的啟動(dòng)是通過(guò)響應(yīng)按鍵SET 鍵長(zhǎng)按 2s 的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本次設(shè)計(jì)選擇 為進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)的按鍵輸入端。校準(zhǔn)程序入口也就是設(shè)在單獨(dú)的子程序中，進(jìn)入子程序后，進(jìn)行如下操作 ： 、干擾檢查。 .進(jìn)入循環(huán)活動(dòng)狀態(tài)。 ，如果已經(jīng)在校準(zhǔn)狀態(tài)，則表示是在校準(zhǔn)中途按下 SET 鍵，表示放棄校準(zhǔn)，此時(shí)不保存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)到 E2PROM，直接復(fù)位系統(tǒng)，進(jìn)入正常測(cè)量顯示狀態(tài)。 。 顯示。 KYE NXET 是