【導讀】山西煤炭職業(yè)技術(shù)學院。計算機信息系電子信息工程技術(shù)專業(yè)，學生XXXXXX于2020年06. 經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績

　　

【正文】 還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點，故有時也稱八段 LED 顯示管，通過 7段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字，字母及其他符號。如圖 44 所示。 LED 顯示器中的發(fā)光二極管的接法及原理 : 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極，使用時，公共陽極接 +5伏，這樣，陽極輸入端低電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入高電平則不點亮。 工作原理：當筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。 LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的 PN 結(jié)。當 PN 結(jié)導 通時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。用公式表示： L=KIF。亮度與正向電流成正比。 LED 的正向電壓 U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用 LED 數(shù)碼管時，工作電流一般選 10mA 左右／段，既保證亮度適中，又不會損壞器件。 1 2 3 4 5678910LED11 2 3 4 5678910LED21 2 3 4 5678910LED31 2 3 4 5678910LED4N8 N9 N10 N11R37 R38 R39 R40+5R30GNDOE1Q02D03D14Q15Q26D27D38Q39DE11Q412D413D414Q515Q616D617D718Q71974HC373IC11R30R31R32R33R34R35R36R37GND 圖 42 數(shù)碼管電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路與熱電偶測溫電路 由于本設(shè)計是熱電偶測溫電路，使用的熱電偶類的金屬器件利用其感溫效 18 應(yīng)，在將隨被 測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路。 經(jīng)過溫度傳感元件放大后的電壓信號，此信號為模擬信號，單片機機無法接受，故必須進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。實際電路中，選用 ICL7109 芯片。 工作原理： ICL7109 內(nèi)部有一個 14 位 (12 位數(shù)據(jù)和一位極性、一位溢出 )的鎖存器和一個 14 位的三態(tài)輸出寄存器，同時可以很方便地與各種微處理器直接連接，而無需外部加額外的鎖存器。 ICL7109 有兩種接口方式，一種 是直接接口，另一種是掛鉤接口。在直接接口方式中，當 ICL7109 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，由 STATUS 發(fā)出轉(zhuǎn)換結(jié)束指令到單片機，單片機對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)分高位字節(jié)和低位字節(jié)進行讀數(shù)。在掛鉤接口方式時， ICL7109 提供工業(yè)標準的數(shù)據(jù)交換模式，適用于遠距離的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如下圖44所示。 11STATUS2POL3OR4B125B116B107B98B89B710B611B512B413B314B215B116LBEN18HBEN19CE/L20MODE21OI22OO23OS24RUN/H26V28BUF30AZ31INT32COMMON33INLO34INHI35CAP+37CAP38ICL7109IC9R41+5C6GND GND12Y12104C8104C9104C7R43R43R425GNDC?Cap Pol1p1R24R25L1L2GNDVCC 圖 44 A/D 轉(zhuǎn)換電路 聲光報警電路 系統(tǒng)在溫度超過預(yù)先設(shè)定的溫度的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報警。光報警通過改變顯示顏色來實現(xiàn)，燈采用雙色燈。聲報警由蜂鳴器來實現(xiàn)，使得監(jiān)控人員及時采取措 19 R12LS1R13C1031245611121310897R1514D2D3Q3R16 圖 45聲光報警電路 紅外遙控器及接收電路 紅外遙控就是利用紅外遙控器產(chǎn)生的紅外線作為空間傳遞遙控信息的媒介， 從而實現(xiàn)對被控設(shè)備的各種遙控操作，它是一種電能一光能一電能的一種光控方 式。在近距離遙控中，紅外遙控體現(xiàn)出許多優(yōu)點。如：抗干擾能力強、體積小、 外形美、成本低等。隨著集成電路的發(fā)展和新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，特別對紅外專用 集成電路及通用低功耗集成電路的廣泛應(yīng)用，為紅外線遙控裝置性能的提高，體 積的減小，成本的降低均創(chuàng)造了十分有利的條件。 為了縮短開發(fā)周期，根據(jù)礦用溫度傳感器的具體要求，我們采用與 KJ93 監(jiān)控 系統(tǒng)一致的遙 控器，簡單的幾個鍵，結(jié)合軟件編程即可實現(xiàn)對礦用溫度傳感器的 零點、精度調(diào)整、報警溫度值等參數(shù)的遙控操作。 遙控器調(diào)節(jié)的基本原理 紅外遙控發(fā)射器中的紅外發(fā)射專用電路，能對按鍵信號進行編碼，并將編碼信號調(diào)制到 38kHz 左右的載波上，送到激勵部分進行二 次調(diào)制，變成紅外光信號發(fā)射出去。在接收端，通過專用接收芯片實現(xiàn)光一電轉(zhuǎn)換，恢復遙控編碼信號。單片機部分則對專用接收電路恢復出來的遙控編碼信號 進行識別和判斷。在完成檢測和正確譯碼后，根據(jù)事先的約定發(fā)出控制信號，從而執(zhí)行相應(yīng)操作。 接收電路基本原理 接收器采用紅外線一體化接收器。不需要任何外接組件，就能完成從 紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管 大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。接收器輸出信號直接送入單片機 AT89C51 的INT1，由單片機譯碼并實施相應(yīng)的操作。 20 接收電路采用了 CMOS 工藝制成，靜態(tài)功耗極低，載波頻率設(shè)計為 38KHZ，工作電壓范圍為 ～ 5V. IC6 為譯碼電路，其引腳排列如下圖所示： 1 為遙控信號輸入端，1315為脈沖輸出端， 68 為雙穩(wěn)態(tài)互鎖輸出端， 35 為用戶編碼端， 16 為 38KHZ 振蕩外接 RC 元件端，一般 R=39～ 43KΩ ,C=1000p 工作原理 ： SPH 為遙控信號接收器，當沒有接收到遙控信號時，三極管 Q6基極上沒電壓， Q6截止，所以 1端沒有信號輸入，譯碼電路就不工作。當 SPH 接受到遙控信號時， +5V 通過 R20,R21 分壓，時 Q6 導通， 1 端有信號輸入，譯碼電路開始工作如圖 42所示。 321SPHR20 R21Q6C12+5V12345678161514131211109IC6436587單片機 6 腳單片機 7 腳單片機 8 腳C13C14R22紅外遙控接收部分BATQ7Q8R23D8 D91 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 109IC7R24D10D11Y1C16C15S1 S2 S3遙控板電路 圖 46 接收電路 21 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計是測量礦用溫度傳感器設(shè)計的主要內(nèi)容和重點。我們應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)功能要求，以系統(tǒng)硬件 電路為基礎(chǔ)進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計。為了使設(shè)計出來的軟件功能明確、閱讀、調(diào)試方便、健壯性、可靠性好，我們一般采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計包括三方面的工作：自頂向下的設(shè)計、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。除此之外，有時還需要加強軟件抗干擾設(shè)計，以提高程序的可靠性。 軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件的設(shè)計：模塊化設(shè)計。模塊化設(shè)計就是把軟件按照規(guī)定的原則劃分為一個個較小的、相對獨立但又相關(guān)的模塊。分解、信息隱藏和模塊獨立性，是實現(xiàn)模塊化設(shè)計的重要指導思想。 系統(tǒng)的軟件流程圖主要包括：主程序、溫度測量子程序和中斷程序、按 鍵信號掃描子程序、顯示電路程序。 程序流程圖 程序設(shè)計主要是單片機的主控程序，大約分為主程序，溫度測量子程序流程，中斷程序，按鍵信號掃描子程序，顯示子程序。 主程序流程圖設(shè)計： 主程序主要功能是控制調(diào)用子程序，實現(xiàn)溫度的實時顯示、讀出并處理的測量溫度值（溫度測量每 2s進行一次） 如下圖 51所示 。 22 圖 51 主程序流程圖 按鍵信號掃描子程序流程圖設(shè)計： 鍵盤掃描子程序?qū)Π聪碌逆I進行判斷，并轉(zhuǎn)到按下的相應(yīng)鍵對應(yīng)的程序段，執(zhí)行相 應(yīng)的功能。其程序流程圖如 下 圖 52 所示 圖 52 鍵盤掃描子程序流程圖 中斷程序流程圖設(shè)計： 中斷程序是實現(xiàn)單片機在接收到分站或者主站的信號的時候時，能夠中斷當前所運行的程序，去執(zhí)行分站或者主站所下達的命令。當命令結(jié)束后繼續(xù)去執(zhí)行中斷前所運行Y N 開 始 有 按 鍵 確定信號 轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序，執(zhí)行相應(yīng)的程序 返 回 執(zhí)行其它程序 開 始 開機顯示 0000 顯示 2S 溫度信息采集， 單片機信息處理， 讀出溫度值， LED 顯示 LED 顯示 2S 23 的程序。 其程序流程圖如 下 圖 53 所示 。 圖 53 中斷程序流程圖 顯示子程序流程圖設(shè)計 ： LED 顯示模塊的作用是將處理好的數(shù)據(jù)顯示出來。該部分要完成 16 進制到 7 段數(shù)碼的段碼轉(zhuǎn)換，并最終將正確的段碼輸出，以此點亮相應(yīng)的數(shù)碼管。具體流程如下圖 534所示： Y N 開始 有中斷命令 執(zhí)行中斷命令 中斷前的相應(yīng)程序 結(jié)束 繼續(xù)執(zhí)行相應(yīng)程序 24 圖 54 顯示子程序流程圖 溫度讀出子程序流程圖設(shè)計： 讀出溫度子程序主要功能是讀出 RAM中的 9個 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如 下 圖 535 所示。 N Y 開 始 I/O 初始化 計數(shù)器中斷標 志 選擇下一個要輸出的數(shù)碼 輸出該數(shù)碼的段碼 段碼表指針指到最后 指針返回段碼表首 指針后移，指向下一個要顯示的數(shù)碼 結(jié)束 25 圖 55 溫度讀出子程序流程圖 開始 復位 發(fā)略讀只讀存儲器命令 發(fā)讀中間結(jié)果存儲器命令 讀 TH 數(shù)據(jù) 讀 TL 數(shù)據(jù) 復位 返回