【正文】 //選擇 AD 輸入通道；}for(lu=0。lu2。lu++){ adc_0809(adc_in1)。delay1us(5)。 tx1=u_turn_t()。 delay1us(5)。 adc_0809(adc_in2)。 delay1us(5)。 tx2=u_turn_t()。河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)23delay1us(5)。} } 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒉杉碾妷和ㄟ^一定的關(guān)系式轉(zhuǎn)換為溫度值，并溫度值讀入到指定數(shù)組中。此中包括 AD 測得的值為電壓值，電壓與溫度轉(zhuǎn)換的關(guān)系式；PT100 的線性化處理；在采集過程中，由于外界干擾對采集到的數(shù)據(jù)的影響，做出相應的處理。 電壓—PT100 阻值轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的測量范圍是 0~200℃，PT100 對應的電阻值為 100~，由恒流源電路可知，PT100 對應的輸出電壓也是調(diào)理電路的輸入為 mV~，調(diào)理電路的輸出電壓為 0V~ 5V。因此，調(diào)理電路應完成輸入電壓與輸出電壓的對應變換： mV 與 0 V； mV 與 5 V；由于輸出電壓為 0V~ 5V，則： mV – = 式()即： 與 5V 的對應變換。由以上分析可知，兩級放大電路的總的增益為 G= 5/≈40。第一級放大電路的增益確定為 20 倍，第二級為 2 倍。圖 中 PT100 是熱電阻，R0 值由于在輸出為 0V 時，實際上有個對應于 100 歐姆的偏置電路。電路由5V 提供電路電源供電 R12，PT100 與 R12 電阻值相對較小，流經(jīng) R12 中的電流可視為恒流源。PT100 兩端的電壓經(jīng) AD6OP07 進行二級放大 40 倍，輸出接到 ADC0809 輸入端。因此根據(jù)：PT100R0=U/I 式()得：I=()而：AD=I*(PT100100)*G 式()這里的 AD 值為 A/D 轉(zhuǎn)換得結(jié)果，G 為放大器的增益，本設計中的二級放大器放大的倍數(shù)為 40 倍。將上述條件代入得：河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)24PT100=AD/I/G+100=AD/+100 式() AD 值—十進制數(shù)轉(zhuǎn)換模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換測量子函數(shù)，通過 P1 口測得的 A/D 值為二進制數(shù)，為方便接下來的計算，須將測得的 AD 值轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，程序如下： uint ad_turn_D(){uint adc, temp。 temp=P1。 adc=(temp/)*。 //adc 為所測得電壓值的十進制數(shù)；} 通過插值算法校正 PT100 的非線性度由 PT100 的特性可知，雖然 PT100 的線性度比較好，但是由于其溫度—電阻函數(shù)關(guān)系并非線性，用單片機運算則占用資源和時間都比較多。通常采用查表和線性插值算法進行標度變換的方法計算出溫度，不僅運算快、占用單片機內(nèi)部資源少，而且可以一定程度上對 PT100 進行線性化校正，從而達到非常精確的測溫效果。要查表首先要在單片機的 ROM 區(qū)建立一個電阻—溫度分度表，在檢測值的范圍內(nèi)均勻選擇若干個標定點，標定的點數(shù)越多則表格越大，對系統(tǒng)的描述也越精確?？紤]到單片機的程序存儲空間資源和實際的測量精度要求，并不需要每隔一攝氏度就取一個標定點，根據(jù)精度要求選擇適當?shù)臏囟乳g隔。例如本次設計是在 0～200℃范圍內(nèi)每隔 5℃標定一個 PT100 的電阻值，即共 41 個標定點，分別記作 R[i]，i 取 0～41，對應的溫度記作 Ti=i*5。圖 插值算法示意圖河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)25如圖 所示，采用線性插值算法進行標度變換時，將檢測值 Rx 通過順序查表，與標定點 R[i]比較，確定區(qū)間 R[i]RxR[i+1]，然后進行線性插值算法求得溫度值 tx：tx=T[i]+((RxR[i])/(R[i+1]R[i]))*(T(i+1)T(i)) 式()因為是每隔 5℃標定一個電阻值，所以 T(i+1)T(i)=5，即：tx=Ti+5*(RxR[i]/R[i+1]R[i]) 式()若經(jīng) A/D 采樣和濾波得 PT100 的電阻值 Rx=，求此時實測對象的溫度 tx。查 Rx=，表得 R[6]RxR[7]，R[6] ＝，R[7]＝即：Ti=i*5=6*5=30℃ 式()代入式() 得：tx=Ti+5*(RxR[6])/(R[7]R[6])=30+5*()/()=此時實測對象的溫度 tx 為 ℃。熱電阻的溫度轉(zhuǎn)換子程序為： /***********************熱電阻溫度轉(zhuǎn)換*************************/char u_turn_t(){ uint rpt,i,j,tx,adc。 adc=filter()。 rpt=( adc/ G/ +100)。 //由式()得 rpt；G 為輸入電壓二級增益； delay1us(5)。 for(i=1。rptR[i]。i++)。 j=i1。 tx=M*10*(j+(rptR[j])/(R[j+1]R[j]))。 //M 為電阻—溫度分度表兩個電阻相隔的溫度度數(shù)； return tx。 //返回溫度值；} 去極值平均濾波法通過對采樣信號進行濾波減小隨機誤差由于外界干擾或某些不可預知的因素，模擬量在受到干擾后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果偏離了真實值，可能會出現(xiàn)一些隨機的誤差，如果只采樣一次，無法確定結(jié)果是否可信。必須通過多次采樣得到一個河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)26A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)序列，通過軟件算法處理后才能得到一個可信度較高的結(jié)果。通過數(shù)字濾波的方法可進一步提高溫度的可信度。這種方法就是數(shù)字濾波。濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制(或大為衰減)無用頻率信號的電子裝置，可分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。模擬濾波器是主要采用R、L 、C等無源器件組成的濾波電路或由運放和R、C組成的有源濾波器。而數(shù)字濾波則是采用軟件算法實現(xiàn)濾波的。數(shù)字濾波的前提是對同一數(shù)據(jù)進行多次采樣，在單片機系統(tǒng)中一般有以下幾種方法：1) 中值濾波：一般采樣7次，排序后取中間值。2) 算術(shù)平均濾波：一般采樣8次，求平均值。3) 去極值平均濾波：去掉最大最小值后求平均值。4) 加權(quán)平均濾波：各加權(quán)系數(shù)之和為1。5) 滑動平均濾波：本次采樣值和前n次采樣值求平均。數(shù)據(jù)濾波方法選用要視現(xiàn)場環(huán)境和被測對象而定，在本系統(tǒng)中采用的是去極值平均值濾波，算術(shù)平均濾波不能將明顯的脈沖干擾或粗大誤差消除，只能將其影響削弱。因明顯干擾或粗大誤差使采樣值遠離其實際值，可以比較容易地將其剔除，不參與平均值計算，從而使平均濾波的輸出值更接近真實值。此處采用去極值平均濾波法，其實現(xiàn)的方法為：1) 連續(xù)采樣 N個數(shù)據(jù)；2) 把 N 個采樣數(shù)據(jù)按大小排列；3) 去掉一個最大值，去掉一個最小值；4) 然后計算 N2 個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。去極值平均濾波子程序為： /***********************去極值平均濾波*************************/uchar filter(){ char count,i,j。 uint adc_buf[N]。 uint sum=0,buf=0。for(count=0。countN。count++) { adc_buf[count]=adc_data[count]。 }河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)27 for(j=0。jN1。j++) //把 N 個采樣數(shù)據(jù)按大小排列； { for(i=0。iNj。i++) { if(adc_buf[i]adc_buf[i+1]) { buf=adc_buf[i]。adc_buf[i]=adc_buf[i+1]。adc_buf[i+1]=buf。 } } } for(count=1。countN1。count++) //去掉一個最大值，去掉一個最小值； {sum+=adc_buf[count]。} return (sum/N2)。 //返回計算的 N2 個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值；} 溫度顯示顯示系統(tǒng)是單片機控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場工作人員能夠及時掌握生產(chǎn)過程。以上章節(jié)已經(jīng)將溫度檢測并計算出，存儲到方便 LCD 顯示的單元。LCD 顯示程序顯示實時采集溫度的數(shù)據(jù)，每路顯示的格式為：IN0：℃ ，每次顯示兩路輸入信號，共 2 次循環(huán)顯示完所有信號。溫度顯示程序總流程圖如圖 所示：河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)28圖 溫度顯示程序總流程圖溫度顯示主程序： /***********************LCD 主函數(shù)*************************/void main_1602(void) { uchar i。 lcd_write(0x01)。 //清屏幕指令，將以前的顯示內(nèi)容清除； delay1us(5)。 lcd_writeaddress(0x00)。 //設定屏幕上 lcd_line1 的顯示位置； delay1us(5)。 for(i=0。i9。i++) { lcd_writedata(lcd_line1[i])。 //在屏幕上讀出 lcd_line1 的內(nèi)容；指定顯示溫度圖形℃的地址寫入自定義溫度圖形℃將數(shù)據(jù)寫入液晶模塊開始LCD 初始化指定第一行顯示的地址顯示自定義溫度圖形℃返回河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)29 delay1us(5)。 } lcd_write(0x40)。 //設定 CGRAM 地址； delay1us(5)。 for(i=0。i8。i++) { lcd_writedata(wendu[i])。 //寫入自定義圖形 ℃； } delay1us(5)。 lcd_writeaddress(0x09)。 //設定屏幕上的顯示自定義圖形℃的位置； lcd_writedata(0x00)。 //從 CGRAM 里取出自定義圖形 ℃顯示； lcd_writeaddress(0x40)。 //設定屏幕上 lcd_line2 的顯示位置； delay1us(5)。 for(i=0。i9。i++) { lcd_writedata(lcd_line2[i])。 //在屏幕上讀出 lcd_line1 的內(nèi)容； delay1us(5)。 } lcd_writeaddress(0x49)。 //設定屏幕上的顯示位置； _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 lcd_writedata(0x00)。 //從 CGRAM 里取出自定義圖形 ℃顯示； } 報警控制 溫度上、下限設定溫度上、下限的設定主要是通過按鍵設定測得溫度的上、下限的值。首先，若要設定上限值，則按按鍵 P3^2 進入設定上限值程序中，再按 P3^4 或 P3^5 進行加、減上限值。若要設定下限值，則按按鍵 P3^3 進入設定下限值程序中，再按 P3^4 或 P3^5 進行加、減下限值。在此設計中，對按鍵做了消抖處理。具體程序如下：河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)30/***********************調(diào)節(jié)上限值程序*************************/void high_limit(void) //調(diào)節(jié)上限；{ if(p32==0) { delay1ms(20)。 if(p32==0) { taige=0。 lcd_write(0x01)。 lcd_HT()。lcd_tiaohigh()。lcd_tiaolow()。 for(dengdai=0。dengdai500。dengdai++) { zengjia()。 jianshao()。 delay1ms(2)。 } } }} /***********************調(diào)節(jié)下限值程序*************************/void low_limit(void) //調(diào)節(jié)下限；{ if(p33==0) { delay1ms(20)。 if(p33==0) { taige=1。 lcd_write(0x01)。河南城建學院本科畢業(yè)設計(論文) 計算與軟件實現(xiàn)31 lcd_tiaohigh()。 lcd_LT()。lcd_tiaolow()。 for(dengdai=0。dengdai500。dengdai++) { zengjia()。 jianshao()。 delay1ms(2)。 } } } } /***********************增加上或下限*************************/v