【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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)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(cè)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(duì)采集到的數(shù)據(jù)的影響，做出相應(yīng)的處理。 電壓—PT100 阻值轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的測(cè)量范圍是 0~200℃，PT100 對(duì)應(yīng)的電阻值為 100~，由恒流源電路可知，PT100 對(duì)應(yīng)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(yīng)完成輸入電壓與輸出電壓的對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)變換。由以上分析可知，兩級(jí)放大電路的總的增益為 G= 5/≈40。第一級(jí)放大電路的增益確定為 20 倍，第二級(jí)為 2 倍。圖 中 PT100 是熱電阻，R0 值由于在輸出為 0V 時(shí)，實(shí)際上有個(gè)對(duì)應(yīng)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(duì)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(jìn)行二級(jí)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(shè)計(jì)中的二級(jí)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)現(xiàn)24PT100=AD/I/G+100=AD/+100 式() AD 值—十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換測(cè)量子函數(shù)，通過 P1 口測(cè)得的 A/D 值為二進(jìn)制數(shù)，為方便接下來的計(jì)算，須將測(cè)得的 AD 值轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，程序如下： uint ad_turn_D(){uint adc, temp。 temp=P1。 adc=(temp/)*。 //adc 為所測(cè)得電壓值的十進(jìn)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(jī)運(yùn)算則占用資源和時(shí)間都比較多。通常采用查表和線性插值算法進(jìn)行標(biāo)度變換的方法計(jì)算出溫度，不僅運(yùn)算快、占用單片機(jī)內(nèi)部資源少，而且可以一定程度上對(duì) PT100 進(jìn)行線性化校正，從而達(dá)到非常精確的測(cè)溫效果。要查表首先要在單片機(jī)的 ROM 區(qū)建立一個(gè)電阻—溫度分度表，在檢測(cè)值的范圍內(nèi)均勻選擇若干個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，標(biāo)定的點(diǎn)數(shù)越多則表格越大，對(duì)系統(tǒng)的描述也越精確?？紤]到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)空間資源和實(shí)際的測(cè)量精度要求，并不需要每隔一攝氏度就取一個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，根據(jù)精度要求選擇適當(dāng)?shù)臏囟乳g隔。例如本次設(shè)計(jì)是在 0～200℃范圍內(nèi)每隔 5℃標(biāo)定一個(gè) PT100 的電阻值，即共 41 個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，分別記作 R[i]，i 取 0～41，對(duì)應(yīng)的溫度記作 Ti=i*5。圖 插值算法示意圖河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)現(xiàn)25如圖 所示，采用線性插值算法進(jìn)行標(biāo)度變換時(shí)，將檢測(cè)值 Rx 通過順序查表，與標(biāo)定點(diǎn) R[i]比較，確定區(qū)間 R[i]RxR[i+1]，然后進(jìn)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?yàn)槭敲扛?5℃標(biāo)定一個(gè)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(shí)實(shí)測(cè)對(duì)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(shí)實(shí)測(cè)對(duì)象的溫度 tx 為 ℃。熱電阻的溫度轉(zhuǎn)換子程序?yàn)椋? /***********************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(jí)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(gè)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(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行濾波減小隨機(jī)誤差由于外界干擾或某些不可預(yù)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(shí)值，可能會(huì)出現(xiàn)一些隨機(jī)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(gè)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)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(gè)可信度較高的結(jié)果。通過數(shù)字濾波的方法可進(jìn)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(hào)通過而同時(shí)抑制(或大為衰減)無用頻率信號(hào)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(yùn)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(shí)現(xiàn)濾波的。數(shù)字濾波的前提是對(duì)同一數(shù)據(jù)進(jìn)行多次采樣，在單片機(jī)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(dòng)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(chǎng)環(huán)境和被測(cè)對(duì)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(yuǎn)離其實(shí)際值，可以比較容易地將其剔除，不參與平均值計(jì)算，從而使平均濾波的輸出值更接近真實(shí)值。此處采用去極值平均濾波法，其實(shí)現(xiàn)的方法為：1) 連續(xù)采樣 N個(gè)數(shù)據(jù)；2) 把 N 個(gè)采樣數(shù)據(jù)按大小排列；3) 去掉一個(gè)最大值，去掉一個(gè)最小值；4) 然后計(jì)算 N2 個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。去極值平均濾波子程序?yàn)椋? /***********************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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)現(xiàn)27 for(j=0。jN1。j++) //把 N 個(gè)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(gè)最大值，去掉一個(gè)最小值； {sum+=adc_buf[count]。} return (sum/N2)。 //返回計(jì)算的 N2 個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值；} 溫度顯示顯示系統(tǒng)是單片機(jī)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(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過程。以上章節(jié)已經(jīng)將溫度檢測(cè)并計(jì)算出，存儲(chǔ)到方便 LCD 顯示的單元。LCD 顯示程序顯示實(shí)時(shí)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(hào)，共 2 次循環(huán)顯示完所有信號(hào)。溫度顯示程序總流程圖如圖 所示：河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)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(shè)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)現(xiàn)29 delay1us(5)。 } lcd_write(0x40)。 //設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(bào)警控制 溫度上、下限設(shè)定溫度上、下限的設(shè)定主要是通過按鍵設(shè)定測(cè)得溫度的上、下限的值。首先，若要設(shè)定上限值，則按按鍵 P3^2 進(jìn)入設(shè)定上限值程序中，再按 P3^4 或 P3^5 進(jìn)行加、減上限值。若要設(shè)定下限值，則按按鍵 P3^3 進(jìn)入設(shè)定下限值程序中，再按 P3^4 或 P3^5 進(jìn)行加、減下限值。在此設(shè)計(jì)中，對(duì)按鍵做了消抖處理。具體程序如下：河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 計(jì)算與軟件實(shí)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