【導(dǎo)讀】智能傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是智能溫度傳感。本文介紹了智能集成溫度傳感器MAX6675與AT89s51及MAX7219等芯片設(shè)計的智能。最新的數(shù)字式K型熱電偶冷端溫度補償及轉(zhuǎn)換器MAX6675芯片，它不但能。量程自動轉(zhuǎn)換等功能，并通過SPI總線接單片機構(gòu)成測溫系統(tǒng)。壓，能自動檢測電偶的開路故障。以盡可能的簡化了器件的數(shù)量。AT89S51具有了相對AT89C51更強大的功能和端口數(shù)。量，因此具有了更大的兼容和更多的選擇余地，同時它還支持在線的編程。這樣一來在系統(tǒng)維護及出現(xiàn)誤碼的幾率就減少了很多。與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而。在系統(tǒng)中采用了C語言來編制程序。根據(jù)當前的智能儀器的標準來衡量，具有體積小，重量輕，價格廉價的特點。它還具有了擴展的能力，可以升級。因此也具有了較好的市場前景。

　　

【正文】 步串行通信方式。在雙方的數(shù)據(jù)交換過程中，單片機作為主機、 MAX6675作為從機，因 此單片機的工作模式須為從出主進方式，即 MAX6675 向單片機發(fā)送數(shù)據(jù) ， 單片機為接收 MAX6675 中的數(shù)據(jù)， MAX6675必須向其發(fā)送緩存 UTXBUF 寫入數(shù)據(jù)來啟動數(shù)據(jù)接收過程，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)是在時鐘脈沖的兩個反向沿處一起發(fā)生的，此時發(fā)送的數(shù)據(jù)位沒有任何意義 ， MAX6675 溫度數(shù)據(jù)讀取的過程如圖 所示。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 開 始定 義 變 量Y = 0 ， S = 0開 定 時 器 ， 片 選 ，開 定 時 器 中 斷 、 外 部 中 斷S = 1 ？關(guān) T 0 中 斷 對 鍵 盤 掃 描取 反S = 0 ？延 時 去 抖S = 0 ？散 轉(zhuǎn)選 位 鍵 處 理 程 序 確 定 鍵 處 理 程 序加 鍵 處 理 程 序顯 示 子 程 序啟 動 T 0 中 斷Y = 1 ？采 樣 子 程 序超 限 ？報 警顯 示 子 程 序NYNYNYNYYN 圖 智能溫度變送器的整體軟件流程圖 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 C S 引 腳 置 0 寫數(shù) 據(jù) 送 緩 存C S 引 腳 置 1接 受 完 成再 次 寫 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 緩 沖讀 溫 度 數(shù) 據(jù)發(fā) 送 成 功NY 圖 讀 MAX6675 溫度數(shù)據(jù)流程圖 變送器的鍵盤程序 鍵盤程序必須妥善解決鍵盤掃描、去抖動、多鍵同時按下等。 （ 1）、 軟件去抖動處理：按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產(chǎn)生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，我們采用軟件延時的方法來避開抖動階段。延時時間為10ms。 （ 2）、按鍵連擊的處理：由于單片機的速度較快，這種情況很容易發(fā)生。連擊在很多情況下是不允許的，它使操作者很難準確地進行操作。解決連擊的關(guān)鍵是一次按鍵只讓它響應(yīng)一次，該鍵不釋放就不執(zhí)行第二次。 （ 3）、鍵盤掃描首先單片機初始化，設(shè)置定時器 /計數(shù)器 0每隔 20ms中斷一次，開中斷。然后進行掃 描，若有鍵按下則延時 10ms，然后判定是哪個鍵按下，并執(zhí)行相應(yīng)的命令，并等待該按鍵釋放。若沒有鍵按下，則重新設(shè)置行掃描。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 下面是鍵盤程序 : 十 二 進 制 轉(zhuǎn) 換確 定 鍵R E T二 十 進 制 轉(zhuǎn) 換取 數(shù)地 址 加 2送 回 存 儲 器 圖 移位鍵流程圖 移 位 鍵R E T存 數(shù) 據(jù)+ 1置 0取 數(shù) 據(jù)= 2？ 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 移位鍵流程圖 加 鍵顯 示 區(qū) 首 地 址 R 0置 0A + R 0 值 送 （ A ）移 位 鍵 鍵 值 送 AR E TA 值 送 （ A + R 0 ）A + 1A = 9 ？Y N 圖 LED顯示程序設(shè)計 MAX7219 的編程非常簡單，只占用系統(tǒng)的 3個普通 I/O口， ， ， 連接到 MAX7219的 DI， CLK， CS(LOAD)引腳，通過 P0 口的這些引腳來模擬 7219 串行工作時序達到實現(xiàn) LED顯示接口的目的。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 關(guān) 中 斷C = 6置 M A X 7 2 1 9 中L O A D 為 零控 制 字 送 緩 沖 區(qū)發(fā) 送 中斷 否 ？ 顯 示 內(nèi) 容 送 緩 沖 區(qū)發(fā) 送 中 斷否 ？置 M A X 7 2 1 9 的 L O A D 為 1C 1 = 0 ？開 中 斷返 回NNYYYN 圖 MAX7219 顯示流程圖 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 6 智能溫度傳感器程序設(shè)計語言及開發(fā)環(huán)境 作為一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言， C語言的特點就是可以使你盡量少地對硬件進行操作，具有很強的功能性、結(jié)構(gòu)性和可移植性，常常被優(yōu)選作為單片機系統(tǒng)的編程語言。但是基于單片機的 C語言和標準 C語言有很大區(qū)別，如何結(jié)合單片機的系統(tǒng)資源，用 C語言開發(fā)符合實際工程需要 的單片機系統(tǒng)，對用編程者來說具有十分重要的意義。 C 語言是一種高級程序設(shè)計語言，它提供了十分完備的規(guī)范化流程控制結(jié)構(gòu)。因此采用 C51 語言設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)程序時，首先要盡可能地采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法，這樣可使整個應(yīng)用系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)清晰，易于調(diào)試和維護。對于一個較大的程序，可將整個程序按功能分成若干個模塊，不同的模塊完成不同的功能。對于不同的功能模塊，分別指定相應(yīng)的入口參數(shù)和出口參數(shù)，而經(jīng)常使用的一些程序最好編成函數(shù)，這樣既不會引起整個程序管理的混亂，還可增強可讀性， 移植性也好。 在程序設(shè)計過程中，要充分利用 C51語言的預(yù)處理命令。對于一些常用的常數(shù)，如 TRUE， FALSE， PI以及各種特殊功能寄存器，或程序中一些重要的依據(jù)外界條件可變的常量，可采用宏定義 ＃ define或集中起來放在一個頭文件中進行定義，再采用文件包含命令 ＃ include將其加入到程序中去。這樣當需要修改某個參量時，只須修改相應(yīng)的包含文件或宏定義，而不必對使用它們的每個程序文件都作修改，從而有利于文件的維護和更新 。 例 對于不同的單片機晶振，程序取不同的延時時間，而且可根據(jù)外界條件的變化修改 延時時間的長短。對于這樣的程序，可利用宏定義和條件編譯來實現(xiàn)。 define flag 1 ifdef flag＝＝ 1 define fosc 6M delay=10。 elif flag ＝＝ 0 define fosc 8M delay=12。 else define fosc 12M delay=20。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 endif main() { for(I=0。Idelay。I++)。 } 單片機 C語言與標準 C語言的區(qū)別 由于現(xiàn)在越來越多的產(chǎn)品 都采用單片機開發(fā)，所完成的計算和控制工作也日趨復(fù)雜，但是單片機系統(tǒng)是一種資源十分有限的系統(tǒng)，這主要表現(xiàn)在程序存儲器資源的不足，因此在程序設(shè)計時如何使用好這些有限的資源就顯得十分重要。用 C語言編程雖然具有許多的優(yōu)點，但是生成的代碼相對要長，要是編程技術(shù)不好，生成的代碼甚至有可能比匯編語言生成的代碼長幾倍，因此對編程者來說，應(yīng)該注意到單片機 C 語言和一般意義上的標準 C語言的區(qū)別，對程序進行適當?shù)膬?yōu)化。 智能溫度傳感器主要是以 AT89S51單片機為核心，前端 采用 集成了熱電偶放大器、冷端補償、 A/D 轉(zhuǎn) 換器及 SPI 串口的熱電偶放大器與數(shù)字轉(zhuǎn)換器 即 MAX6675，實現(xiàn)對溫度采集及數(shù)字輸出， AT89S51 單片機有高級 C語言支持 , 與匯編相比， C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而我們在系統(tǒng)中采用了 C語言來編制程序。 仿真開發(fā)系統(tǒng)是美國 Keil Software 公司出品的 Keil C51,它生成的目標代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，能充分體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 圖 keil C51 軟件開啟界面 集成開發(fā)環(huán)境是 uVision2 IDE 是一個基于 Window的開發(fā)平臺， uVision2包括一個項目管理器它可以簡單要創(chuàng)建一個項目，需要按下列步驟進行操作 （ 1） 啟動 uVision2 新建一個項目文件并從器件庫中選擇一個器件 （ 2） 新建一個源文件并把它加入到項目中 （ 3）增加并配置你選擇的器件的啟動代碼 （ 4） 針對目標硬件設(shè)置工具選項 （ 5） 編譯項目并生成可以編程 PROM 的 HEX文件 下面將重點講述建立一個項目并編譯連接成 HEX文件： 為了開始新的項目，選擇 Project/new Project 創(chuàng)建一個 Project,命名為 wd，并在其中加 。這時該 Project已是打開狀態(tài)，接著要選擇目標硬件系統(tǒng)的 MPU選項選項“ Select Device for Target” 如圖 。這個選項是為反映各個不同廠家生產(chǎn)的不同性能的 8051而設(shè)計的，本設(shè)計中選擇 AT89S51 選項。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 圖 目標硬件系統(tǒng)的 MPU 的選擇 其次要單擊“ Targets” ,然后右擊“ Source Group 1” 登錄原文件如圖 。 圖 登錄源文件 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 之后要進行“ Option for Target” 的設(shè)定，以修改跟編譯器有關(guān)的信息和跟目標系統(tǒng)有關(guān)的事項。如圖 中，第一個選項，“ Target” 設(shè)定目標系統(tǒng)的存儲器、輸出以及與源程序文件有關(guān)的事項。在菜單欄中，選擇“ Project/Option for Target” 就可以開始設(shè)定。在這里要輸入系統(tǒng)的工作頻率、 ROM 與 RAM的開始地址和大小以及存儲模式。 圖 Option for Target 為了讓讓機器語言代碼下載到 ROM，需要產(chǎn)生 HEX 代碼。圖 的 Option選項用來設(shè)定 HEX 文件的名字 和要存放的文件夾。通常編譯、調(diào)試到下載 ROM需要進行多次編譯才能完成。所以要在編譯、調(diào)試之前在該對話框中選中“ Create HEX Fi” 選項。 在設(shè)置好工程之后，就可以進行編譯了，編譯環(huán)境如圖 ： 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 圖 程序編譯環(huán)境 圖 程序連接環(huán)境 C源程序代碼經(jīng)編譯生成 文件，如果只源程序進行編譯則要單擊“ Translate” 。編譯之后將在“ Output Window” 窗口出現(xiàn)提示信息，可以根據(jù)提示對源文件進一步修改。然后對文件進行編譯連接，選擇菜單 Project/Build target ，對吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 當前工程進行連接，如果當前文件已修改，軟件會先對該文件進行編譯，然后連接產(chǎn)生目標代碼。 之后在信息窗口出現(xiàn)編譯連接的的響應(yīng)信息，作者可以根據(jù)提示對源文件進一步修改，直到無錯誤。在信息窗口還可真接寫入調(diào)試命令，直接對程序進行調(diào)試。 如果源文件無錯誤，將生成 OBJ文件，然后 HEX 代碼。編譯連接之后，可以進行在線調(diào)試，單擊 按鈕進入調(diào)試模式，可在寄存器窗口直接觀察各寄存器內(nèi)隨程序運行的變化，調(diào)出 P0、 P P P3端口觀察窗口、串行口輸入輸出接口、定時計數(shù)器 觀察口等的變化情況。為了方便調(diào)試，系統(tǒng)還提供單步執(zhí)行與全速運行，單步執(zhí)行是每次執(zhí)行一行程序，執(zhí)行完該程序以后即停止，等待命令執(zhí)行下一行程序，此時可以觀察該行程序執(zhí)行完以后得到的結(jié)果，是否與我們想等到的結(jié)果相同，借此可以找到程序中問題所在（ 單步執(zhí)行程序遇到子程序則進入、 單步執(zhí)行程序跳過子程序），全速執(zhí)行是指一行程序執(zhí)行完以后緊接著執(zhí)行下一和程序，中部不停止，這樣程程序執(zhí)行的速度很快，并可以看到該段程序執(zhí)行的總體效果。通常高度程序要兩種方式結(jié)合使用。調(diào)試完畢后再按 按扭結(jié)束調(diào)試，單擊 復(fù)位 CPU。 圖 程序調(diào)試運行窗口 Keil 軟件在調(diào)試程序時提供了多個窗口，主要包括輸出窗口（ Output Windows）、觀察窗口（ Watchamp。Call Statck Windows）、存儲器窗口（ Memory Window）、反匯編窗口（ DissamblyWindow）、串行窗口（ Serial Window）等。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 圖 、觀察窗口和存儲器窗口，各窗口的大小可以使用鼠標調(diào)整。 圖 調(diào)試窗口（命令窗口、存儲器窗口、觀察窗口） 經(jīng)過不斷的調(diào)試，運行將程序修改完善，生成 HEX文件，寫入 AT89S51芯片。總之， uVision2通過集成的 MAKE工具可以匯編編譯和連接你的嵌入式應(yīng)用，而且所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對話框形式的，是真正的源代碼級的對 CPU和外圍器件的調(diào)試器，大在加速嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程 。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 結(jié) 論 在各種 智能儀表技術(shù) 飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的智能儀器和智能儀器開發(fā)方式已不能滿足當代社會需求。本文提出的基于集成芯片的智能溫度傳感器，采用了先進的智能儀器設(shè)計方案，選用新型的傳感器接口高集成電路，結(jié)合當今先進的儀器開發(fā)方式 — 嵌入式開發(fā)方式，完成了對被測系統(tǒng)溫度的精確測試，及相關(guān)的數(shù) 據(jù)處理，輸出調(diào)節(jié)信號以控制系統(tǒng)的溫度變化，形成簡單的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 在整個系統(tǒng)中，本人完成了整個系統(tǒng)相關(guān)軟件的設(shè)計和部分硬件的設(shè)計開發(fā)： (1)溫度傳感器接口芯片 MAX6675 是數(shù)據(jù)輸入通道，其自身的各種優(yōu)點使不僅本系統(tǒng)的精確度，可