【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(jì)的智能。最新的數(shù)字式K型熱電偶冷端溫度補(bǔ)償及轉(zhuǎn)換器MAX6675芯片，它不但能。量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換等功能，并通過(guò)SPI總線接單片機(jī)構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。壓，能自動(dòng)檢測(cè)電偶的開(kāi)路故障。以盡可能的簡(jiǎn)化了器件的數(shù)量。AT89S51具有了相對(duì)AT89C51更強(qiáng)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(shí)它還支持在線的編程。這樣一來(lái)在系統(tǒng)維護(hù)及出現(xiàn)誤碼的幾率就減少了很多。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而。在系統(tǒng)中采用了C語(yǔ)言來(lái)編制程序。根據(jù)當(dāng)前的智能儀器的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，具有體積小，重量輕，價(jià)格廉價(jià)的特點(diǎn)。它還具有了擴(kuò)展的能力，可以升級(jí)。因此也具有了較好的市場(chǎng)前景。

　　

【正文】 步串行通信方式。在雙方的數(shù)據(jù)交換過(guò)程中，單片機(jī)作為主機(jī)、 MAX6675作為從機(jī)，因 此單片機(jī)的工作模式須為從出主進(jìn)方式，即 MAX6675 向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) ， 單片機(jī)為接收 MAX6675 中的數(shù)據(jù)， MAX6675必須向其發(fā)送緩存 UTXBUF 寫(xiě)入數(shù)據(jù)來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)接收過(guò)程，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)是在時(shí)鐘脈沖的兩個(gè)反向沿處一起發(fā)生的，此時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)位沒(méi)有任何意義 ， MAX6675 溫度數(shù)據(jù)讀取的過(guò)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(jì)（論文） 26 開(kāi) 始定 義 變 量Y = 0 ， S = 0開(kāi) 定 時(shí) 器 ， 片 選 ，開(kāi) 定 時(shí) 器 中 斷 、 外 部 中 斷S = 1 ？關(guān) T 0 中 斷 對(duì) 鍵 盤(pán) 掃 描取 反S = 0 ？延 時(shí) 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(dòng) T 0 中 斷Y = 1 ？采 樣 子 程 序超 限 ？報(bào) 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(jì)（論文） 27 C S 引 腳 置 0 寫(xiě)數(shù) 據(jù) 送 緩 存C S 引 腳 置 1接 受 完 成再 次 寫(xiě) 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(pán)程序 鍵盤(pán)程序必須妥善解決鍵盤(pán)掃描、去抖動(dòng)、多鍵同時(shí)按下等。 （ 1）、 軟件去抖動(dòng)處理：按鍵的觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)均會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的，我們采用軟件延時(shí)的方法來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)階段。延時(shí)時(shí)間為10ms。 （ 2）、按鍵連擊的處理：由于單片機(jī)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(zhǔn)確地進(jìn)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(pán)掃描首先單片機(jī)初始化，設(shè)置定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0每隔 20ms中斷一次，開(kāi)中斷。然后進(jìn)行掃 描，若有鍵按下則延時(shí) 10ms，然后判定是哪個(gè)鍵按下，并執(zhí)行相應(yīng)的命令，并等待該按鍵釋放。若沒(méi)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(jì)（論文） 28 下面是鍵盤(pán)程序 : 十 二 進(jìn) 制 轉(zhuǎn) 換確 定 鍵R E T二 十 進(jìn) 制 轉(zhuǎn) 換取 數(shù)地 址 加 2送 回 存 儲(chǔ) 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(jì)（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(jì) MAX7219 的編程非常簡(jiǎn)單，只占用系統(tǒng)的 3個(gè)普通 I/O口， ， ， 連接到 MAX7219的 DI， CLK， CS(LOAD)引腳，通過(guò) P0 口的這些引腳來(lái)模擬 7219 串行工作時(shí)序達(dá)到實(shí)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(jì)（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(kāi) 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(jì)（論文） 31 6 智能溫度傳感器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及開(kāi)發(fā)環(huán)境 作為一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言， C語(yǔ)言的特點(diǎn)就是可以使你盡量少地對(duì)硬件進(jìn)行操作，具有很強(qiáng)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(jī)系統(tǒng)的編程語(yǔ)言。但是基于單片機(jī)的 C語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn) C語(yǔ)言有很大區(qū)別，如何結(jié)合單片機(jī)的系統(tǒng)資源，用 C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)符合實(shí)際工程需要 的單片機(jī)系統(tǒng)，對(duì)用編程者來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。 C 語(yǔ)言是一種高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)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(yǔ)言設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序時(shí)，首先要盡可能地采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，這樣可使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)清晰，易于調(diào)試和維護(hù)。對(duì)于一個(gè)較大的程序，可將整個(gè)程序按功能分成若干個(gè)模塊，不同的模塊完成不同的功能。對(duì)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(huì)引起整個(gè)程序管理的混亂，還可增強(qiáng)可讀性， 移植性也好。 在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分利用 C51語(yǔ)言的預(yù)處理命令。對(duì)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(lái)放在一個(gè)頭文件中進(jìn)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(dāng)需要修改某個(gè)參量時(shí)，只須修改相應(yīng)的包含文件或宏定義，而不必對(duì)使用它們的每個(gè)程序文件都作修改，從而有利于文件的維護(hù)和更新 。 例 對(duì)于不同的單片機(jī)晶振，程序取不同的延時(shí)時(shí)間，而且可根據(jù)外界條件的變化修改 延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短。對(duì)于這樣的程序，可利用宏定義和條件編譯來(lái)實(shí)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(jì)（論文） 32 endif main() { for(I=0。Idelay。I++)。 } 單片機(jī) C語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn) C語(yǔ)言的區(qū)別 由于現(xiàn)在越來(lái)越多的產(chǎn)品 都采用單片機(jī)開(kāi)發(fā)，所完成的計(jì)算和控制工作也日趨復(fù)雜，但是單片機(jī)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(chǔ)器資源的不足，因此在程序設(shè)計(jì)時(shí)如何使用好這些有限的資源就顯得十分重要。用 C語(yǔ)言編程雖然具有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是生成的代碼相對(duì)要長(zhǎng)，要是編程技術(shù)不好，生成的代碼甚至有可能比匯編語(yǔ)言生成的代碼長(zhǎng)幾倍，因此對(duì)編程者來(lái)說(shuō)，應(yīng)該注意到單片機(jī) C 語(yǔ)言和一般意義上的標(biāo)準(zhǔn) C語(yǔ)言的區(qū)別，對(duì)程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。 智能溫度傳感器主要是以 AT89S51單片機(jī)為核心，前端 采用 集成了熱電偶放大器、冷端補(bǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)溫度采集及數(shù)字輸出， AT89S51 單片機(jī)有高級(jí) C語(yǔ)言支持 , 與匯編相比， C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而我們?cè)谙到y(tǒng)中采用了 C語(yǔ)言來(lái)編制程序。 仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是美國(guó) Keil Software 公司出品的 Keil C51,它生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，能充分體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)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(jì)（論文） 33 圖 keil C51 軟件開(kāi)啟界面 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是 uVision2 IDE 是一個(gè)基于 Window的開(kāi)發(fā)平臺(tái)， uVision2包括一個(gè)項(xiàng)目管理器它可以簡(jiǎn)單要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，需要按下列步驟進(jìn)行操作 （ 1） 啟動(dòng) uVision2 新建一個(gè)項(xiàng)目文件并從器件庫(kù)中選擇一個(gè)器件 （ 2） 新建一個(gè)源文件并把它加入到項(xiàng)目中 （ 3）增加并配置你選擇的器件的啟動(dòng)代碼 （ 4） 針對(duì)目標(biāo)硬件設(shè)置工具選項(xiàng) （ 5） 編譯項(xiàng)目并生成可以編程 PROM 的 HEX文件 下面將重點(diǎn)講述建立一個(gè)項(xiàng)目并編譯連接成 HEX文件： 為了開(kāi)始新的項(xiàng)目，選擇 Project/new Project 創(chuàng)建一個(gè) Project,命名為 wd，并在其中加 。這時(shí)該 Project已是打開(kāi)狀態(tài)，接著要選擇目標(biāo)硬件系統(tǒng)的 MPU選項(xiàng)選項(xiàng)“ Select Device for Target” 如圖 。這個(gè)選項(xiàng)是為反映各個(gè)不同廠家生產(chǎn)的不同性能的 8051而設(shè)計(jì)的，本設(shè)計(jì)中選擇 AT89S51 選項(xiàng)。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 目標(biāo)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(jì)（論文） 35 之后要進(jìn)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(biāo)系統(tǒng)有關(guān)的事項(xiàng)。如圖 中，第一個(gè)選項(xiàng)，“ Target” 設(shè)定目標(biāo)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、輸出以及與源程序文件有關(guān)的事項(xiàng)。在菜單欄中，選擇“ Project/Option for Target” 就可以開(kāi)始設(shè)定。在這里要輸入系統(tǒng)的工作頻率、 ROM 與 RAM的開(kāi)始地址和大小以及存儲(chǔ)模式。 圖 Option for Target 為了讓讓機(jī)器語(yǔ)言代碼下載到 ROM，需要產(chǎn)生 HEX 代碼。圖 的 Option選項(xiàng)用來(lái)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(jìn)行多次編譯才能完成。所以要在編譯、調(diào)試之前在該對(duì)話框中選中“ Create HEX Fi” 選項(xiàng)。 在設(shè)置好工程之后，就可以進(jìn)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(jì)（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(jìn)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(duì)源文件進(jìn)一步修改。然后對(duì)文件進(jìn)行編譯連接，選擇菜單 Project/Build target ，對(duì)吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)行編譯，然后連接產(chǎn)生目標(biāo)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(duì)源文件進(jìn)一步修改，直到無(wú)錯(cuò)誤。在信息窗口還可真接寫(xiě)入調(diào)試命令，直接對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。 如果源文件無(wú)錯(cuò)誤，將生成 OBJ文件，然后 HEX 代碼。編譯連接之后，可以進(jìn)行在線調(diào)試，單擊 按鈕進(jìn)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(yùn)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(shí)計(jì)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(yùn)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(shí)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(wèn)題所在（ 單步執(zhí)行程序遇到子程序則進(jìn)入、 單步執(zhí)行程序跳過(guò)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(yùn)行窗口 Keil 軟件在調(diào)試程序時(shí)提供了多個(gè)窗口，主要包括輸出窗口（ Output Windows）、觀察窗口（ Watchamp。Call Statck Windows）、存儲(chǔ)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(jì)（論文） 38 圖 、觀察窗口和存儲(chǔ)器窗口，各窗口的大小可以使用鼠標(biāo)調(diào)整。 圖 調(diào)試窗口（命令窗口、存儲(chǔ)器窗口、觀察窗口） 經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)試，運(yùn)行將程序修改完善，生成 HEX文件，寫(xiě)入 AT89S51芯片。總之， uVision2通過(guò)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(kāi)發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框形式的，是真正的源代碼級(jí)的對(duì) CPU和外圍器件的調(diào)試器，大在加速嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程 。 吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(kāi)發(fā)方式已不能滿(mǎn)足當(dāng)代社會(huì)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(jìn)的智能儀器設(shè)計(jì)方案，選用新型的傳感器接口高集成電路，結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)的儀器開(kāi)發(fā)方式 — 嵌入式開(kāi)發(fā)方式，完成了對(duì)被測(cè)系統(tǒng)溫度的精確測(cè)試，及相關(guān)的數(shù) 據(jù)處理，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)以控制系統(tǒng)的溫度變化，形成簡(jiǎn)單的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 在整個(gè)系統(tǒng)中，本人完成了整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)和部分硬件的設(shè)計(jì)開(kāi)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(diǎn)使不僅本系統(tǒng)的精確度，可