【正文】 附圖 1 仿真原理圖。附表1鎳鉻硅—鎳硅熱電偶(N型)E(t)分度表(參考端溫度為0 ?C)T/℃0102030405060708090300也感謝家人在四年來對我無限支持，愿你們永遠健康快樂。在做畢業(yè)設(shè)計時，更得到老師的耐心指導，老師不厭其煩，一次一次的指出設(shè)計的缺點和錯誤，從開題到設(shè)計直到完成，老師付出了辛勤的汗水，讓我在大學的最后時刻也學到了很多知識。由于時間有限，本論文的缺點和錯誤在所難免，懇請讀者多加指正。對于生產(chǎn)和使用熱電偶測溫元件的廠家來說，更應(yīng)適應(yīng)發(fā)展潮流使用更為精確先進的測量儀。 展望當今是一個科技高飛猛進的時代，科技的進步必然對測量儀器提出更高的要求。(5)該儀器的軟件系統(tǒng)全部采用C51編寫，提高了程序的可讀性和可移植性。(2)該儀表放大器，具有較高的共模抑制比，提高測量的準確性。誤差并不可怕，重要的是我們要正確的找到誤差的原因，以及會對結(jié)果產(chǎn)生哪些影響，在條件允許的情況下應(yīng)盡量消除；但有時候，只要誤差在我們設(shè)計允許的范圍內(nèi)就達到要求。（4）對電路板的焊接不完美，可能會導致電路接觸不良等等。實驗結(jié)果誤差較大，經(jīng)分析，主要由以下幾個方面造成的：（1）所測試的溫度不穩(wěn)定，導致LCD顯示有較大的跳動；（2）單片機開發(fā)板和放大器之間產(chǎn)生干擾信號，當手碰到連接線時，LCD屏也會出現(xiàn)閃爍；（3）對信號沒采用隔離措施，受外部電磁信號的影響。 硬件誤差硬件誤差除了熱電偶本身引入的誤差外，還包括電路設(shè)計、檢測等方面的誤差。而在本設(shè)計中，我是利用手中已有的元件設(shè)計的。5V228=當測量溫度范圍是0～1300 ? C時，引起的最大誤差為δ=177。 設(shè)計中選用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADCO832，采用模擬量單極性輸入，所以在本設(shè)計中，A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差為177。1LSB／2。例如V177。設(shè)數(shù)字量D理論上準確對應(yīng)于模擬量輸入v，由A／D轉(zhuǎn)換的原理(四舍五入)可知，當模擬量輸入為VILSB／2和V+ILSB／2時，數(shù)字量仍為D，通常認為這時誤差為零。 軟件誤差軟件誤差是指單片機系統(tǒng)引入的誤差，在單片機系統(tǒng)中主要是A／D轉(zhuǎn)換器存在轉(zhuǎn)換誤差，即對于一個給定的數(shù)字量，實際的模擬輸入與理論模擬輸入之差。因此在硬件的設(shè)計中當應(yīng)當盡量減少這些誤差。但實際上并非如此，各種因素影響了熱電偶測溫的準確性。通過分析可知該儀器的主要誤差來自于熱電偶和單片機系統(tǒng)。在調(diào)試過程中，盡量保證溫度的恒定，以確保得出更為穩(wěn)定的結(jié)果。.表 仿真調(diào)試結(jié)果測量端溫度t(℃)熱電勢Et(mV)放大器輸出u(V)轉(zhuǎn)換值顯示結(jié)果（溫度）t(℃)0000083138425040243370633685008949569713069390017390010504204104912002331195130052541295 硬件調(diào)試過程及結(jié)果 由于條件的原因，在硬件調(diào)試中，無法選擇多段溫度進行測量。其中，N型熱電偶所輸出的電勢是默認冷端溫度為0 ? C時得到的，因此在仿真原理圖中就不需要添加溫度補償部分。而選取后一種模型才可進行仿真。在仿真中，只用到ISIS環(huán)境進行電路圖的設(shè)計。該軟件可以對模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路、單片機及外圍元器件進行系統(tǒng)仿真，并提供了簡便易用的印刷電路板設(shè)計工具。這樣就無須多次購買元器件及制版，節(jié)省了設(shè)計時間與經(jīng)費，提高了設(shè)計效率與質(zhì)量。EDA技術(shù)的設(shè)計思路是：從元器件的選取到連線，直至電路的調(diào)試、分析和軟件的編譯，都是在計算機中完成，所有的工作先在虛擬環(huán)境下進行。如果更換設(shè)計方案，就必須重新購買元器件并重新制版，這樣不僅費時、費力，而且費用也高。傳統(tǒng)的電子設(shè)計流程是：確定題目后，查找資料，確定方案，設(shè)計電路圖，購買元器件，制版，調(diào)試，最后進行測試。PROTEUS軟件包已有近20年的使用歷史，在全球擁有龐大的企業(yè)用戶群，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的EDA工具，真正實現(xiàn)了在沒有目標原形時就可對系統(tǒng)進行調(diào)試、測試與驗證，大大提高了企業(yè)的開發(fā)效率，降低了開發(fā)風險。 LCD顯示子程序流程圖第4章 調(diào)試與誤差分析 軟件調(diào)試 PROTEUS簡介PROTEUS嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺是由英國Labcenter公司開發(fā)（授權(quán)風標科技公司為中國大陸的總代理）的，是目前世界上最先進最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與仿真平臺。清屏 所有顯示清0，所有指針清0（3）狀態(tài)字說明STA0~6：當前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7：讀寫操作使能，當為1時禁止，為0時允許。開顯示，沒光標，不閃爍 write_(0x06)。 write_(0x38)。（1）基本操作時序 ：讀狀態(tài)輸入 RS=L，RW=H，E=H 輸出 DOD7=狀態(tài)字 寫指令輸入 RS=L，RW=L，DOD7=指令碼，E=高脈沖 輸出無 讀數(shù)據(jù)輸入 RS=H，RW=H，E=H 輸出 DOD7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)輸入 RS=H，RW=L，DOD7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出無（2）初始化： rw=0。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 TX Reset(復位) 復位脈沖 RX Presence（存在） 存在脈沖，操作完成 。如果數(shù)據(jù)相符，主機繼續(xù)工作；否，則重復這一過程。?主機方式 數(shù)據(jù)（LSB）在先 注釋 TX Reset(復位) 復位脈沖 RX Presence（存在） 存在脈沖 TX CCh Skip ROM(跳過 ROM)命令 TX 4Eh Write Scratchpad（寫暫存存儲器）命令 TX （2個數(shù)據(jù)字節(jié)） 寫兩個字節(jié)至暫存存儲器（TB和 TL） TX Reset(復位) 復位脈沖 RX Presence（存在） 存在脈沖 TX CCh Skip ROM（跳過 ROM）命令 TX BEh 讀暫存存儲器命令 RX （9個數(shù)據(jù)字節(jié)） 讀整個暫存存儲器以及 CRC。貯存在EEPROM 內(nèi)的觸發(fā)器值用于告警。告警的條件定義為溫度高于TH 或低于TL 。（7）Alarm Search(告警搜索)此命令的流程與搜索ROM 命令相同。（6）Search ROM( 搜索ROM) 當系統(tǒng)開始工作時,總線主機可能不知道單線總線上的器件個數(shù)或者不知道其64 位ROM 編碼。（5）Skip ROM( 跳過ROM )在單點總線系統(tǒng)中，此命令通過允許總線主機不提供64 位ROM 編碼而訪問存儲器操作來節(jié)省時間。所有與64位ROM 序列不符的從片將等待復位脈沖。（4）Match ROM( 符合 ROM) “符合”ROM 命令后繼以64 位的ROM 數(shù)據(jù)序列，允許總線主機對多點總線上特定的DS18B20尋址。此命令只能在總線上僅有一個DS18B20 的情況下可以使用。所有ROM 操作命令均為8 位長。初始化序列包括總線主機發(fā)出一復位脈沖，接著由從屬器件送出存在脈沖。此特性的應(yīng)用范圍包括HVAC環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機械內(nèi)的溫度檢測以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。因此從中央處理器到DS18B20 僅需連接一條線和地讀寫和完成溫度變換，所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。在溫度補償中，需將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為熱電勢，而A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為VIN=0V~5V，輸出數(shù)字量為8位無符號二進制碼，由公式（）可變換得 ()式中 E為熱電勢，單位為mV。下面給出的是在軟件設(shè)計中需使用到的公式。由此可列出N型熱電偶的線性化標度變換表。采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，而電壓信號為0~+5V，據(jù)第3章設(shè)計的放大器倍數(shù)G=105，可求出各對應(yīng)放大器輸出電壓。其中，AM、A0、NM、N0對于某一固定的被測參數(shù)來說都是常數(shù)，不同的參數(shù)有著不同的值。線性表度變換公式： （）該式是線性化標度變換的通用公式。在這個信號轉(zhuǎn)換過程，就是標度變換。在該熱電偶測溫儀表中，需要將測量的溫度通過熱電偶轉(zhuǎn)換成0～+5V的電壓信號，再將對應(yīng)的電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的00～FFH的數(shù)字量DX。以上幾種方法雖然都有其各自的優(yōu)點，但它們所占的字節(jié)數(shù)，對把十幾種分度好的線性修正數(shù)據(jù)或公式放入有限的單片機內(nèi)存中，都是很困難的。2. 直接查表法：對分度表不經(jīng)處理，直接按一定的排列形式存入，用測得的A/D轉(zhuǎn)換值靠軟件搜索來查的相應(yīng)的溫度值。圖 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖 線性化標度變換程序設(shè)計一般測溫儀表所采用的線性化方法大致有以下幾種：1. 計算方法：即先用數(shù)學上的曲線擬合方法對熱電勢和對應(yīng)溫度進行擬合，得出誤差最小的近似表達式 。 A/D轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計按照ADC0832的工作方式。數(shù)字式溫度傳感器DS18B20輸出的反映熱電偶冷端溫度的數(shù)字量讀入單片機, 由相應(yīng)公式計算出對應(yīng)的冷端溫度的熱電勢E1； 再將熱電偶兩端輸出的熱電勢經(jīng)放大和濾波, 由A/D 轉(zhuǎn)換器輸入單片機, 由于單片機接收到的是數(shù)字量，須將其數(shù)字量用相應(yīng)公式轉(zhuǎn)換成熱電偶在冷端溫度為t0 時實際輸出的熱電勢E2；按中間溫度定律將E1和E2相加即得到熱電偶對應(yīng)冷端溫度為0 ? C的熱電勢E。按照上述的功能要求。本設(shè)計要求熱電偶線性化顯示器能夠?qū)崿F(xiàn)的功能及相應(yīng)的硬件設(shè)備如下：(1)溫度的采集與放大，通過熱電偶與放大電路實現(xiàn)；(2)模擬量的轉(zhuǎn)換，通過ADC0832實現(xiàn)；(3)實時分析與線性化功能，通過STC89C52實現(xiàn)；(4)冷端溫度補償，通過DS18B20實現(xiàn)；(5)實際溫度值的顯示，通過LCD1602實現(xiàn)。采用模塊化的設(shè)計思想，將該部分設(shè)計劃分為相應(yīng)的程序模塊，可分別各模塊進行設(shè)計、調(diào)試，增強了程序的可移植性。匯編語言(Assembly Language)是面向機器的程序設(shè)計語言，易于讀寫、易于調(diào)試和修改，同時也具有機器語言執(zhí)行速度快，占內(nèi)存空間少等優(yōu)點，但在編寫復雜程序時具有明顯的局限性，匯編語言依賴于具體的機型，不能通用，也不能在不同機型之間移植，代碼的可重用性較低。本章將介紹系統(tǒng)軟件開發(fā)的設(shè)計思想、程序設(shè)計和編寫、各功能模塊的實現(xiàn)以及各功能模塊的流程圖。 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2雙向數(shù)據(jù)線2VDD5v電源正極10D3雙向數(shù)據(jù)線3VL液晶顯示偏壓11D4雙向數(shù)據(jù)線4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5雙向數(shù)據(jù)線5R/W讀/寫選擇13D6雙向數(shù)據(jù)線6E使能信號14D7雙向數(shù)據(jù)線7D0雙向數(shù)據(jù)線15BLA背光源正極8D1雙向數(shù)據(jù)線16BLK背光源負極從上述對LCD1602的簡介中了解到了它的引腳功能，下面是根據(jù)本設(shè)計要實現(xiàn)的功能來將其各引腳與單片機進行連接。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R