【正文】 參考文獻[1]梁森，歐陽三泰，[2]趙標，[3]張?zhí)K英，孟華，[4]李敏，[5]LCD1602的中文資料引腳功能圖及其應用電路[6]DS1302的中文資料引腳功能圖及其應用電路解決方案華強電子網(wǎng)[9]張毅剛，彭喜元，：高等教育出版社，[10]李希勝。非常非常感謝老師的幫助。還有最重要的，在這里我要對我的指導老師說一聲：“路老師，您辛苦了！”。雖然設(shè)計出來的東西沒能達到自己心目中的效果，但我認為無論做什么事情，重要的不是結(jié)果，而是完成事情的過程。同樣的，本次設(shè)計也和我的兩個同伴有著不可缺少的關(guān)系。在老師的指導下，我最后完成了本次設(shè)計。比如電路圖的畫法，我用的是以前學過的Altiun Design ,真是到要用的時候才會發(fā)現(xiàn)自己知道的是多么粗淺，沒辦法只好把那本書拿過來從頭到尾又看了一遍，最后終于像模像樣的設(shè)計好了。致 謝在設(shè)計時，我也遇到許多令人不忍直視問題。當把鍵盤設(shè)計好后，對它的使用就有很多不同思想，原本我是想著用不斷掃描的方法判斷按鍵到底有沒有被按下，老師看到后說這樣CPU太累了，可以考慮看看使用中斷掃描。當在鍵盤上按出時間時，就調(diào)出這個時間記錄的溫度，我經(jīng)過和同伴們的商議，最后決定用4乘4的矩陣式鍵盤作為本次設(shè)計的鍵盤部分。然后是鍵盤設(shè)計部分，按照我的想法，我本來是想和網(wǎng)絡(luò)上的很多設(shè)計一樣用3個獨立的按鍵：一個用來做停止采樣轉(zhuǎn)而去調(diào)用記錄的溫度第二個用來做倍乘鍵，分別是（1）如果不按第二個鍵，而是直接按第三個鍵，當這時候如果每按一下第三個鍵，那么顯示出來的就是在當前時間的基礎(chǔ)上，每次都倒退1秒所記錄的溫度；（2）按一下是X5擋，即這時候如果沒次按一下第三個鍵，那么顯示出來的就是在當前時間的基礎(chǔ)上，每次都倒退5秒所記錄的溫度；（3）按兩下時是X5擋，即這時候如果按一下第三個鍵，那么顯示出來的就是倒退5秒時所記錄的溫度；按一下是X10擋，即倒退5秒顯示記錄溫度；以此類推，就可以實現(xiàn)對記錄的溫度進行調(diào)用和查看。老師說不僅僅是數(shù)碼管驅(qū)動問題，而是數(shù)碼管只能顯示出溫度，無法實現(xiàn)實時檢測記錄溫度，可以考慮用顯示屏。接下來是溫度顯示部分，剛開始我因為并不是十分理解這次課題要實現(xiàn)的功能，以為只要實現(xiàn)溫度的顯示就可以了，所以我選擇的是用數(shù)碼管顯示。這次設(shè)計的題目涉及到的知識點既有硬件又有軟件；既有單片機又有傳感器。除此之外，用戶還可以通過按鍵對時間進行調(diào)整以確保達到時間的準確性，還可以通過矩陣鍵盤調(diào)用出已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)進行觀察。4 系統(tǒng)軟件流程設(shè)計本系統(tǒng)的軟件工作流程首先要對所用芯片進行初始化處理，處理之后開始進行溫度數(shù)據(jù)的采集，采集之后再使用MAX6675芯片對采集到的溫度數(shù)據(jù)在內(nèi)部進行AD轉(zhuǎn)換、冷端補償、內(nèi)部校正工作；然后將轉(zhuǎn)換后得到的16位數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可提取出12位有效溫度數(shù)字量，最后把轉(zhuǎn)換后的串行數(shù)據(jù)送給單片機，單片機把數(shù)據(jù)送給LCD1602，這樣就可以在上面呈現(xiàn)出來測量的溫度；定時器1S中斷一次記錄數(shù)據(jù)。LCD顯示屏的8個數(shù)據(jù)管腳與控制器的P0口連在一起，進行數(shù)據(jù)傳輸。因為要達到實時顯示記錄溫度值的效果，然而，數(shù)碼管的顯示方式顯然很難做到這一點，即使可以達到這樣的效果，用到的數(shù)碼管數(shù)量就非常的可觀了，即使這樣，出來的東西也是遠遠比不得顯示屏的，相對于數(shù)碼管來說，使用顯示屏顯示更加的直觀，這樣做還省卻了不少繁雜的步驟，所以采用的是液晶屏作為本次設(shè)計所需要的顯示電路。綜合上面所講的，可以總結(jié)出實現(xiàn)這種方式的3個步驟：（1）中斷時進行掃描（2）掃描法確定按鍵（3）進入按鍵對應的地址去執(zhí)行 顯示電路設(shè)計關(guān)于顯示電路的設(shè)計，目前出現(xiàn)的有數(shù)碼管顯示和液晶屏顯示。當沒有任何一個鍵按下時，芯片74LS30輸出電平為0，然后經(jīng)過芯片74LS04的一個非門后，輸出為1，控制器這時是不會響應該中斷請求的。知道是哪個鍵閉合后, 就可以讀入相應的鍵值, 然后再調(diào)轉(zhuǎn)到對應鍵的處理子程序，實現(xiàn)設(shè)定的功能。括而言之，我認為掃描法所用的工作方式就是：（1）某一列先被置為低電平（0），其余列均被置為高電平（1）。先讓某一列被置為低電平（0），其余列均為高電平（1）。如果不全為1，則有鍵閉合，否則無鍵按下。還有一種在我看來并不是很受歡迎的方法那就是線反轉(zhuǎn)法。當按下最后一個鍵時，就進入調(diào)用子程序，光標放在時間的時的位置上，計數(shù)器開始計數(shù)，每按下一個鍵，光標下移計數(shù)器的值就加一，當記到有六個鍵被按下時，就找到記錄數(shù)據(jù)的地址然后和記錄的數(shù)據(jù)依次進行比較，如果相同，就把這一部分數(shù)據(jù)顯示出來，即為所要的值。芯片74LS30是14引腳的8輸入與非門，和74LS04芯片一樣其中的兩個引腳第14引腳接電源和第7引腳接地，1~11和12引腳是8個輸入端分別連接在控制器的P2口和鍵盤行列線之間。在這里，我先說明一下74LS04芯片，它是14引腳的非門（NOT）專用芯片，其中有兩個引腳是第14引腳接電源和第7引腳接地，其余十二個構(gòu)成了6個非門。這種方式最突出的優(yōu)點就是占I/O口線少，所以被廣泛應用于需要按鍵較多的場合。本次設(shè)計用到的就是最為經(jīng)典的一種即矩陣式鍵盤。 鍵盤電路設(shè)計一、鍵盤的兩大分類：二、跟據(jù)網(wǎng)上和所學課本查的資料資料我了解到非編碼鍵盤可以分為：。除此之外，該芯片還可以（在突發(fā)方式下）一次傳送多個的Random Access Memory(RAM)數(shù)據(jù)或字節(jié)的時鐘信號【6】。它是一種多重優(yōu)勢于一身的集成芯片，使用廣泛、性能高、功耗低、自帶存儲器、工作電壓范圍廣、掉電保護它可以準確及時的計算出當前的時間，并且通過編程可以實現(xiàn)對年、月、日、星期、時、分、秒的調(diào)整，已完全達到本次設(shè)計所要的目的。具體的連接方式如圖364。相同的，按鍵復位電路中也是用到了電容值為經(jīng)典的10uF電解電容通過復位引腳端RST與+5V電源連接、和一個值為2K歐姆的電阻以及一個最為重要的、不可缺少的按鍵來共同構(gòu)成，實現(xiàn)復位操作的。具體連接方式由圖363展現(xiàn)出來。 時鐘與復位電路設(shè)計本次關(guān)于單片機的時鐘與復位電路設(shè)計，用的是使用最廣泛的經(jīng)典電路。三條傳輸線上全都增加一個電容值為1nF的陶瓷電容，這樣做的目的就是為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，同時還可以防止周圍的電磁對其產(chǎn)生一定的干擾【4】。圖362 熱電偶和MAX6675連接電路圖中可以看出，熱電偶與集成芯片MAX6675的連接非常簡單，具體的連接方式在介紹芯片時已經(jīng)說過了，這里就省略不寫了。 熱電偶與MAX6675電路設(shè)計本設(shè)計避開了復雜的利用模擬電路的設(shè)計思想來實現(xiàn)溫度采集、補償和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)而使用集成芯片MAX6675實現(xiàn)測量溫度所需要的功能。其中，課程設(shè)計中使用最多的就是利用整流電橋加穩(wěn)壓芯片，再經(jīng)過電容濾波一下，即可得到可供單片機正常工作的DC5V電源。所測溫度最后可以通過LCD表達出來。本系統(tǒng)是利用AT89S51單片機來控制帶有冷端補償?shù)腗AX6675溫度轉(zhuǎn)換芯片。熱電偶的工作端連接在MAX6675芯片的第三位引腳上【4】；熱電偶的自由端連接在MAX6675芯片的第二位引腳上【4】。本設(shè)計還可以對時間進行調(diào)整以達到實時顯示時間的目的）。引腳功能表表342 相關(guān)寄存器和控制字 芯片簡介如圖351中所展現(xiàn)出來的即為該芯片的實物圖，圖352中所展現(xiàn)出來的是各引腳功能圖。 芯片簡介 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖341所展現(xiàn)出來的即為該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。芯片內(nèi)部修正后，可以把溫度和數(shù)字量對應起來，用公式可以表達成： （332）式子中用T來代表測量的溫度值；用M來代表十六進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進制后所表示的數(shù)字值。十六個時鐘周期可以構(gòu)成一組串行數(shù)據(jù)，讀取十六位輸出數(shù)據(jù)是在時鐘信號sck最后的一個下降沿。串行輸出的具體經(jīng)過是控制器先發(fā)出信號使芯片的片選端變成低電平選通，這樣就可以為SCK提供時鐘信號，測量出來的溫度電壓數(shù)據(jù)由端口SO讀取出來【4】。圖333 芯片輸出格式從圖中可以看出，芯片輸出格式中的第一位和第十五位都是偽標志位，一般來講，都是用低電平信號0來表示，第十四位到第三位是需要讀取的十二個有效溫度電壓數(shù)據(jù)位，第二位是斷偶檢測位，一般來說，它常常是用低電平來表示，如果它變成了高電平1，這就表示開始進入斷偶檢測操作【4】。 芯片溫度測量芯片是用串行口輸出測量到的溫度數(shù)據(jù)的。經(jīng)過上面的講述，我們可以得出：為了可以盡量避免測量時出現(xiàn)的差錯，一定要對芯片周圍做好檢查，不可以在其周圍出現(xiàn)一些會發(fā)熱的元器件。芯片在對測量的溫度進行補償時，把周圍的溫度通過內(nèi)部的溫度檢測二極管轉(zhuǎn)化成需要的補償電壓，加到已經(jīng)測量到的電壓上，電壓值再經(jīng)過內(nèi)部的模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換器進行數(shù)字化處理【4】，從而可以得到熱端的溫度對應的電壓值。最后,通過串行數(shù)據(jù)輸出端口SO與單片機連接，進行數(shù)據(jù)傳輸【4】。在將數(shù)據(jù)傳出去之前，還需要對數(shù)據(jù)進行補償處理。如圖所展現(xiàn)出來的就是內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 芯片MAX6675簡介 芯片MAX6675的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖我這次設(shè)計使用的是集成的MAX6675芯片，它是一種把Serial Peripheral interface總線【7】（串行外圍設(shè)備接口SPI）作為串行傳輸?shù)膶Ｓ玫募涠搜a償和模擬電壓轉(zhuǎn)換數(shù)字于一身的超實用芯片。除此之外它還同時擁有了使用起來一般不會是參差不均的情況等諸多可取點。C的高溫環(huán)境溫度范圍內(nèi)?！?是K型熱電偶絲常用直徑【10】。測量物體不僅可以是氣體介質(zhì)，也可以是固體以及液體蒸汽等。就K型熱電偶來講，據(jù)我所知，它是經(jīng)常和一些用來顯示記錄作用的儀表相互配合著來使用。 根據(jù)使用的環(huán)境來選擇（1）當所需要測量的溫度是處于強氧化性和弱還原型的氣體氛圍內(nèi)可以考慮使用S型、B型、K型這三種類型的熱電偶；（2）當所需要測量的溫度是處于氧化性相對來說比較微弱，然而還原性相對來說比較的氣體氛圍內(nèi)可以考慮使用J型和T型這兩種類型的熱電偶；（3）當所需要測量的溫度對于所處于的氣體氛圍之間有著非常非常好的保護作用，那樣的話對于可以考慮使用的熱電偶的類型，通常來講，就不會做太過嚴格的要求； 根據(jù)可持續(xù)使用的時間來選擇（1）就關(guān)于熱電偶的使用來說，它的可持續(xù)時間和響應時間是不能同時得到保證的，可持續(xù)使用的時間越是長的話，它的響應就需要比較長的時間；（2）有一種熱電偶，它的熱容量是比較