【正文】 DB0~DB7： 8 位的數(shù)字輸出。 AGND， DGND：模擬信號以及數(shù)字信號的接地。 VIN（ +）、 VIN（ ）：差動模擬電壓輸入。輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。 CLK IN， CLK R：時鐘輸入或接震蕩元件（ R， C），頻率約限制在 100KHZ~1460 KHZ，如果使用 RC電路則其震蕩頻率為 1/（ ）。 /RD 為 HI 時， DB0~DB7 處于高阻抗； /RD 為LO 時，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)才會輸出。WR：寫信號輸入，接受微機系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟 動輸入端，低電平有效，當(dāng) CS、 WR 同時為低電平時，啟動轉(zhuǎn)換。s ⑤ 分辨率： 8位 成都電子機械高等?？茖W(xué)校 04 級畢業(yè)設(shè)計 19 ⑥ 總誤差： 177。 2． Ａ /DC0804 的參數(shù)規(guī)格： ① 8位 COMS 逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換： ② 三態(tài)鎖定輸出 ③ 存取時間： 135181。分辨率 8位，轉(zhuǎn)換時間100μs ，輸入電壓范圍為 0~5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。在這里選用 ADC0804 芯片做為模數(shù)轉(zhuǎn)換器。計算機控制過程如圖所示，當(dāng)計算機用于工程控制、實時數(shù)據(jù)采集等方面時，現(xiàn)場監(jiān)測的模擬信號必須通過 A/D 轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量， 送入計算機處理，計算機的輸出信號又必須通過 D/A 轉(zhuǎn)換成模擬信號送到現(xiàn)場去驅(qū)動機械或電氣設(shè)備動作。高于 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入電壓，因此需要在二級放大輸出端接一小電阻來進行分壓。 放大器的放大倍數(shù)計算如下 ： 上式中 G為放大倍數(shù) 通過對各個器件性能分析計算，得出不同的電阻值參數(shù)，把電阻參數(shù)帶入計算公式中得到放大倍數(shù)為 101倍，當(dāng)控制溫度在 400℃ 時，傳感器輸出熱電勢為 ,當(dāng)在 700℃ 時，其輸出熱電勢為 。25℃ ） 177。 181。V)： 共模抑制比（ dB） :94106 初始失調(diào)電壓（ 181。5V ，其內(nèi)部含有補償電容，不需外接補償電容。(3 ～ 18)V，典型供電為 177。 OP07 要求雙電源供電，使用溫度范圍 0～ 70℃ ，一般不需調(diào)零，成都電子機械高等?？茖W(xué)校 04 級畢業(yè)設(shè)計 17 如果需要調(diào)零可采用 RW進行調(diào)整。 RW是用來調(diào)整放大倍數(shù)的外接電阻，在此用多圈電位器。測量放大器的放大倍數(shù)為： AV=V0/（ V2V1）， AV=Rf/R(1+(Rf1+Rf2)/RW)。輸入阻抗很高，采用對稱電路結(jié)構(gòu)，而且被測信號直接加到輸入端，從而保證了較強的抑制共模 信號的能力。由于時間溫漂小，因而測量放大器的穩(wěn)定性好。 產(chǎn)生零漂的原因是：晶體三極管的參數(shù)受溫度的影響 實際電路中，從熱電偶輸出的信號最多不過幾十毫 伏 (30mV)，且其中包含工頻、靜電和磁偶合等共模干擾，對這種電路放大就需要放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，因此宜采用測量放大電路。 運算放大器的輸出信號與兩個輸入端的信號電壓差成正比，在音頻段 有：輸出電壓 =A0（ E1E2），其中， A0 是運放的低頻開環(huán)增益（如 100，即 100000 倍）， E1 是同相端的輸入信號電壓， E2 是反相端的輸入信號電壓 運算放大器均是采用直接耦合的方式，直接耦合式放大電路的各級的 Q 點是相互影響的，由于各級的放大作用，第一級的微弱變化，會使輸出級產(chǎn)生很大的變化。經(jīng)過特殊設(shè)計的運放可以允許輸出電位在從負電源到正電源的整個區(qū)間變化。這種運放稱為軌到軌（ railtorail）輸入運算放大器。 運放的輸入 電位通常要求高于負電源某一數(shù)值，而低于正電源某一數(shù)值。對于雙電源供電運放，其輸出可在零電壓兩側(cè)變化，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。在這里選用集成放大器 0P07 型， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及 硬件圖如 下 ： 工作原理 ： 一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出端口（ Out）和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運放制作同相、反相及差分放大器。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，如今絕大部分的運放是以單片的形式存 在。 運算放大器 運算放大器（常簡稱為 “ 運放 ” ），是廣泛應(yīng)用的、具有超高放大倍數(shù)的電路單元。當(dāng)冷端溫度偏離 20℃ 時，例如升高時， Rcu 增大，而熱電偶的熱電勢卻隨著冷端溫度的升高而減小。 Rcu 與熱電偶冷端同處于 177。 冷端補償 ： 本系統(tǒng)使用鎳鉻 — 康銅熱電偶，被測溫度范圍為 400～ 700℃ ，冷端補償采用補償電橋法，采用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。 溫度 T時熱端接觸電勢： 冷端接觸電勢： 式中： A、 B 代表不同材料； 在閉合回路中，總的接觸電勢為： 3. 熱電 偶傳感器的主要技術(shù)參數(shù) 熱電偶的主要技術(shù)參數(shù)有型號、分度號、測量范圍、允許誤差、熱響應(yīng)時間、公稱壓力、熱電動勢率、長期穩(wěn)定性、熱電偶的電阻 R0 等。濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負電。熱電勢 ET與溫度差（ T – T0）成正比，即 ET =SAB（ T – T0） SAB 為賽貝克西蜀，又稱為熱電勢率，它是熱電偶的最重要的特征量，其符號和大取決于熱電極材料的相對特性。 2. 熱電偶傳感器工作原理 熱電偶是一種使用最多的一種傳感器，它的工作原理是由兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和 B 組成的一個回路，其兩端相互連接，只要結(jié)點處的溫度不同，一端的溫度為 T，另一端的溫度為 T0，則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在電動勢，該電動勢稱為熱電勢。 ① 特點 ? 熱電偶可將溫度直接轉(zhuǎn)換成電量信號 ,便于監(jiān)測； ? 結(jié)構(gòu)簡單 ,制造容易 ,價格便宜； ? 惰性小 ,準(zhǔn)確度高 ,測量范圍廣； ? 可做成多種結(jié)構(gòu) ,以滿足各種測量對象的要求； ? 適用于遠距離測量與控制； ? 但其準(zhǔn)確度難以超過 ℃ ； ? 參考端溫度影響測量 ,必須進行補償； ? 在高溫或長期使用時 ,因受被測介質(zhì)的影響或環(huán)境氣氛的腐蝕作用而發(fā)生劣化?？紤]到測溫范圍和精度，以及價格因素的影 響，這里選用裝配式熱電偶 WRE2型傳感器。 前向通道包括： A/D 轉(zhuǎn)換 器 、傳感器、放大器 溫度傳感器： 我們知道，在推舟工作區(qū)中，推舟摻雜的工作溫度范圍為 700℃ ~ 400 ℃ 。由于溫度變化是一個相對緩慢的過程，固此前向通道中沒有使用采樣保持電路。 存儲器的地址： 7E00H~7EFFH。 由于 8155 內(nèi)部帶有地址鎖存器，因此，它與 8031 的接口電路非常簡單，不需任何附加的電路。 任何時刻都可以設(shè)置定時器的初值和工作方式，但是必須將啟動命令寫入命令寄存器。定時器的工作方式有四種，每一種的區(qū)別主要在于輸出波形不同，方式 00 和 01常 用于對脈沖進行分頻，方式 10和 11為計數(shù) /定時到，輸出負脈沖信號，具體波形如下圖 所示： 對定時器進行編程時，應(yīng)該先將技數(shù)初值和定時器工作方式裝入寄存器，計數(shù)是否啟動由命令字的最高二位控制 ，具體控制方式如下。定時計數(shù)器的外部脈沖信號由 TIMERIN引腳輸出，定時器的輸出引腳位 TIMEROUT。 C口工作于 ALT4 方式時， A 口和 B 口均工作于選通方式， C 口位 A、 B 口提供 6 根控制 /狀態(tài)信號（ C 口全為控制 /狀態(tài)線） 。 C 口工作于 ALT3 方式時， B 口工作于基本輸入 /輸出， A 口工作于選通工作方式。 8155 的 C口既可用作基本輸入 /輸出口，也可以用于提供 A、 B的控制 /狀態(tài)信號， 具體地說，有 ALT ALT ALT ALT4 四種工作方式，如圖三所示。 256 個字節(jié)的存儲 器地址范圍為 00H~FFH， I/O 口和寄存器的地址分配如下表： 成都電子機械高等?？茖W(xué)校 04 級畢業(yè)設(shè)計 11 命令字寄存器： 8155 的 A 口和 B口具有基本輸入輸出和選通輸入輸出兩種工作方式，這個方式選擇由 C 口的工作方式?jīng)Q定，當(dāng) C 口的工作方式作為一般輸入 /輸出口時， A、 B 口工作于基本 輸入輸出方式；當(dāng) C 口用于提供控制 /狀態(tài)信號時， A、 B 口工作于選通工作方式。 8155 的工作方式 ： 8155 的控制邏輯中設(shè)置了一個命令 /狀態(tài)寄存器，它實際上使兩個 不同的寄存器，分別存放命令字和狀態(tài)字，對控制命令寄存器只能進行寫操作，而對一起稱為命令 /狀態(tài)字寄存其。 VSS，接地端。 RESET，復(fù)為信號線。 TIMEIN，計數(shù) /定時器脈沖輸入有效。 PC5， B 口選通信號線 CE，片選信號線，低電平有效 RD，存儲器讀信號線 WR，存儲器寫信號線，低電平有效 ALE，地址鎖存信號線 成都電子機械高等專科學(xué)校 04 級畢業(yè)設(shè)計 10 IO/M， I/O 口與存儲器選擇信號線。 PC2， A 口選通信號線 PC3， B 口中斷請求信號線。 8155 的特點如下： AD7～ AD0，三態(tài)地址 /數(shù)據(jù)總線； PA7～ PA0， A 口輸入 /輸出線； PB7～ PB0， B 口輸入 /輸出線； PC5～ PC0， C 口輸入 /輸出線 或為 A， B口的控制信號線 當(dāng) C口作為控制信號線時，其功能如下； PC0， A 口中斷請求信號線。在 VCC 掉電期間，此引腳接上備用電源，可保持片內(nèi) RAM 中的信息 8155 簡介 8155 為 Intel 公司的一種功能可編程接口芯片，它具有兩個 8位和一個 6 位可編程的 I/O接口、 256 字節(jié)的 RAM 存儲器、一個 14 位的計數(shù) /定時器。在對片內(nèi) EPROM 進行編程時，作為編程脈沖輸入端。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍然以震蕩頻率的 1/6周期性的向外輸出正脈沖，用它作為外部定時基準(zhǔn)。 片外程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) PSEN=0 時， CPU 從片外程序存儲器取指令。 EA/VPP=0， CPU 指向片外程序存儲器中的程序，即 PC 只指向片外 ROM。只有在不使用 P0，P1， P3 口的第二功能時，它們可以作為一般的 I/O 口使用，如不需要擴展存儲器和 I/O口時， P0、 P2 可作為一般的雙向口。 8051 硬件如下圖： 綜上所述：單片機的 4個并行口線，除 P1口可以作為用戶使用的 I/O 口線，在需要擴展片外存儲器時， P0， P2 口只能用作數(shù)據(jù)總線和地址總線，由 于 P0 口在擴展時，既可作為數(shù)據(jù)總線又可作為地址總線，所以它作為地址總線時，需要外加地址鎖存器。 （ 9） XTAL1， XTAL2：接石英晶體振蕩器。 ② 接低電平時： CPU 讀取外部程序存儲器（ ROM），如 8031/8032。 （ 7） RESET 此 腳為高電平時（約 2 個機器周期） ,.可將 CPU 復(fù)位 ,CPU 復(fù)位后其累加器及存儲器的內(nèi)容如表 ： 成都電子機械高等?？茖W(xué)校 04 級畢業(yè)設(shè)計 8 (8) EA/VPP: ① 接高電平時： ℃CPU 讀取內(nèi)部程序存儲器（ ROM），如 8051/8052。 外部數(shù)據(jù)存儲器讀?。?RAM）：兩個 /PSEN 脈沖被跳過不會輸出。 內(nèi)部程序存儲器讀?。翰粍幼?。 在燒寫 EPROM： ALE 作為燒寫時鐘的輸入端。 8051 的特點 ： ? 8位的 CPU ? 具有布爾處理功能 ? 4K字節(jié)片內(nèi)程序存儲器（ ROM） ? 128 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ? 21個特殊功能寄存器（ SFR） ? 4個 8位的并口、 32根口線 ? 兩個 16位的定時計數(shù)器 ? 一個全雙丁 的串口 ? 5個中斷源， 2個中斷優(yōu)先級 8051 引腳說明 : I/O 端口 :～ , ～ , ～ , ～ . 8051 共有 4 個 I/O 端口 ,為 P0, P1,P2,P3,4 個 I/O 都是雙向的 ,且每個口都具有鎖存器 .每個口有 8條線 ,共計 32條 I/O 線 .各端口的功能敘述如下 . 成都電子機械高等?？茖W(xué)校 04 級畢業(yè)設(shè)計 7 （ 1） P0 有三個功能 : 外部擴充存儲器時 ,當(dāng)作數(shù)據(jù)總線（ D0~D7） . 外部擴充存儲器時 ,當(dāng)作地址總線（ A0~7） . 不擴充時 ,可做一般 I/O 使用 ,但內(nèi)部無上拉電阻 ,作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻 . （ 2） P1 只做 I/O 口使用 ,起內(nèi)部有上拉電阻 . （ 3） P2 有兩個功能 : 擴充外部存儲器時 ,當(dāng)作地址總線（ A8~A15） . 做一般 I/O 使用 ,起內(nèi)部有上拉電阻 . （ 4） P3 有兩種功能 . 除了作為 I/O 使用外（內(nèi)部有上拉電阻） ,還有一些特殊功能 ,(略 )端口 1,2,3有內(nèi)部上拉電阻 ,當(dāng)作為輸入時 ,其電位被拉高 ,若輸入為低電平可提供電流源 。