【正文】 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 總體設(shè)計主程序A/D轉(zhuǎn)換單元LCD顯示單元圖41 總體方案圖當單片機上電時，系統(tǒng)開始工作，紅外傳感器將紅外信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的電壓輸出，輸出的電壓信號很微小，需要經(jīng)過運算放大器進行放大，然后將放大的信號送到A/.D轉(zhuǎn)換芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量送至單片機進行處理。(5)：內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM。(3)：提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。圖319 1602引腳圖實物圖圖320 1602實物圖 特性(1)：，對比度可調(diào)。 第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。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/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第2腳：VDD接5V正電源。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。（16列2行）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。圖（a）為習慣畫法，圖（b）為簡化畫法。 單相橋式整流電路由四只二極管組成，其構(gòu)成原則就是保證在變壓器的副邊電壓U2的整個周期內(nèi)，負載上的電壓和電流方向始終不變，為了達到這一目的就需要在U2的正負半周內(nèi)正確引導(dǎo)流向負載的電流。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的LM78或者LM79，后面的數(shù)字代表三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出的電壓為正6V，LM7909表示輸出的電壓是負9V。用LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍電路極少。所以選擇12位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。假如輸入的基準電壓是5V，則最小轉(zhuǎn)換精度為5/，只要將紅外傳感器的輸出的電壓稍微放大百倍左右就可以在A/D轉(zhuǎn)換芯片的精度范圍內(nèi)，而且誤差也小。圖312 16時鐘傳送時序圖（使用，MSB在前）圖313 16時鐘傳送時序圖（不使用，MSB在前） 應(yīng)用電路圖314 實際TLC2543連接電路由前面的紅外傳感器的輸出電壓與被測物體的關(guān)系可知，每一度的溫度變化，引起的紅外傳感器的電壓變化都是很微小的。 一個片選脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開始處，或是在轉(zhuǎn)換時序的開始處變化一次后保持為低，直到時序結(jié)束?；鶞孰妷旱恼耍ㄍǔＪ荲CC）被加到REF+，最大的輸入電壓范圍由加于本端與REF端的電壓差決定13REFI負基準電壓端。（3）將前一個轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的其余11位輸出到DATA OUT端，在I/O CLOCK的下降沿時數(shù)據(jù)開始變化。I/O CLOCK接收串行輸入信號并完成以下四個功能：（1）在I/O CLOCK的前8個上升沿，8位輸入數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)寄存器。GND是內(nèi)部電路的地回路端。由4位的串行地址輸入來選擇模擬量輸入通道16DATA OUTOA/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端，CS為高時處于高阻抗狀態(tài)，CS為低時處于激活狀態(tài)19EOCO轉(zhuǎn)換結(jié)束端。在CS端由高變低時，內(nèi)部計數(shù)器復(fù)位。11路輸入信號由內(nèi)部多路器選通。 TLC2543的引腳排列及說明TLC2543有兩種封裝形式：DB、DW或N封裝以及FN封裝，這兩種封裝的引腳排列如下圖，引腳說明見下表38。 TLC2543的特點(1)：12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；(2)：在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時間；(3)：11個模擬輸入通道；(4)：3路內(nèi)置自測試方式；(5)：采樣率為66kbps；(6)：線性誤差177。16V極低的電源漏電流（700μA）基本上是獨立的電源電壓低輸入偏置電流45 NA（溫度補償）低的輸入失調(diào)電壓為2 mV和失調(diào)電流：5 NA輸入共模電壓范圍包括地面差分輸入電壓范圍的電源電壓等于大輸出電壓擺幅0V至V + 應(yīng)用電路圖39 放大器LM324應(yīng)用電路圖310 實際LM324芯片連接電路 A/D轉(zhuǎn)換模塊TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。至于使用地方，那就是你需要比較器和運算放大器的所有地方你都可以用，只是當你所需要用到運算放大器的地方對運算放大器的性能要求很高的時候那你就得看看LM324是不是滿足性能要求了！單位增益內(nèi)部頻率補償大直流電壓增益100 dB的高帶寬（單位增益）1兆赫（溫度補償）電源范圍寬：單電源3V至32V電源或雙電源177。C工作溫度最高:70176。C to +70176。15V電源標準的5V電源電壓。應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運算放大器現(xiàn)在可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實現(xiàn)的電路。圖38 LM324管腳圖LM324系列由四個獨立的，高增益，內(nèi)部頻率補償運算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營。 LM324的引腳排列每一組運算放大器可用下圖所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“”為兩個信號輸入端，“V+”、“V”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。 C)Temp. (℃)V_out (mV)Temp. (℃)V_out (mV)2050106007010802090251003011040120圖35 otp538u機械圖紙和引腳分配第 44 頁 共 44頁信號獲取電路：該電路使用到的元件有otp538u，電阻1k,10k，電容47uf圖36 otp538u端口連接電路圖圖37 實際otp538u連接電路圖 放大電路模塊LM324系列器件帶有差動輸入的四運算放大器。 C貯藏溫度40100176?？照{(diào)行業(yè)應(yīng)用:過程監(jiān)控和控制器、紅外非接觸式溫度計、汽車應(yīng)用:熱傳感系統(tǒng)。傳感器響應(yīng)事件的比例和不斷的紅外輻射信號響應(yīng)其截止頻率,它是有限的,由傳感器熱時間常數(shù)的數(shù)十毫秒范圍。OTP538U是一個熱電堆傳感器，具有116種熱電偶元素，傳感器芯片經(jīng)由微細加工，可快速反應(yīng)環(huán)境里的溫度改變，導(dǎo)致輸出端電壓響應(yīng)，傳感器芯片的一個獨特的前表面體積加工技術(shù)，產(chǎn)生更小尺寸和更快響應(yīng)環(huán)境溫度的變化。 看門狗應(yīng)用STC89C52RC單片機看門狗定時器特殊功能寄存器表33看門狗定時器特殊功能寄存器符號功能EN_WDT看門狗允許位，當設(shè)置為“1”，看門狗啟動CLR_WDT看門狗清“0”位，當設(shè)為“1”時，看門狗將重新計數(shù)。通過設(shè)置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2位，可將其作為定時器或計數(shù)器。STC89C52RC除了有定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1之外，還增加了一個一個定時器/。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。并非所有的地址都被定義，從80H～FFH共128個字節(jié)只有一部分被定義。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定位RESET。/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。否則，ALE將被微弱拉高。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機單片機的復(fù)位初始化操作。在對Flash ROM編程或程序校驗時，P3還接收一些控制信號。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3端口（～，10～17引腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX R1”指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流（I）。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。此外，（）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體參見下表31：在對Flash ROM編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1端口（～，1～8引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在Flash ROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。即定時器T0、TT2(11):外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒(12):通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART(13):工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）(14):PDIP封裝 STC89C52RC單片機的工作模式l 掉電模式：典型功耗,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序l 空閑模式：典型功耗2mAl 正常工作模式：典型功耗4mA～7mAl 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備圖33 STC89C52RC引腳圖 STC89C52RC引腳功能說明VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地P0端口（～，39～32引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。主要特性(1):增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.(2):工作電壓：～（5V單片機）/～（3V單片機）(3):工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz(4):用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)(5):片上集成512字節(jié)RAM(6):通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機的一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。通過劃分模塊的方法，可以把一個復(fù)雜的問題分割成幾個相對容易解決的問題，然后分別予以解決，大大簡化了設(shè)計的難度。由于輸出的電壓信號很微弱，所以需要運算放大器LM324組成的運算放大電路進行前置放大，然后將放大的電壓信號發(fā)送至由TLC2543組成的A/D轉(zhuǎn)換電路，再將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號送至單片機進行處理，最后將處理的結(jié)果送至LCD1602液晶顯示屏進行實時檢測溫度的顯示。線性化處理后得到物體的表觀溫度，需進行輻射率修正為真實溫度，其校正式為： （）式中Tr——輻射溫度(表觀溫度)ε(T)——輻射率，～由于調(diào)制片輻射信號的影響，輻射率修正后的真實溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作環(huán)溫補償，即真實溫度加上環(huán)溫才能最終得到被測物體的實際溫度。選用這種方法是因為中低溫物體的波長較大，輻射信號很弱，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。比色測溫法的光學系統(tǒng)可局部遮擋，受煙