【正文】 器TMR0，帶8位預(yù)分頻 高驅(qū)動電流，I／O腳可直接驅(qū)動數(shù)碼管(LED)顯示 每個I／O引腳最大拉電流25MA 每個I／O引腳最大灌電流20MA 直接、間接、相對三種尋址方式二、功能部件特性 八級硬件堆棧除地址分支跳轉(zhuǎn)指令(GOTO、CALL)為雙周期指令，其余皆為單周期指令一、高性能RISC結(jié)構(gòu)CPU 可以用幾個不同的中斷源激活處理從休眠狀態(tài)中蘇醒。中斷控制可以進(jìn)行全局控制和分別控制。8 中斷特性 PIC16CXX和PIC17CXX有中斷功能。7 可編程的特殊外圍接口性 (1)雙lO位／20KHZ，8位／80KHZ的PWM(脈寬調(diào)制)接口； (2)可多達(dá)8個通道8位、26181。PIC的I/O 口有多種功能，通過軟件配置，每2個引腳都可以對輸入和輸出分別分時多路復(fù)用，或者可以被編程呈高阻狀態(tài)，例如可以支持用普通總線進(jìn)行多片配置。芯片可以在一個指令周期內(nèi)(200ns)對任何寄存器(包括I／O寄存器)中的任何一位完成位置I、位清零和位測試功能。5 程序代碼加密保護(hù) 具有程度代碼加密保護(hù)功能，可通過對片內(nèi)EPROM保密設(shè)置進(jìn)行加密。4 用戶可選擇振蕩器 片內(nèi)集成帶有RC振蕩器的監(jiān)視定時器，而且引進(jìn)了“用戶可選擇振蕩器的新設(shè)計概念，它允許用戶在4種從直流到20MHZ(200ns)頻率范圍內(nèi)選擇一種振蕩形式讓芯片執(zhí)行指令，以優(yōu)化系統(tǒng)的功耗。A)。PIC的小晶片尺寸加上MICROCHIP先進(jìn)的CMOS技術(shù)使芯片具有很寬的性能范圍以及低工作電流(典型值：在3V，32kHz時工作電流為15181。3 低功耗 由于采用全靜態(tài)CMOS設(shè)計，電源操作能耗很低，但非?？煽俊＠肞IC高性能算法處理能力的實時性可以取代低效率的存儲操作和精確度不高的查表法。INSDTMROPCLSTATUSFSRPORTA其他專用寄存器通用寄存器GPRA L UW寄存器圖5 寄存器組示意圖 PIC系列微控制器技術(shù)性能特點1高速度由于PIC系列控制器所用的寬字單周期指令、哈佛雙總線和PISC結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)吞吐率最高可達(dá)6MIPS(即每秒鐘可執(zhí)行600萬條指令)，這幾乎是其它大多數(shù)8位微控制器速度的4倍。所有的寄存器，包括I/0口、定時器和程序計數(shù)器等都是采用RAM結(jié)構(gòu)形式，而且都只需要一個周期就可以完成訪問和操作。只有涉及到改變程序計數(shù)器PC（Progran Counter）值的程序分支指令（例如GOTO、CALL或?qū)C寫操作）等才需要兩個周期。 在大多數(shù)在大多數(shù)微控制器中，取指和指令執(zhí)行都是順序進(jìn)行的。圖3是表示兩種不同結(jié)構(gòu)的示意圖。正因為在PIC系列微控制器中采用了哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，所以與常見的微控制器不同的一點是：程序和數(shù)據(jù)總線可以采用不同的寬度。一個用于指令，一個用于數(shù)據(jù)。諾依曼結(jié)構(gòu)的計算機(jī)是在同一個存儲空間取指令和數(shù)據(jù)(即普林斯頓結(jié)構(gòu))，兩者不能同時進(jìn)行，故限制了工作帶寬。2． 哈佛(Harvard)雙總線結(jié)構(gòu) 其存儲結(jié)構(gòu)是基于哈佛雙總線概念，數(shù)據(jù)的指令傳輸總線完全分開以避免出現(xiàn)典型的普通CISC設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的處理瓶勁問題。 程序分支指令CALL、GOTO和在PCL上的操作需要兩個周期的執(zhí)行時間，在20MHz的情況下為400ns。 (2) 高速的指令執(zhí)行時間，在20MHz時鐘情況下達(dá)到200ns，在25MHz時可達(dá)到160ns。 (1) 指令流水線結(jié)構(gòu)可以在一個周期內(nèi)同時完成一條指令的執(zhí)行和下一條指令的取指。另外，由于所用指令數(shù)較少和較簡潔，編程任務(wù)和調(diào)試相對就比較容易，而且學(xué)習(xí)和實現(xiàn)都非?？?。三個系列微控器的指令都是單字的寬字位指令：低檔、中檔和高檔系列的指令位數(shù)分別為114和16位，且分別只有335和58條指令，它們向上兼容其指令系統(tǒng)除了程序分支指令是單字雙周期指令外，其它指令都是單周期、單字指令，在這些指令中，沒有功能相交叉的指令，使所有的指令具有簡潔性；而一般CISC(Complex Instruction Set Computer)結(jié)構(gòu)的微控制器通常有50到110條多字節(jié)多周期的指令。為了達(dá)到獨一無二的高速性能，PIC微控制器采用了小型機(jī)設(shè)計結(jié)構(gòu)。PIC系列微控制器在世界微控制器市場份額排名逐年上升，在8位微控制器市場，已從1990年的第20位提高到1996年的第5位，以至成為一種新的8位微控制器的世界標(biāo)準(zhǔn)和最有影響力的主流嵌入式控制器。A）、較大的輸入輸出電流直接驅(qū)動LED（灌電流可達(dá)25mA）、一次性編程OTP（One Time Programmable）芯片的低價位（最低的不到6元人民幣）、小體積（8引腳）、指令簡單易學(xué)易用等，都體現(xiàn)了微控制器工業(yè)發(fā)展的新趨勢。它率先推出采用精簡指令集計算機(jī)RISC(Reduced Instruction Set Computer)、哈佛（Harvard）雙總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)的高性能價格比的8位嵌入式控制器（Embedded Controller)。應(yīng)該說，每一個廠商的微控制器能在市場上占有一定份額，肯定有它存在的道理，即各個不同公司的芯片有它自己的特點才能吸引住有特定要求的部分用戶。第三章硬件原理與實現(xiàn) 在微控制器(Microcontroller)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的今天，各個領(lǐng)域的應(yīng)用也向微控制器廠商提出了更高要求，希望速度更快、功耗更低、體積更小、價格更廉以及組成系統(tǒng)時所需要的外圍器件更少；隨著越來越多的各種非電子工程技術(shù)人員的應(yīng)用需求，他們想把微控制器作為嵌入式部件應(yīng)用到自己熟悉的領(lǐng)域，還提出簡單易學(xué)用的要求，用戶的需求就是商家的市場和動力，老的半導(dǎo)體廠商順應(yīng)潮流不斷推出新品種，新的半導(dǎo)體廠商則后來居上，把越來越多的外圍接口器件集成到片內(nèi)，功能越來越強(qiáng)、性能越來越高。適用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備之間的接口。 方案三：采用RS232C接口?！發(fā)，在+“0’’?？偩€兩端接匹配電阻(100Ω左右)，驅(qū)動器負(fù)載為54Ω。RS485對于多站互連是十分方便的。這相當(dāng)于兩個單端驅(qū)動器，輸入同一信號時，其中一個驅(qū)動器的輸出永遠(yuǎn)是另一個驅(qū)動器的反向信號。本設(shè)計中采用PTR4000作為無線收發(fā)模塊。2．4射頻模塊方案方案一：采用PTR2000作為無線收發(fā)模塊，其集成度相對較高，外圍硬件電路簡單，收發(fā)一體，但因為是無線通信，在通信過程中易受干擾，誤碼率高。雖然PIC在這方面已不能與新型的TI—MSP430相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場合還是能滿足需要的。 2) 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。 但其價格昂貴，功能強(qiáng)大，用在此處屬于大材小用。 ②硬件結(jié)構(gòu)簡單，具有豐富的可編程多路復(fù)用I／O引腳，能實現(xiàn)對溫度傳感器、鍵盤顯示接口、輸出打印接口的編程功能。 方案二：以高速數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320F240為中央處理單元，配以極少的外圍電路構(gòu)成了檢測器的核心控制部件。 方案一：主機(jī)采用以89C51系列單片機(jī)為核心的微控制器完成對無線發(fā)射接收模塊的控制，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集。但是AD590是集成模擬傳感器，需要進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換才能與控制器連接。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。AD590是AD公司利用PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。其系統(tǒng)原理框圖如下所示：12CI/O溫度傳感器發(fā)射模塊圖1 溫度測量部分原理框圖接收模塊上位機(jī)USART12C圖2 溫度處理部分原理框圖 溫度傳感器的種類很多，選擇的空間就很廣闊，可以使用熱電偶，熱電阻等測溫元件，也可以選用集成溫度傳感器。溫度測量部分由傳感器、MCU、和無線發(fā)射模塊構(gòu)成。以適應(yīng)我國民用計量儀表使用的實際現(xiàn)狀，達(dá)到節(jié)約能源和供需平衡的目的。無線溫度傳感器作為熱表的一部分，用來測量回水溫度。在國家有關(guān)政策的引導(dǎo)下，目前，全國各地正在進(jìn)行供熱分戶改造，未來幾年內(nèi)，國家將逐步實行按甩熱量分戶計量收費，屆時將會催生一個非常龐大的實時在線供熱表市場。 進(jìn)入2 1世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。近百年來，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段；(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；(2)模擬集成溫度傳感器／控制器；(3)智能溫度傳感器。 現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機(jī)技術(shù))。其微型化主要基于以下發(fā)展趨勢：尺寸上的縮微和性質(zhì)上的增強(qiáng)性；各要素的集成化和用途上的多樣化；功能上的系統(tǒng)化、智能化和結(jié)構(gòu)上的復(fù)合性。圖像傳感器在CMOS工藝兼容基礎(chǔ)上使得其動態(tài)范圍擴(kuò)展技術(shù)有所進(jìn)步。3．CMOS工藝兼容 目前，國外在研究二次集成技術(shù)的同時，集成智能傳感器在工藝上的研究熱點集中在研制與CMOS工藝兼容的各種傳感器結(jié)構(gòu)及制造工藝流程，探求在制造工藝和微機(jī)械加工技術(shù)上有所突破。 數(shù)據(jù)融合是一種數(shù)據(jù)綜合和處理技術(shù)，是許多傳統(tǒng)學(xué)科和新技術(shù)的集成和應(yīng)用，如通信、模式識別、決策論、不確定性理論、信號處理、估計理論、最優(yōu)化技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)、人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。2．?dāng)?shù)據(jù)融合理論 數(shù)據(jù)融合是集成智能傳感器理論的重要領(lǐng)域，也是各國研究的熱點，數(shù)據(jù)融合技術(shù)，簡言之，即對多個傳感器或多源信息進(jìn)行綜合處理，從而得到更為準(zhǔn)確、可靠的結(jié)論。一 集成智能傳感器四大熱點：1．物理轉(zhuǎn)化機(jī)理 由于集成智能傳感器可以很容易對非線性的傳遞函數(shù)進(jìn)行校正，得到一個線性度非常好的輸出結(jié)果，從而消除了非線性傳遞對傳感器應(yīng)用的制約，所以一些科研工作者正在對這些穩(wěn)定性好、精確度高、靈敏度高的轉(zhuǎn)換機(jī)理或材料進(jìn)行研究。這樣，使智能傳感器達(dá)到了微型化和結(jié)構(gòu)一體化，從而提高了精度和穩(wěn)定性。 大規(guī)模集成電路技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，為傳感器向集成化、智能化方向發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，集成智能傳感器在應(yīng)用領(lǐng)域成為傳感器發(fā)展的新趨勢。如果我國把集成智能傳感器的研制和生產(chǎn)作為半導(dǎo)體工藝的主要發(fā)展方向之一，就可以在現(xiàn)有的集成電路工藝和微機(jī)械加工的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上另辟蹊徑，使集成智能傳感器的研制與生產(chǎn)具有一定功能模塊化能力，為傳感器產(chǎn)業(yè)的集成化智能化發(fā)展積累新的技術(shù)經(jīng)驗，并拓展應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性，使其成為未來傳感器發(fā)展的主流。、國外現(xiàn)狀及發(fā)展情況目前集成化智能傳感器技術(shù)發(fā)展非常迅速，然而由于我國國有資金和技術(shù)等方面的不足，在此方面的研究上同國外的差距還很大。本設(shè)計中的測溫范圍在O℃～100℃之間，測溫精度為177。再將這兩方面結(jié)合到一起的同時，研究低功耗的設(shè)計方法及無線傳輸中仰制噪音的濾波算法。PTR4000在測量點接受傳感器的數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)以無線方式傳輸出去，接收部分通過接受模塊（PTR4000）接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)字濾波，同時將接收到的數(shù)據(jù)以異步串行通信方式傳給上位機(jī)。處理器選用低功耗單片機(jī)PIC16F74。文本的數(shù)字化無線溫度傳感器具有集成化、智能化的特點，它由溫度測量（發(fā)射部分）、溫度處理（接收部分）和溫度值顯示（上位機(jī)）三部分構(gòu)成。和經(jīng)典的傳感器相比，集成化智能傳感器具有體積小、成本低、功耗小、速度快、可靠性高、精密度高以及功能強(qiáng)大等優(yōu)點。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。中央廣播電視大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）評審表 題目 數(shù)字化無線溫度傳感器的分析與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日題 目 數(shù)字化無線溫度傳感器的分析與設(shè)計摘要集