【正文】 170167180190200210220230240250Pt100溫度傳感器為正溫度系數(shù)熱敏傳感器，主要技術(shù)參數(shù)如下：A. 測量范圍：200~+850℃；B. 允許偏差值△℃：A級177。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進行非線性校正。鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器，由于其測量準確度高、測量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等，被廣泛用于中溫(200～650℃)范圍的溫度測量中。它主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。常用的金屬導(dǎo)體材料有鉑、銅、鐵和鎳。圖32 P89V51RD2單片機最小系統(tǒng)利用熱電阻溫度系數(shù)隨溫度變化而制成的溫度傳感器，稱為熱電阻溫度傳感器。在應(yīng)用時為了保證正常起振，振蕩器的位置要最接近單片機，且連線要最短。晶體呈感性，與CC7構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。P89V51RD2的操作頻率為0～40MHz，如前面所述，這里使用市場上常見的12MHz的晶振。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。圖31 恒溫箱溫度控制系統(tǒng)詳細結(jié)構(gòu)框圖最小系統(tǒng)主要由晶振電路和復(fù)位電路組成，圖32是傳統(tǒng)P89V51RD2的最小系統(tǒng)電路。P89V51內(nèi)部沒有A/D轉(zhuǎn)換器，需要專門添加，這里使用的是ADC0809，傳感器采集到的模擬信號經(jīng)過兩次放大，接著通過ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給單片機。C語言的優(yōu)點：編程具有開發(fā)周期短，可讀性、可移植性好和修改方便等優(yōu)點。此外，C51語言還有許多強大的功能，如提供豐富的庫函數(shù)供用戶直接調(diào)用，完整的編譯控制指令為程序調(diào)試提供必要的符號信息等等。如果使用C51的話，可以很好的解決這些問題。如果硬件工程師要同時設(shè)計軟件和硬件，經(jīng)常會采用匯編語言來做程序。方案二：選擇匯編語言當設(shè)計一個小的嵌入式系統(tǒng)時，一般我們都用匯編語言。單片機的C語言采用C51編譯器（簡稱C51）。偉福的單片機軟件平臺內(nèi)部的編譯器不如Keil的好用，如果寫的程序行中存在錯誤，在編譯的過程中，Keil可以精確的指出語法錯誤所在的程序所在行數(shù)，而偉福就不能做到非常精確了，所以這次設(shè)計選擇方案A。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果使用的是C語言，則該軟件十分適用，即使使用的是匯編語言，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令工作事半功倍。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分結(jié)合在一起。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS—51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機的開發(fā)軟件業(yè)在不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件業(yè)在不斷發(fā)展。我們專業(yè)開設(shè)的也是Protel 99 se的課程，自己對Protel 99 se比較熟悉，所以本設(shè)計選擇Protel 99 se。目前Protel版本有許多，如Protel 9Protel 99 se、Protel 200Protel DXP、Protel 2006。Altium Designer 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計流程和更低的制造成本縮短上市時間。顯著的節(jié)省了設(shè)計時間，設(shè)計師無需手動就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進入目標區(qū)域內(nèi)的任何其他對象，這增加了在密集、多層設(shè)計環(huán)境中的編輯速度。Altium Designer Insight 系統(tǒng)把設(shè)計師的鼠標變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。Designer ，在FPGA和板級設(shè)計中，同時支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時支持基于VHDL的設(shè)計仿真，混合信號電路仿真、布局前/ Designer ，并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓撲邏輯自動布線功能；同時，將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。這款高端版本Altium Designer ，Protel 2004在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點以外，還增加了許多改進和很多高端功能。Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設(shè)計解決方案。在國內(nèi)Protel軟件較易買到，有關(guān)Protel軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。Protel是Protel公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用Protel。對于固定不變的偏差，不管偏差量多大，均不能有微分作用輸出。微分作用是指輸出與輸入的導(dǎo)數(shù)成比例的控制作用。比例作用是調(diào)節(jié)器輸出變化量與輸入變化量成比例的一種控制作用，被控量一旦出現(xiàn)偏差，比例控制作用將使其朝著減少偏差的方向變化，控制作用的強弱取決于比例系數(shù)。PID調(diào)節(jié)是Proportional(比例)、Integral（積分）、Differential（微分）三者的縮寫，是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)方式。大林算法是由美國IBM公司的大林于1968年針對生產(chǎn)過程中含純滯后的控制對象的控制算法，該算法的設(shè)計目標是設(shè)計一個合適的數(shù)字控制器,使整個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為帶有原純滯后時間的一階慣性環(huán)節(jié),而本設(shè)計并非純滯后時間的一階慣性環(huán)節(jié)。 控制方法的選擇在連續(xù)生產(chǎn)過程中，控制算法一般可分為模糊控制算法、PID算法和大林算法等。按其用途分為控制繼電器盒保護繼電器兩大類。方案二：選擇繼電器控制繼電器室一種在其輸入的物理量達到規(guī)定值時，其電氣輸入電路被接通或分斷的自動電器。在常用的控制方法中有兩種：晶閘管控制和繼電器控制。(1/255)250℃＝177。本系統(tǒng)的要求溫度控制誤差在177。方案二：選擇ADC0809ADC0809是8位、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有地址鎖存控制的8路模擬開關(guān)，應(yīng)用單一＋5V電源，其模擬量輸入電壓的范圍為0～5V，對應(yīng)的數(shù)字量輸出為00～FFH，轉(zhuǎn)換時間為100us，無需調(diào)零或調(diào)整滿量程?？刂齐娐稴AR樹狀開關(guān)256電阻階梯三態(tài)輸出鎖存器8路模擬開關(guān)地址鎖存與譯碼器比較器START CLOCK INT0 EOC INT1 INT2 21 INT3 22 INT4 23 INT5 INT6 24INT7 25 26 ADDAADDB 27ADDCALE 28 Vcc GND Vref(+) Vref() OE圖22 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖方案一：選擇MC14433MC14433是3又1/2位BCD碼輸出、雙積分式的A/D轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度約1～10次/s，需177。可利用AT89C52提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻所得，ALE腳的頻率是AT89C52單片機時鐘頻率的1/6。輸入輸出與TTL兼容。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。INT7和INT6兩個輸入端分別接地和AD參考電源，是為了實現(xiàn)數(shù)字自動調(diào)零和抑制電源波動對轉(zhuǎn)換的影響，并可供微機儀表實現(xiàn)自校用。由于各A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標不一樣，速度相差很大，一般需要有數(shù)10uS以上的轉(zhuǎn)換時間，因此在單片機發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，需等待轉(zhuǎn)換結(jié)束方可讀取數(shù)據(jù)。D) 根據(jù)單片機接口特征，考慮如何選擇A/D轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)。B) 根據(jù)信號對象的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求，確定A/D轉(zhuǎn)換速度，以保證系統(tǒng)的實時性要求。C. 當確定使用A/D轉(zhuǎn)換器以后，按下列原則選擇A/D轉(zhuǎn)換器芯片。啟動轉(zhuǎn)換的方式完全由A/D內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)而定。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的精度高，抗干擾性好，價格便宜，但是速度較慢,逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的精度，價格，速度適中，并型A/D轉(zhuǎn)換器，速度快價格也昂貴，本設(shè)計綜合考慮采用逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇：A/D轉(zhuǎn)換器把傳感器采集的模擬量輸入轉(zhuǎn)換成單片機所能識別的數(shù)字量信號。需要注意的是，該傳感芯片將溫度轉(zhuǎn)換為頻率是以絕對溫度(K)為前提，因此對頻率的計數(shù)結(jié)果應(yīng)減去273才能得到攝氏溫度，這當然可以在軟件編寫時方便地做運算處理?！妗y量溫度是+25℃時，誤差范圍為177。B. 溫度測量范圍40~+125℃。另外，熱電阻又有鉑電阻、銅電阻、鐵電阻和鎳電阻等，各有其特點，由于鉑電阻穩(wěn)定性好，性能可靠，所以本設(shè)計選用了常用的鉑電阻Pt100作為溫度傳感器。在560℃以下的溫度測量中，它的輸出信號比熱電偶容易測量。方案二：選擇熱電阻傳感器熱電阻在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于測量200～+500℃范圍的溫度，℃左右，高溫端可測到1000℃。方案一：選擇熱電偶傳感器熱電偶作為測溫原件具有結(jié)構(gòu)簡單、較高的精準度、測量范圍寬、具有良好的敏感度等優(yōu)點，在溫度測量中應(yīng)用最為廣泛。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。利用壓電效應(yīng)和頻率變化改變輸出值的溫度傳感器可以作為標準使用。電阻溫度傳感器分為銅電阻，中等精度價格低；鉑電阻高精度價格高；熱敏電阻，精度低靈敏度高。按類型分類有分立式溫度傳感器（含敏感元件）、模擬集成溫度傳感器和智能溫度傳感器（即數(shù)字溫度傳感器）。按輸出量分類有模擬式溫度傳感器和數(shù)字式溫度傳感器。由于本系統(tǒng)只有兩個按鍵，故選擇獨立式鍵盤。因此，各按鍵彼此將相互影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適合的處理，才能確定閉合鍵的位置。平時無按鍵動作時，行線處于低電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，列線電平為低，行線電平為高。方案二：選擇矩陣式鍵盤矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。獨立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。方案一：選擇獨立式鍵盤 獨立式鍵盤中，各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，每根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。故選擇用LED作為顯示電路。它還具有可用程序來實現(xiàn)多種功能、通用性強、使用靈活的特點。提供多功能指令：畫面清除（Display clear）、光標歸位（Return home）、顯示打開/關(guān)閉（Display on/off）、光標顯示/隱藏（Cursor on/off）、顯示字符閃爍（Display character blink）、光標移位（Cursor shift）、顯示移位（Displayshift）、垂直畫面卷動（Vertical line scroll）、反白顯示（By_line reverse display）、待命模式（Standby mode）。所有的功能，包含顯示RAM，字型產(chǎn)生器，都包含在一個芯片里面，只要一個最小的微處理系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。方案二：選擇LCD顯示C系列LCD顯示可以顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。從而該段被點亮。這兩種數(shù)碼管的驅(qū)動方式是不同的。對于共陽極的數(shù)碼管，內(nèi)部每個發(fā)光二極管的陽極被連在一起，成為該各段的公共選通線，發(fā)光二極管的陰極則成為段選線。在單片機系統(tǒng)