【正文】 程序和數(shù)據(jù)總線可以 采用不同的寬度。一個(gè)用于指令，一個(gè)用于數(shù)據(jù)。諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)是在同一個(gè)存儲(chǔ)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(shí)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(chǔ)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(jì)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(gè)周期的執(zhí)行時(shí)間，在 20MHz的情況下為 400ns。 (2) 高速的指令執(zhí)行時(shí)間，在 20MHz 時(shí)鐘情況下達(dá)到 200ns，在 25MHz 時(shí)可達(dá)到160ns。 (1) 指令流水線結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)周期內(nèi)同時(shí)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(duì)就比較容易，而且學(xué)習(xí)和實(shí)現(xiàn)都非?？臁Ｈ齻€(gè)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 1 14 和 16 位，且分別只有 3 35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(dú)一無二的高速性能，PIC 微控制器采用了小型機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng) LED（ 灌電流可達(dá) 25mA） 、一次性編程 OTP（ One Time Programmable） 芯片的低價(jià)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(jì)算機(jī) RISC(Reduced Instruction Set Computer)、哈佛 （ Harvard） 雙總線和兩級(jí)指令流水線結(jié)構(gòu)的高性能價(jià)格比的 8位嵌入式控制器 （ Embedded Controller)。應(yīng)該說，每一個(gè)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(gè)不同公司的芯片有它自己的特點(diǎn)才能吸引住有特定要求的部分用戶。 陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第三章硬件原理與實(shí)現(xiàn) 在微控制器 (Microcontroller)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的今天，各個(gè)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(jià)格更廉以及組成系統(tǒng)時(shí)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(dòng)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。接收器輸入電平在 以下時(shí)為邏輯“ l，在 + 以上時(shí)為邏輯“ 0’’?？偩€兩端接匹配電阻 (100Ω 左右 )，驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 54Ω 。 RS485 對(duì)于多站互連是十分方便的。這相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器，輸入同一信號(hào)時(shí)，其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的輸出永遠(yuǎn) 是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的反向信號(hào)。本設(shè)計(jì)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 PTR20xx 作為無線收發(fā)模塊，其集成度相對(duì)較高，外圍硬件電路簡 單，收發(fā)一體，但因?yàn)槭菬o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(jià)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)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。 微處理器方案 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(duì)無線發(fā)射接收模塊的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)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： 圖 1 溫度測量部分原理框圖 圖 2 溫度處理部分原理框圖 傳感器方案 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(jì)量儀表使用的實(shí)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(shí)行按甩熱量分戶計(jì)量收費(fèi)，屆時(shí)將會(huì)催生一個(gè)非常龐大 的實(shí)時(shí)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(gè)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。 來源及意義 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(jì)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(dòng)態(tài)陜西廣播電視大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 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(shí)，集成智能傳感器在工藝上的研究熱點(diǎn)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(shí)別、決策論、不確定性理論、信號(hào) 處理、估計(jì)理論、最優(yōu)化技術(shù)、計(jì)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(diǎn)，數(shù)據(jù)融合技術(shù)，簡言之，即對(duì)多個(gè)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(diǎn)： 1．物理轉(zhuǎn)化機(jī)理 由于集成智能傳感器可以很容易對(duì)非線性的傳遞函數(shù)進(jìn)行校正，得到一個(gè)線性度非常好的輸出結(jié)果，從而消除了非線性傳遞對(duì)傳感器應(yīng)用的制約，所以一些科研工作者正在對(duì)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(yàn)，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。 國內(nèi)、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(jì)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(shí)，研究低功耗的設(shè)計(jì)方法及無線傳輸中仰制噪音的濾波算法。PTR4000 在測量點(diǎn)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(shí)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(diǎn)，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(diǎn)。 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(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)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(jì)（論文）評(píng)審表 題目 數(shù)字化無線溫度傳感器的分析與設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文），是我個(gè)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(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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　⒖s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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)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(jì) 摘要 集成化智能傳感器概念的提出僅 僅十余 年 ，但近年發(fā)展很快，國外刊物上關(guān)于新型集成化智 能傳感器研制的報(bào)道很多，國內(nèi)一些著名高校和研究所也在開展此類工作。 集成化智能傳感器的優(yōu)點(diǎn)使它成為目前傳感器研究的熱點(diǎn)和傳感器發(fā)展的主要方向，必將主宰下個(gè)世紀(jì)的傳感器市場。溫度測量采用一線制數(shù)字溫度傳感器 DS18B20,其體積小，集成度高自帶 A/D，功耗低。溫度傳輸采用超低功耗發(fā)射接收模塊 PTR4000，以 I2C 方式與處理器通訊。 關(guān)鍵詞 PIC16F74 低功耗 無線 數(shù)字化 I2C總線 The design of the temperature transducer of digitize wireless Abstract The integration turns the submission of the brain sensor, transducer notion only more than ten years,but the recent years shape is very quick .The sensor， transducer of the sum classic pare， the integration turns the sensor