【正文】 主要由監(jiān)控程序、中斷處理程序以及實現(xiàn)各種算法的功能模塊等組成。模擬量輸入輸出電路用來輸入或輸出模擬量信號；而開關(guān)量輸入輸出電路則用來輸入或輸出開關(guān)量信號。 圖 11（硬件結(jié)構(gòu)圖） 主機電路以單片機為核心 ,用來儲存數(shù)據(jù)和程序 ,并進行一系列的運算和處理。 設(shè)計說明 開封大學(xué)機電工程學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)論文 5 智能型溫度測量儀的基本結(jié)構(gòu)與工作流程 智能型溫度測量儀與其他智能化儀器一樣 ,也是由硬件和軟件兩大部分組成的。 （ 4）提高學(xué)生對工作認真負責(zé)、勇于開拓、勇于實踐的基本素質(zhì)！ 設(shè)計功能要求： （ 1） 配合 集成 T/I 變換器 ，實現(xiàn)溫度的測量； （ 2）能夠?qū)崿F(xiàn) 開機自檢、自動調(diào)零 的 功能 ； （ 3） 具有克服隨機誤差的數(shù)字濾波功能； （ 4） 可以預(yù)置溫度上限、下限，超限時聲、光報警 ； （ 5） 通過電腦 USB 接口來提供 5V電源使溫度儀正常工作。 （ 2） 通過設(shè)計來鞏固所學(xué)的單片機及電路方面的知識。不需進行非線性補償，儀表的軟、硬件組成較簡單。如果測溫范圍允許使用集成 T/I 或 T/U變換器，由于其線性很好，不必采用非線性補 償。 關(guān)鍵詞： 智能 化 溫度 測量 傳感器 開封大學(xué)機電工程學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)論文 2 目 錄 論文摘要 ........................................................................1 目 錄 ...........................................................................2 概述 ............................................................................3 設(shè)計要求 1 設(shè)計項目 ......................................................................4 2 設(shè)計目的 ......................................................................4 3 設(shè)計功能要求 ..................................................................4 4 主要技術(shù)指標 ..................................................................4 5 采用方案 ......................................................................4 6 方案論證與選擇 ................................................................4 設(shè)計說明 1 智能型溫度測量儀的基本結(jié)構(gòu)與 工作 流程 ..........................................5 硬件結(jié)構(gòu) ..................................................................5 系統(tǒng)軟件 ..................................................................5 工作流程 ..................................................................5 2 硬件電路設(shè)計 ..................................................................6 單片機的選取 ..............................................................6 A/D 轉(zhuǎn)換器的選用 ..........................................................6 傳感器， I/U 變換、濾波、標度變換電路的選取 ................................7 鍵盤顯示電路的設(shè)計 ........................................................8 報警電路 ..................................................................9 AT89C51 I/O 口分配 .......................................................10 3 軟件電路設(shè)計 .................................................................12 時鐘頻率的確定 ..........................................................12 計算方法 .................................................................12 監(jiān)控程序設(shè)計 .............................................................13 4 總結(jié) .........................................................................39 5 參考文獻 .....................................................................40 開封大學(xué)機電工程學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)論文 3 智能型溫度測量儀 設(shè)計 概述： 智能化測量儀具有精度高、靈敏度高、測量速度快、測量的自動化以及多種輸出形式等一系列優(yōu)點，受到科研、工業(yè)界的普遍歡迎。加上通信功 能后 ,其檢測、控制方式也十分靈活、便捷。本身所具有的自診斷和聲光報警功能對儀表內(nèi)部各種故障能自動診斷出來 ,并能在出現(xiàn)故障時顯示或報警。 多種輸出形式可以有數(shù)字顯示、打印記錄、聲光報警 ,還可以多點巡回檢測。 它不但 能實現(xiàn)對測量傳感器（例如熱電偶）的冷端自動補償和非線性補償，以及對熱電阻的引線電阻影響的消除等，還可實現(xiàn)各類測量誤差的自動修正。 通常，智能化的儀器儀表通常都有自動零點調(diào)整和儀表滿度的校正，因此可以減小測量誤差，同時可實現(xiàn)一表多用。開封大學(xué)機電工程學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)論文 1 摘要 隨著技術(shù)的發(fā)展，智能化 的產(chǎn)品越來越受人們的青睞。智能型溫度測量儀作為一個智能化的溫度計 來說也是比較受歡迎的。智能型溫度測量儀可配不同類型、不同分度號的溫度傳感器，故又稱為溫度萬用表。進行各種復(fù)雜運算（測量算法和控制算法），對獲取的溫度信息進行整理和加工；統(tǒng)計分析干擾信 號特性， 采用適當(dāng)?shù)臄?shù)字濾波， 達到抑制干擾的目的；實現(xiàn)各種控制規(guī)律，滿足不同控制系統(tǒng)的需求；與其他儀器和微機進行數(shù)據(jù)通信， 構(gòu)成各種計算機控制系統(tǒng)等。它既可輸出模擬量 ,也可輸出數(shù)字量（開關(guān)量）信號。 在智能儀表的設(shè)計中 ,由于采用了單片機技術(shù) ,使得硬件電路大大簡化 ,而其軟件的強大功能又使儀表的性能得到了明顯提高 ,功能的擴展也變得十分方便。因此 ,儀器、儀表的智能化、可通信化是一個很好的 發(fā)展方向。 熱工測量 如 溫度、壓力、流量等 ， 正越來越廣泛地采用智能化測量儀； 智能型溫度測量儀一般直接配接熱電偶或熱電阻等溫度傳感器，由于溫度傳感器本身的非線性，故儀器內(nèi)部需增加進行非線性補償?shù)碾娐坊蜍浖? 智能壓力、流量顯示儀，一般配接變送器 即 傳感器和變送電路一體化的產(chǎn)品，這類傳感器的輸出信號為 0～ 10mA 或 4～ 20mA 的直流標準信號 且 線性很好。 設(shè)計要求 開封大學(xué)機電工程學(xué)院電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)論文 4 設(shè)計項目： 智能型溫度測量儀 設(shè)計目的： （ 1）根據(jù)自己所學(xué)的知識來完成智能型溫度測量儀的設(shè)計。 （ 3）培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、閱讀大量技術(shù)資料的能力 ， 培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，結(jié)合實際獨立完成課題的工 作能力。 主要技術(shù)指標： （ 1） 測量溫度范圍： 50℃ ～ 150℃ （ 2） 測量誤差： ≤1%（最大引用誤差） （ 3） 分辨率： ℃ （ 4） 顯示方式： 4 位 LED 數(shù)碼管顯示 被測溫度值 采用方案： 集成 T/I 變換器 →I/U 變換器 → 濾波器 →A/D 轉(zhuǎn)換器 → 單片機 方案論證與選擇 （ 1） 從功能要求看，系統(tǒng)功能并不復(fù)雜， MCS51 單片機完全可以勝任主機 角色 ； （ 2） 從測溫范圍看，熱電阻傳感器或集成 T/I（或 T/U）變換器均可滿足要求； （ 3） 從分辨率看，普通運放和 11 位以上的 A/D 轉(zhuǎn)換器可以滿足精度要求； 分辨率 =℃ /(2000)℃ =1/2021 （ 4） 由于溫度變化緩慢，采用雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器，不需要采樣保持器；也可選用片內(nèi)帶有 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換 器的 。 、 硬件結(jié)構(gòu) 智能型溫度測量儀的硬件部分由單片機主機電路、過程輸入輸出通道、鍵盤（人— 機聯(lián)系部件）、接口和顯示打印部分組成 ,如圖 11 所示。過程輸入輸 出通道由模擬量輸入輸出電路（ A/D 轉(zhuǎn)換電路和 D/A 轉(zhuǎn)換電路等）以及開關(guān)量輸入輸出電路等構(gòu)成。利用鍵盤可以實現(xiàn)人與儀表之間的聯(lián)系 ,而通信接口則用于使儀表與外界進行數(shù)據(jù)的交換。 監(jiān)控程序用于接受和分析各種指令 ,管理和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)各程序的執(zhí)行；中斷處理程序是用于人 —機聯(lián)系或輸入產(chǎn)生中斷請求以后轉(zhuǎn)去執(zhí)行 并及時完成實時處理任務(wù)的程序；軟件的功能模塊用來實現(xiàn)儀器的數(shù)據(jù)處理和各種控制功能。由溫度傳感器進入的模擬信號（直流電勢或電阻）經(jīng)過輸入信號處理 ,即經(jīng)過交換、放大、整形和補償后 ,由 A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 微處理器 CPU對輸入的數(shù)據(jù)進行加工處理、分析、計算后 ,將運算結(jié)果存入讀寫存儲器中。整機工作過程是在系統(tǒng)軟件控制下進行的。 圖 12（ 工作流程圖 ） 硬件電路設(shè)計 、單片機的選擇 從性能、功能、仿真調(diào)試器的普及程度等各方面考慮， MCS51 系列單片機是一個很好的選擇。 、 A/D 轉(zhuǎn)換器的選用 分辨率： 溫度分辨率要求為 1/2021，須采用 11 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 兩者相比以要求較高 的 為準。 4 、 選擇芯片： 可考慮選擇轉(zhuǎn)換速度較慢、精度較高、抗干擾性能較好、價格低廉的雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器，常用的芯片有 MC14433（ 3 位半 單極性輸入時相當(dāng)于 11 位）和 ICL7135（ 4 位半 單極性輸入時相當(dāng)于 15 位）。2V。直流基準電壓由MC1403 提供。 I/U 變換、濾波、標度變換電路： 為簡化硬件電路結(jié)構(gòu)， I/U 變換、濾波、標度變換電路由一個運放 A 實現(xiàn)，電路 如 圖 22 所示。調(diào)節(jié) RP2使輸出電壓靈敏度符合 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入電壓的要求。圖中 測量時： UO=I3(R2+RP2)=(I1I2)(R2+RP2)=10()(mV/℃ ) 自檢時： UO=I3(R2+RP2)=(5/(+)I2)(R2+RP2)=()10≈1V （ 1）、 I/U變換器：反相比例放大電路實現(xiàn)了 I/U變換。 此設(shè)計采用硬件實現(xiàn)標度變換的 ， 使當(dāng) tmin=100℃ 時 放大器輸出電壓 Umin=，對應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換值為 Nmin=1000；當(dāng) tmax=+1500℃ 時 放大器輸出電壓 Umax=，對應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換值為 Nmax=15000。此方法的優(yōu)點是軟件編程簡單，缺點是使儀器的通用性受限制。 、鍵盤、顯示電路的設(shè)計 顯示： 為 4 位 LED 數(shù)碼顯示器；為少占用 I/O 口，采 用軟件譯碼動態(tài)掃描顯示。 鍵盤： 設(shè)置 4 個按鍵，設(shè)功能鍵 1 個，每按下 1 次， K1 狀態(tài)計數(shù)器加 1，使用 “+”、“”依次逐位預(yù)置上限溫度百位、十位、個位和下限溫度百位、十位、個位，預(yù)置完畢后，K1 狀態(tài)回 0，為簡化鍵處理程序設(shè)計，預(yù)置上、下限溫度范圍限制為 59～ +159℃ ，而非 50～+150℃ 。 按鍵設(shè)置如附 表11： 附表 11 按鍵設(shè)置 表 K1態(tài) 按鍵 F0 顯示 操作 0 K1 0/1 * 測溫值 關(guān) A/D 中斷， K1狀態(tài) +1，清預(yù)置寄存器，關(guān)預(yù)置錯誤報警，顯示“ 0滅滅 .H” /“ 0滅