【正文】 ℃ ～ +150℃ 。 AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。作為計(jì)量?jī)x器不宜選用 一般的 PN 結(jié)溫度傳感器 , 因?yàn)槠錅y(cè)溫精度、穩(wěn)定性、線性度和一致 性都相對(duì)較差 ， 不能滿足設(shè)計(jì)的要求。在測(cè)量過(guò)程要保護(hù)要探頭，探頭的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的壽命，當(dāng)輸出不正確的時(shí)候要及時(shí)更換。 溫度傳感器輸出的溫度不是待測(cè)物現(xiàn)在的溫度，通常會(huì)有一定的誤差?，F(xiàn)在的溫度傳感器不僅溫度信號(hào)輸出，還可以集成濕度測(cè)量，信號(hào)輸出也由原來(lái)的單一信號(hào)變成多樣化的輸出形式，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要進(jìn)行記錄、上限報(bào)警和自控控制等多種功能 【 6】 。不同的溫度傳感器制作方法不同，常見的有熱敏電阻、熱電偶和集成型產(chǎn)品。 總流程如圖 : 圖 總流程圖 熱源數(shù)據(jù) 多路轉(zhuǎn)換開關(guān) 儀器放大器 V/F 轉(zhuǎn)換器 8051 單片機(jī) T0口 V/F 轉(zhuǎn)換器 8051 單片機(jī) 顯示 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 7 頁(yè) 共 40 頁(yè) 3 硬件設(shè)計(jì) 溫度傳感器是工業(yè)生產(chǎn)中最常見的一種傳感器。 為使 測(cè)試系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性、一致性和線性度等指標(biāo)達(dá)到更好， 研制 出 熱源自動(dòng)測(cè)試儀 , 實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自動(dòng)巡回測(cè)試 30 路熱源 ,使 測(cè)溫分辨率為 0. 01 ℃ , 測(cè)溫范圍為 30～ 40 ℃ ， 以滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫準(zhǔn)確穩(wěn)定的高標(biāo)準(zhǔn)要求 。 復(fù)位電路常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要人工按鈕復(fù)位。它主要為了能保證微型機(jī)系統(tǒng)得到穩(wěn)定可靠的工作。 LED 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù) LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同， 可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。實(shí)現(xiàn)這種顯示的方法很多，但是，必須采用相應(yīng)的措施才能實(shí)現(xiàn)多個(gè) LED 的顯示。 顯示電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，普遍使用成本低廉、配置靈活的數(shù)碼管（ LED）做顯示器。 根據(jù)所需按鍵個(gè)數(shù)、 I/O 引腳輸出級(jí)電路結(jié)構(gòu)以及可利用的 I/O引腳數(shù)目，確定鍵盤電路形式。 究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它 可編程邏輯器件 上 【 5】 。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “ 智能型 ” ，如智能型 洗衣機(jī) 等。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的 【 4】 。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)又稱 單片微控制器 【 3】 ，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生、愛好者，產(chǎn)品開發(fā)人員掌握單片機(jī)這門技術(shù)，于是產(chǎn)生 單片機(jī)開發(fā)板 ，比較有名的例如電子人 DZR01A 單片機(jī)開發(fā)板。 單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成在 電路 芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。 【 1】 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控首先離不開采集設(shè)備工作信息，因此選用合適的傳感器至關(guān)重要，如果把計(jì)算機(jī)看作是自動(dòng)化系統(tǒng)的“大腦”，信道看作是“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的話，那么傳感器就是自動(dòng)化系統(tǒng)的“五 官”。 中華人名共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB76651987 對(duì)傳感器（ transducer/sensor）的定義是：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制，具有成本低廉、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 單片機(jī)自 1976 年問(wèn)世以來(lái)，作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)很重 要的分支，應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速，由于其具有集成性高、處理功能強(qiáng)、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用，在智能儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果。正是這些創(chuàng)新型國(guó)家政府的大力支持，使科研人員在科學(xué)儀器研發(fā)方面做出了重要貢獻(xiàn)。歐美日等國(guó)家都把 “ 發(fā)展一流的科學(xué)儀器支撐一流的科研工作 ” 作為國(guó)家戰(zhàn)略，對(duì)科學(xué)儀器的裝備和創(chuàng)新給予重點(diǎn)扶持。從近期中國(guó)儀表行業(yè)發(fā)展的情況來(lái)看勢(shì)頭喜人的，與全國(guó)制造業(yè)一樣，雖然遇到了不少困難但仍然保持了向上發(fā)展的 態(tài)勢(shì)。國(guó)內(nèi)電子測(cè)量?jī)x器行業(yè)在經(jīng)過(guò)一段沉寂后，慢慢開始復(fù)蘇。微電子技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，不斷為電子測(cè)量?jī)x器提供各種新型器件，如專用集成電路、信號(hào)處理器芯片、新型顯示器件及新型傳感器件等。利用微型計(jì)算機(jī)的記憶、存儲(chǔ)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、 邏輯判斷和命令識(shí)別等能力，發(fā)展了微型計(jì)算機(jī)化儀器和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；利用計(jì)算機(jī)軟 件技術(shù)的巨大 進(jìn)步而應(yīng)運(yùn)而生的的虛擬儀器等等，均視為科學(xué)技術(shù)、藥品生產(chǎn)的持續(xù)發(fā) 展做出了重要貢獻(xiàn)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 2 頁(yè) 共 40 頁(yè) 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通常人們習(xí)慣將具有自動(dòng)化、智能化、可變編程化 等 功能的測(cè)試系統(tǒng)視作為現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)，智能儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和虛擬儀器同 樣也 劃 為此列。文中傳感器理論單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有 機(jī)結(jié)合，詳文中傳感器理論單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了傳感器測(cè)試溫度的過(guò)程，以及實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過(guò)程。 其發(fā) 展 速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來(lái)自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能 。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。 熱源自動(dòng)測(cè)試儀的背景 隨著 “ 信息時(shí)代 ” 的到來(lái)，作為獲取信息的手段 —— 傳感器技術(shù)得到了 顯著 的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，對(duì)其要求越來(lái)越高，需求越來(lái)越迫切。傳統(tǒng)老式儀器大多是各類溫度計(jì) , 測(cè)試效率和精度都難如人意。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 1 頁(yè) 共 40 頁(yè) 1 引言 1． 1 熱源自動(dòng)測(cè)試儀 的意義 在藥品質(zhì)量監(jiān)測(cè)過(guò)程中 , 熱源反應(yīng)的測(cè)溫是一項(xiàng)重要內(nèi)容。藥品檢測(cè)有其特殊性 , 對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性、一致性和線性度等指標(biāo)有著較高的要求。研制熱源自動(dòng)測(cè)試儀 , 可以 實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自動(dòng)巡回測(cè)試 30 路熱源 , 以滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫準(zhǔn)確穩(wěn)定的高標(biāo)準(zhǔn)要求 。傳感器技術(shù)已成 為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過(guò)對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感 器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來(lái)，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開發(fā)和應(yīng)用。 溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。 隨 著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展， 基于實(shí)用、廣泛和典型的原則、 利用單片機(jī)結(jié)合 傳感器 技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一 溫度監(jiān)控系統(tǒng)。這種 單片機(jī)式 自動(dòng)測(cè)試儀 正迅速發(fā)展，并越來(lái)越受用戶青睞。測(cè)試技術(shù)是信息工業(yè)的源頭。 近 20 年來(lái)，電子技術(shù)特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了電子儀器技術(shù)的飛躍發(fā)展，電子儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合使功能單一的傳統(tǒng)儀器，變成了先進(jìn)的智能儀器和由計(jì)算機(jī)控制的程控式測(cè)試系統(tǒng)。目前，電子檢測(cè)儀器正朝著數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化、快速、小型、低功耗、多功能和高性能的方向發(fā)展 中國(guó) “ 十 一五 ” 期間，由于國(guó)家不斷增加基礎(chǔ)建設(shè)的投入力度，在旺盛市場(chǎng)需求的帶動(dòng)下，對(duì)儀器需求不斷增加，同時(shí)測(cè)試儀器市場(chǎng)也正在快速發(fā)展。產(chǎn)品大幅增長(zhǎng)主要有兩個(gè)原因，一是市場(chǎng)的巨大需求，特別是通信、廣播電視市場(chǎng)的巨大發(fā)展，引發(fā)了電子測(cè)量?jī)x器市場(chǎng)的迅速增長(zhǎng)，二是電子測(cè)量?jī)x器行業(yè)近幾年迅速向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，推出了部分?jǐn)?shù)字化產(chǎn)品，因而在若干個(gè)門類品種上取得了較快增長(zhǎng)。 國(guó)際趨勢(shì) ： 科學(xué)儀器的自主研發(fā)在創(chuàng)新型國(guó)家得到重視。如美國(guó)通過(guò)國(guó)家自然基金（ NSF）和國(guó)家健康研究院等扶助科學(xué)儀器的研發(fā)，確保美國(guó)在世界科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位日本于 2021 年制定了高精密科學(xué)儀器振興計(jì)劃，在島津公司的田中耕一因?yàn)樵趦x器方面的杰出貢獻(xiàn)獲得 2021 年諾貝爾獎(jiǎng)后，日本文部科學(xué)省決定，從 2021 年起斥巨資（ 100 億日元）開發(fā)世界尖端的分析計(jì)算測(cè)量?jī)x器，以催生更多諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的科研成果歐盟在 “ 第六框架計(jì)劃 ” （ 20212021）中將 “ 操縱和控制設(shè)備和儀器的開發(fā) ” 列為納米技術(shù)和納米科學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)內(nèi)容，在 “ 第七框架計(jì)劃 ” （ 20212021 年）中，斥資 41億歐元主要用于輻射源、望遠(yuǎn)鏡和數(shù)據(jù)庫(kù)等新型研究 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 3 頁(yè) 共 40 頁(yè) 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加拿大自然科學(xué)與工程研究理事會(huì)制定了 “ 研究工具、儀器和設(shè)施計(jì)劃 ” ，等等。近些年來(lái)，與科學(xué)儀器研究開發(fā)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)基本上都授予了歐、美、日等創(chuàng)新型國(guó)家的科學(xué)家。應(yīng)用單片機(jī)編程，對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組溫度信號(hào)進(jìn)行控制，溫度控制在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、生活中有著廣泛的作用，如倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存、家禽養(yǎng)殖以及許多工業(yè)生產(chǎn)，都需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)視和控制。 傳感技術(shù) 傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ) 技術(shù)。其中，敏感元件是指直接感受或響應(yīng)被測(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心?將敏感元件或響應(yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳感器或被測(cè)量的電信號(hào)部分。無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)測(cè)量，監(jiān)控也就無(wú)從談起了。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 4 頁(yè) 共 40 頁(yè) 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī) 【 2】 ，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由 芯片 內(nèi)僅有 CPU 的專用 處理器 發(fā)展而來(lái)。 INTEL 的 Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以 后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O 設(shè)備。 它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 單片機(jī)是靠 程序 運(yùn)行的，并且可以修改。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用 美國(guó) 50年代開發(fā)的74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列這些純硬件來(lái)搞定的話， 電路 一定是一塊大PCB 板！但是如果要是用美國(guó) 70 年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如 智能儀表 、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 5 頁(yè) 共 40 頁(yè) 鍵盤輸入 鍵盤電路一般由鍵盤接口電路、按鍵（由控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的功能鍵和向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的數(shù)字鍵組合）以及鍵盤掃描程序等部分組成。對(duì)于僅需要少量按鍵的控制系統(tǒng)，可采用直接編碼輸入方式，其特點(diǎn)是鍵盤接口電路簡(jiǎn)單。常用的為 4～ 8位八段 LED 數(shù)碼管顯示器，即需要 4～ 8 個(gè) LED 數(shù)碼管。本文介紹了一種設(shè)計(jì)方法，利用該方法設(shè)計(jì)的多路 LED 數(shù)碼管顯示系統(tǒng)具有硬件設(shè)備簡(jiǎn)單，可移植性好，成本低廉的特點(diǎn)，在各種儀表顯示系統(tǒng)中應(yīng)用效果良好。 復(fù)位電路 在電路中 ,使用電阻給電容充電 ,使電容的電壓緩慢上升一直到 VCC,在還沒有到 VCC時(shí) ,芯片復(fù)位腳近似低電平 ,但是芯片復(fù)位 ,接近 VCC 時(shí) ,芯片復(fù)位腳