【正文】 wer consumption, voltage can be selected 4 ~ 6V voltage power supply。 LM324。它是 單線 接口方式 ， 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙 向通訊 ； 測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ， 在 1050176。 C； 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上 ；且 在使用中不需要任何外圍元件 。它測量精度高（熱電 阻 直接與被測對象接觸，不受中 間介質(zhì) 的影響 ）， 測量范圍廣 。 由于實(shí)驗(yàn)要求模擬電路為主，此次采用方案二。 AD603 最高 帶寬可達(dá)到 90MHz,最高可達(dá)到 51dB 增益，通過 DA 輸出控制 GPOS 和 GNEG 引腳之間壓差實(shí)現(xiàn)增益控制，兩片級聯(lián)即可滿足增益要求 。 方案二： 采用 LM324 三運(yùn)放差分電路 進(jìn)行 放大 ， 盡可能提高輸入阻抗和共模抑制比，盡可能減小輸出噪聲和溫漂，從而盡可能減小信號的失真。 所以此次采用方案二 。從濾波效果好和電路盡可能簡單的角度考慮，采用高清度運(yùn)放 LM324 設(shè)計(jì)一個二階壓控電壓 源低通濾波電路 ,該電路沒有較高的帶寬及精度要求 。該電路 濾波 效果好，決定截止頻率和 Q值的元件相互獨(dú)立，且元件靈敏度低，可達(dá)到較高的 Q值，通過改變數(shù)字電位器的阻值實(shí)現(xiàn)中心頻率的調(diào)節(jié) ，但由于 AD713 屬于高精度，高帶寬 7 芯片，價格昂貴 。 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換 的選擇方案和論證 方案一： A/D 轉(zhuǎn)換電路的采用 ADC0804 進(jìn)行設(shè) 計(jì)，顯示電路采用發(fā)光二極管進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ADC0804 是分辯率為 8位的逐次逼近型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，完成一次轉(zhuǎn)換大約需要 100us，輸入電壓為 05V引出端 refU 是芯片內(nèi)部電阻所用的基準(zhǔn)電源電壓，為芯片電源電壓的 1/2，即 。 所 以此次采用方案二。對程序的編程也相對來說較方便。 方案二 : 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字 符都有一個固定的代碼 。 比如大寫的英文字母“A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。可以顯示 8 4行 16 16點(diǎn)陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 為了更加方便的滿足設(shè)計(jì)要求 及減少軟件上帶來的不便 ， 此次 采用了方案二。 方案一：有源蜂鳴器內(nèi)部帶有振蕩源，所以，只需要通上其正常的工作直流電壓就可以有效的工作。 方案二：無源蜂鳴器內(nèi)部不帶振蕩源，所以，直接用工作的直流電是不會有效的發(fā)出聲響的。 綜上所述，我們會選擇操作簡單的方案一。 目前主工的熱電阻有鉑、銅、鎳等，為適應(yīng)低溫測量的需要，還研制出川銦、錳、碳等作為熱電阻材料。 鉑電阻與溫度的關(guān)系，在 0~ 以內(nèi)為 2(1 )tR C At Bt? ? ? （ 13） 在 1930C ~00C 以內(nèi)為 230 [1 ( 10 0) ]tR R At Bt C t t? ? ? ? ? （ 14） 式中 tR 是溫度為 otC時的電阻值； 0R 是溫度為 00C 時的電阻值； t 為任一溫度值； A、 B、 C 為分度系數(shù)， A= ? 310? / 0C ， B= ? 710? / 0C ， C= ? 1210? / 0C 。在工業(yè)上將相應(yīng)于 0R =50 ? 和 0R =100? 的 tR ~t 的關(guān)系制成分度表，稱為熱電阻分度表，供讀者查閱。但其缺點(diǎn)是熱慣性大，需輔助電源。 由于熱電阻的阻值很小，所以以它的測量誤差與其接線電阻有關(guān)。一般為了降低導(dǎo)線的電阻影響。因此，利用電橋接線法能精確的測量溫度。 LM324 工作 原理及說明 LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器，與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，他們有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)，該四放大器可以工作在低到 3V 或者 32V的電源下，共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性，輸出電壓范圍也包括負(fù)電源電壓。 LM324 性能指標(biāo)： ? 短路保護(hù)輸出 ? 真差動輸入級 ? 單電源工作： 至 32V ? 低輸入偏置電流： 100nA ? 每一封裝有四個放大器 ? 內(nèi)部補(bǔ)償 ? 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出 ? 在輸入端的靜電放電位增加可靠性而不影響器件的工作 10 AD1100 作原理及說明 ADS1100 全差分輸入、 16 位分辨率、有自校準(zhǔn)功能的精密 A/D 轉(zhuǎn)換器，該芯片的內(nèi)置自校準(zhǔn)系統(tǒng)對于用戶是透明的。 ? ADS1100 引腳排列： 圖 3 ADS1100 ? ADS1100 的主要特點(diǎn)如下： 16位無丟碼 8個地址范圍 有連續(xù)自校準(zhǔn)功能 單周期轉(zhuǎn)換 內(nèi)部帶有系統(tǒng)時鐘 11 具有 I2C 接口 精度： ％（ FSR MAX） 可編程增益放大器的增益可在 4或 8中進(jìn)行選擇 低噪聲： 4μ Vp－ p 可編程數(shù)據(jù)采樣速率： 8SPS－ 128SPS 電源電壓為 － 電流損耗可低至 90μ A ? ADS1100 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADS1100 的內(nèi)部包括ΔΣ A/D 轉(zhuǎn)換器，可編程增益放大器，時鐘發(fā)生器和 I2C接口四大部分，芯片內(nèi)部時鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號可直接送給ΔΣ A/D轉(zhuǎn)換核及 I2C 接口，而無需片外時鐘，ΔΣ A/D轉(zhuǎn)換核包括差分開關(guān)電容ΔΣ轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)以及其后的數(shù)字濾波器。 ? 工作原理 12 1) 上電和復(fù)位 ADS1100 上電時會自動復(fù)位并將控制字寄存器設(shè)置成默認(rèn)值 。 2) ADS1100 的 I2C 地址 ADS1100 的 I2C 地址是 1001xxxB，其中 xxx由廠家設(shè)定， ADS1100 有 8個不同的 I2C 地址（從 000 到 111）。 3) 輸出編碼 輸出編碼是一個和輸出電壓成正比例的數(shù)，并與位數(shù)相關(guān)，而位數(shù)又與轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，它們的對應(yīng)如表 4所列。 13 輸出編碼＝－ 1最小編碼 PGA VDDVV inin ??? 如轉(zhuǎn)換速率是 16SPS， PGA＝ 2，那么： 輸出編碼?? ?? 1 6 3 8 4*2*V D DVV inin 表 5 給出了不同輸入電平所對應(yīng)的輸出編碼。 （ 1）輸出寄存器 16位的輸出寄存器存儲的是以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示的最后一次的轉(zhuǎn) 換結(jié)果，在 ADS1100 復(fù)位或上電之后，輸出寄存器清零，輸出寄存器的格式如表 6所示。現(xiàn)將各位說明如下： 位 7（ ST/BSY）：在單次轉(zhuǎn)換模式下，向 ST/BSY 寫入 1 可使一次開始，寫入 0無影響，在連續(xù)轉(zhuǎn)換模式下， ADS1100 忽略寫入 ST/BSY 的值。 14 位 6－ 5：保留字。 位 4（ SC）：用于控制 ADS1100 是連續(xù)轉(zhuǎn)換模式還是單次轉(zhuǎn)換模式，當(dāng) SC 為 1時， ADS1100 是單次轉(zhuǎn)換模式（ Single Conversion），為 0 則為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，該位的默認(rèn)值是 0。 位 1－ 0（ PGA）：用于 ADS1100 的增益設(shè)置，設(shè)置方法見表 9所列。 如果是單次轉(zhuǎn)換模式，則在 ST/BSY 位被置 1后， ADS1100 上電并執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后， ADS1100 會把結(jié)果放入輸出寄存器，并復(fù)位 ST/BSY 成 0，關(guān)斷電源。 ? 讀 /寫操作 ADS1100 的輸出寄存器和控制字寄存器的內(nèi)容是可讀的。如果只想知道輸出寄存器的內(nèi)容是否合理，可僅讀取前兩個字節(jié)而忽略其后的字節(jié)。 ADS1100 忽略在第一個字節(jié)以后的內(nèi)容。液晶顯示器 R/W端直接接地，表示只允許寫入，而不可以從中讀取。偏壓信號 VL端與滑動變阻器 RH1 相連，通過 RH1 可以調(diào)節(jié)顯示器的顯示對比度。顯示器數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的 P0對應(yīng)相連，單片機(jī)通過 P0口可以向顯示器中輸入控制命令或要顯示的字符。由單片機(jī) 接口外接一個 1K 電阻和兩個 NPN 型三極管來驅(qū)動蜂鳴器。 第 二 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)框圖 溫度采集 放大電路 濾波電路 A/D 1100數(shù)模轉(zhuǎn)換 STC89C52單片機(jī) LCD1602 液晶顯示 溫度上下限報警 16 圖 系統(tǒng)流程圖 電路模塊的設(shè)計(jì) 和原理圖 溫度采集模塊 的設(shè)計(jì) 電阻電橋輸出的電壓信號反應(yīng)了兩個輸出端之間的電壓信號看成是由差摸信號（兩個輸出端之間的信號變化）和共模信號（每一個輸出端靜態(tài)時的對地電壓）所組成。 5 5,RR R R R R R? ? ? ? 為 溫 度 變 化 引 起 阻 值 的 變 化 量 。,R R R R R? ? ?帶入上式可得 250 0 2