【正文】 其中包含了時(shí)鐘顯示電路。溫度檢測(cè)方法一般可以分為兩大類，即接觸測(cè)量法和非接觸測(cè)量法。測(cè)量方式溫 度 計(jì) 或 傳 感 器 類 型測(cè)量范圍/℃精度/%特 點(diǎn)接觸式熱膨脹式水 銀50～650～1簡單方便，易損壞（水銀污染）雙 金 屬0～300～1結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠壓力液 體30～6001耐振，堅(jiān)固，價(jià)格低廉氣 體20～350熱電偶鉑銠—鉑0～1600～種類多，適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)方便，應(yīng)用廣泛。接受設(shè)計(jì)任務(wù)明確任務(wù)、歸并要求選 機(jī)，劃 分 軟 硬 件硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)聯(lián) 機(jī) 仿 真 調(diào) 試排 除 故 障，修 改 程 序固 化 程 序應(yīng) 用 系 統(tǒng) 獨(dú) 立 運(yùn) 行研 制 完 成 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程 各模塊的方案設(shè)計(jì) 選擇溫度傳感器器件[1]常用的熱電傳感器有熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器等。集成溫度傳感器按輸出信號(hào)可分為電壓型和電流型兩種，其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。本次設(shè)計(jì)用到電流型兩線制集成溫度傳感器AD590（0℃）。它的主要特性如下：（1）流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：Ir/T=1mA/K式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA； T—熱力學(xué)溫度，單位為K。（3）AD590的電源電壓范圍為4V～30V。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。（5）精度高?！?。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。在大多情況下，理應(yīng)選擇性價(jià)比高的單片機(jī)及其它器件，但在某些特殊場合，當(dāng)性能成為決定因素時(shí)，應(yīng)以性能優(yōu)先原則選擇所需的單片機(jī)或其它器件。在微機(jī)控制系統(tǒng)中，工業(yè)生產(chǎn)過程的被測(cè)控參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成份、速度等都是連續(xù)變化的量，習(xí)慣上稱為模擬量，而計(jì)算機(jī)所需要的則是離散的數(shù)字量。這樣才能送到微機(jī)進(jìn)行處理和運(yùn)算，然后顯示打印結(jié)果，或通過控制電路對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行控制。若再要求記憶用戶的一些設(shè)置，還需要使用存儲(chǔ)器。DS 13 02 是一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，可通過簡單的串行總線與單片機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可自動(dòng)調(diào)整，包括閏年，有效期至2100年。單片機(jī)各部分是通過內(nèi)部的總線有機(jī)地連接起來的 放大器的設(shè)計(jì)溫度傳感器的輸出電壓經(jīng)過ISO100隔離放大(單增益)后，將輸出電壓送給測(cè)量放大器進(jìn)行放大，以便放大后的輸出電壓和A/D轉(zhuǎn)換器的量程相匹配。它的輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流及輸入偏置電流小，時(shí)間漂移小，因而穩(wěn)定性好。它是一種高性能的放大器，常用于熱電偶、應(yīng)變電橋、流量計(jì)量、生物測(cè)量以及其它有較大共模干擾下的本質(zhì)上是直流緩變的微弱差模信號(hào)放大。AD521的特性參數(shù)如下(1) ～10000(2) 溫度穩(wěn)定性為士() PPM/℃(3) (4) 差模輸入電阻為3109W(5) 共模輸入電壓為6109W(6) ℃ A/D和D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[21]通常嵌入式單片機(jī)（MCU），由于設(shè)計(jì)用途的不同，并不是每一種都有A/D轉(zhuǎn)換，即使有的帶A/D轉(zhuǎn)換，一般都是8位或10位分辨率，用戶在使用這些芯片而又需要較高分辨率的A/D功能時(shí)，一般要外接專用的A/D芯片，如MAX110等。一般A/D轉(zhuǎn)換常用以下四種方式：1 計(jì)算式A/D。2 雙積分式A/D。3 逐次逼近式A/D。4 并行轉(zhuǎn)換A/D。在與計(jì)算機(jī)相配接時(shí)，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器使用最多，常用的有8位、10位、12位、16位等。常用的8位A/D轉(zhuǎn)換器有ADC0800800804等型號(hào)，有的還帶8位多路開關(guān)，如ADC0800809等。其特點(diǎn)是價(jià)格較低、速度慢、軟件復(fù)雜。8位A/D啟動(dòng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束P1 單片機(jī) 8031 8051 8751P20 INT 鎖存器VINNA/。至于進(jìn)入單片機(jī)后的信號(hào)如何處理，則要根據(jù)測(cè)試控制要求來決定。 A/D轉(zhuǎn)換與51單片機(jī)的接口 顯示器及鍵盤的設(shè)計(jì)[7]單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器LED (Light Emitting Diode)。近年也有配置CRT顯示器的。LED顯示器，價(jià)格便宜，配置靈活，與單片機(jī)接口方便，因此本設(shè)計(jì)中采用的是LED顯示器。由于所有8位段選線皆由一個(gè)1/0口控制，因此，在每一瞬間，8位LED會(huì)顯示相同的字符。在此瞬間，段選控制T/0口輸出相應(yīng)字符段選碼(字型碼)，而位選則控制工/0口在該顯示為送入選通電平(因?yàn)長ED為共陰，故應(yīng)送低電平)，以保證該位顯示相應(yīng)字符。逐位輪流點(diǎn)亮各個(gè)LED，每一位停留lms，在1020ms之內(nèi)再一次點(diǎn)亮，重復(fù)不止，這樣，利用人的視覺暫留好像六位LED同時(shí)點(diǎn)亮了。在本設(shè)計(jì)中采用8279可編程鍵盤、顯示器接口芯片。8279包括鍵盤輸入和輸出兩部分。能自動(dòng)消除抖動(dòng)以及對(duì)n鍵同時(shí)按下采取保護(hù)。8279的中斷請(qǐng)求信號(hào)線IRQ經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器74F04接至8031外部中斷，這樣，可通過中斷方式對(duì)按鍵進(jìn)行處理 抗干擾措施 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往都是具有多種干擾源的現(xiàn)場，為提高系統(tǒng)的可靠性。 根據(jù)干擾源引入的途徑，抗干擾措施可以從以下方面考慮。2） 電路上的考慮為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取一系列防干擾措施：(1) 大規(guī)模IC芯片電源供電端都應(yīng)加高頻濾波電容，根據(jù)負(fù)載電流的情況，在各級(jí)供電節(jié)點(diǎn)還應(yīng)加足夠容量的退藕電容；(2) 開關(guān)量I/O通道與外界的隔離可采用光電耦合器件，特別是與繼電器、可控硅等連接的通道，一定要采取隔離措施；(3) 可采用CMOS器件提高工作電壓（如+15V），這樣干擾門限也相應(yīng)提高；(4) 傳感器后級(jí)的變送器盡量采用電流型傳輸方式，因電流型比電壓型抗干擾能力強(qiáng)；(5) 電路應(yīng)有合理的布線及接地方法；(6) 與環(huán)境干擾的隔離可采用屏蔽措施。還具體介紹了各模塊設(shè)計(jì)方案，初步明確了系統(tǒng)研制方法。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體原理框圖 系統(tǒng)總體原理框圖 信號(hào)輸入部分總體設(shè)計(jì) 信號(hào)輸入部分總體設(shè)計(jì) 信號(hào)輸入部分設(shè)計(jì) 集成溫度傳感器[1]常用的熱電傳感器有熱電阻、熱電偶、集成溫度傳感器等。集成溫度傳感器按輸出信號(hào)可分為電壓型和電流型兩種，其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。本次設(shè)計(jì)用到電流型兩線制集成溫度傳感器AD590（0℃）。它的主要特性如下：a、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：Ir/T=1mA/K式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA； T—熱力學(xué)溫度，單位為K。c、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。e、精度高。℃。它除了與半導(dǎo)體熱敏電阻一樣有體積小反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)外，還具有線形好、性能高、價(jià)格低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，雖然由于PN結(jié)受耐熱性能和特性范圍的限制，只能用來測(cè)150℃以下的溫度，但在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。要指出的是，AD590集成溫度傳感器的輸出電流是整個(gè)電路的電源電流，而這個(gè)電流與施加在這個(gè)在這個(gè)電路上的電源電壓幾乎無關(guān)。NPN管的發(fā)射區(qū)的面積NPN管和發(fā)射區(qū)的面積的8倍。 簡化的電流型集成溫度傳感器的基本原理圖由于和的等效發(fā)射區(qū)個(gè)數(shù)都是2，基極又連在一起，因此，它們的集電極電流都是I。這就意味著和的總工作電流亦為。由圖2可寫出： （）又因 （） （）式中 （）——分別為（）管發(fā)射結(jié)電壓降； k、q——常數(shù)； T——絕對(duì)溫度； （）管發(fā)射結(jié)反向飽和電流。如果取，,則溫度系數(shù) 值得注意的是管的作用，管為、管的基極電流提供了一個(gè)通路，使它們不影響左、右兩支管的電流對(duì)稱性，為了得到良好的溫度特性，應(yīng)采用小溫度系數(shù)的材料電阻。分辨率8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100μs，輸入電壓范圍為0~5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。ADC0804的規(guī)格及引腳圖：8位CMOS依次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器三態(tài)鎖定輸出存取時(shí)間：135US分辨率：8位轉(zhuǎn)換時(shí)間：100US總誤差：正負(fù)1LBS工作溫度：ADC0804LCN0～70℃引腳圖 ADC0804引腳圖/CS：芯片選擇信號(hào)/RD：外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制輸出信號(hào)。/WR：用來啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制輸入。CLK IN CLK R：時(shí)鐘輸入或接振蕩元件（R，C），頻率限制在100KHZ1460KHZ，如果使用RC振蕩電路則其振蕩頻率為1/。VIN VIN+：差動(dòng)模擬電壓輸入，輸入單端正電壓時(shí)，VIN接地：而差動(dòng)輸入時(shí)，直接加VIN，VIN+。VREF：輔助參考電壓。VCC：電源供應(yīng)以及作為參考電壓。如CS、RD同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出，而在RD高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。ADC0804的零點(diǎn)無須調(diào)整。當(dāng)輸入電壓與 值相當(dāng)時(shí)，調(diào)整 端電壓值使輸出碼為FEH或FFH。如輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓 ，以保證小信號(hào)輸入時(shí)ADC0804芯片8位的轉(zhuǎn)換精度。A/D、D/A及取樣保持芯片上都提供了獨(dú)立的模擬地（AGND）和數(shù)字地（DGND）的引腳。 單片機(jī)及其擴(kuò)展I/O的設(shè)計(jì)采用TTL電路擴(kuò)展I/O口是一種最常見的微機(jī)I/O擴(kuò)展手段。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的八D鎖存器，將它的鎖存控制端G直接與8031的鎖存控制信號(hào)端ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展包括三組總線的連接及地址譯碼等。由于大規(guī)模的集成電路的擴(kuò)展，單片存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量越來越大，因此，在程序存儲(chǔ)器芯片使用的數(shù)量上一般采用一片就夠了。如果單片機(jī)EA腳接在GND，則單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器全部不用而用外部程序存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器的作用是存放單片機(jī)的執(zhí)行程序，雖然現(xiàn)今的單片機(jī)具有片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器，但是，當(dāng)程序量超過單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器時(shí)，將采用片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，通常采用EPROM、E2PROM、Flash存儲(chǔ)器等芯片。失電后芯片內(nèi)部的程序保持不變。它們的存儲(chǔ)容量分別是8K8bit、16K8bit、32K8bit、64K8bit。27256是32K8位EPROM器件，它有15根地址線A14AO輸入，能區(qū)分15位二進(jìn)制地址信息215=32768種狀態(tài)，即存在32768個(gè)存儲(chǔ)單元。27256 20引腳CE為片選信號(hào)輸入端，低電平有效。由8031的RD (P3 .7 )和WR ()信號(hào)控制，而片外程序存儲(chǔ)器EPROM的輸出允許端( OE)由讀選通信號(hào)PSEN控制即使與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的讀和寫EPROM共處一地址空間，但由于控制信號(hào)即使用的數(shù)據(jù)傳輸指令不同，故不會(huì)發(fā)生總線沖突 鍵盤和顯示的設(shè)計(jì)鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器LED (Light Emitting Diode)。近年也有配置CRT顯示器的。LED顯示器，價(jià)格便宜，配置靈活，與單片機(jī)接口方便，因此本設(shè)計(jì)中采用的是LED顯示器。動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，N個(gè)顯示器共占用一個(gè)顯示數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)顯示器通電占空比時(shí)間為1/N。除此之外，當(dāng)動(dòng)態(tài)顯示位數(shù)較多時(shí)，顯示器亮度將受到影響。由于所有8位段選線皆由一個(gè)I/0口控制，因此，在每一瞬間，8位LED會(huì)顯示相同的字符。在此瞬間，段選控制I/0口輸出相應(yīng)字符段選碼(字型碼)，而位選則控制I/0口在該顯示為送入選通電平(因?yàn)長ED為共陰，故應(yīng)送低電平)，以保證該位顯示相應(yīng)字符。逐位輪流點(diǎn)亮各個(gè)LED，每一位停留lms，在1020ms之內(nèi)再一次點(diǎn)亮，重復(fù)不止，這樣，利用人的視覺暫留好像六位LED同時(shí)點(diǎn)亮了。LED動(dòng)態(tài)顯示器接口（用8255作接口電路的連接）對(duì)于多位LED顯示器，通常都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個(gè)地循環(huán)地點(diǎn)亮各位顯示器。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動(dòng)態(tài)掃描。因此，多位LED顯示器接口電路需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出8條段控線（含有小數(shù)點(diǎn)顯示）；另一個(gè)用于輸出位控線，位控線的數(shù)目等于顯示器的位數(shù)。但是由8031輸出的控制信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，需將其經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，再經(jīng)功率放大，才能控制加熱爐、熱處理爐等。由上述可知，該部分具有8路模擬信號(hào)輸出能力。B)只需在滿量程下調(diào)整其線性度。D)內(nèi)部無參考電壓源，須外接參考電壓源。 DAC0832的管腳功能CS : 片選線，當(dāng)其為低電平時(shí)，本片被選中工作。XFER:控制輸入線，低電平有效。 , C S為‘0’和WR1為‘0’同時(shí)滿足，則接收信號(hào)。WR2用于控制D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間:若XFER和WR2同時(shí)為低電平，則輸出跟隨輸入，否則鎖存數(shù)據(jù)。DAC0832