【正文】 re deviation, so that we can more accurately provide a good temperature environment. When the temperature too high or too low, the system adopt corresponding measures realtime processing, restore the ideal temperature range.Keywords: temperature。 LCD。 AT89S51 方案論證1. 鉑熱電阻傳感器鉑電阻溫度傳感器Pt100其電阻值隨著溫度的變化而變化，為了便于檢測(cè)，可將其信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)，這里采用外加恒流源將電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓盘?hào)。鉑熱電阻是一種阻值隨溫度改變的溫敏傳感器，但實(shí)際使用時(shí)要把引線電阻計(jì)算在內(nèi)，即與鉑熱電阻本身阻值相加。所以我們常采用3線或者4線式接法。使其電壓滿足ADC0809片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器的電壓輸入范圍0 V一5 V,以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想是將單片機(jī)或其他可編程器件與傳統(tǒng)模擬、數(shù)字技術(shù)相結(jié)合，原來(lái)需要通過(guò)模擬電路、脈沖電路、組合邏輯實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在相當(dāng)大的部分都可以用各種單片機(jī)通過(guò)軟件方法予以實(shí)現(xiàn)。51系列單片機(jī)實(shí)際上已經(jīng)成為一個(gè)公認(rèn)的8位單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，一直占有最大的市場(chǎng)。但由于8051芯片使用起來(lái)不方便，功耗也較高，在實(shí)際使用方面早已經(jīng)被淘汰，代之以與其兼容的89C589S51等。AT89SC51就是在這樣的背景下取代AT89C51的。② 具有串行的程序存儲(chǔ)器寫入方式，寫入速度更快，穩(wěn)定性更好，燒寫電壓也較低，僅僅需要4—5V即可。④ 工作頻率更高：AT89C51極限工作頻率是24MHz，而AT89S51最高工作頻率是33MHz。為適應(yīng)低功耗的要求，AT89S51的時(shí)鐘頻率最低可以下降到0.⑤ 電源范圍更寬：AT89S51電源范圍較寬，達(dá)4—，電壓范圍相對(duì)較窄。⑧ 支持低功耗模式：AT89S51支持兩種可以用軟件設(shè)置的低功耗模式，空閑（Idle）和掉電（power down）模式，其中power down模式還支持中斷喚醒。Power down模式可以保持RAM中的數(shù)據(jù)，但時(shí)鐘停止工作，并且所有的功能部件都會(huì)失效，直到來(lái)一個(gè)外部中斷或者系統(tǒng)復(fù)位，才會(huì)脫離power down模式。⑨ AT89S51向下完全兼容51系列的所有產(chǎn)品。它的出現(xiàn)，給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)了一次革命。DCS系統(tǒng)被稱為集散式控制系統(tǒng)，它打破了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展初期由單臺(tái)計(jì)算機(jī)統(tǒng)管整個(gè)車間甚至工廠的集中控制模式，把整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程分解多個(gè)子系統(tǒng)，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)共同協(xié)作完成自控系統(tǒng)功能，每臺(tái)計(jì)算機(jī)或微處理器獨(dú)立承擔(dān)其中某一部分功能，并廣泛采用冗余結(jié)構(gòu)提高安全性。FCS是在DCS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，F(xiàn)CS順應(yīng)了自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流，它必將替代DCS 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)以后，在工程實(shí)踐中廣泛使用模擬儀表系統(tǒng)中的傳感器、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其信號(hào)傳送一般采用4—20mA的電流信號(hào)形式。這種傳輸方法使用的導(dǎo)線多，現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試的工作量大，投資高，傳輸精度和抗干擾性能較低，不便維護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)正是在這種情況下誕生的。它在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇、工業(yè)控制、汽車行業(yè)等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景，并在很多行業(yè)滲透?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System,FCS）是在以往的集散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上順應(yīng)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提出的開放性和降低成本的要求而誕生的。因此，F(xiàn)CS實(shí)質(zhì)是一種開放的、具有互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，已成為21世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流產(chǎn)品。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一個(gè)以智能傳感器、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)路等技術(shù)為主要內(nèi)容的多學(xué)科交叉的新興技術(shù)，在過(guò)程自動(dòng)化、制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、交通、電力、等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。從根本上改變了現(xiàn)有DCS集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性，工作在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)最前端的現(xiàn)場(chǎng)總線，是專門為現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境設(shè)計(jì)的，可以支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實(shí)現(xiàn)供電與通信，可滿足本征安全防爆要求等。它們具有各自的特點(diǎn)，也顯示了較強(qiáng)的生命力。1　 基金會(huì)總線：基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)內(nèi)包括FF通信協(xié)議，用于完成開放 式互聯(lián)模型中的2—7層通信協(xié)議的通信棧，用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作接口的DDL設(shè)備描述語(yǔ)言、設(shè)備描述字典，以及用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、工程量轉(zhuǎn)換等應(yīng)用功能塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件，以及構(gòu)筑集成自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。用戶層主要針對(duì)自動(dòng)化測(cè)控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語(yǔ)言規(guī)定了通用的功能塊集。2　 LonWorks：LonWorks技術(shù)所采用的LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的芯片中并得以實(shí)現(xiàn)。LonWorks技術(shù)已經(jīng)被美國(guó)暖通工程師協(xié)會(huì)ASHRE定為建筑自動(dòng)化協(xié)議BACnet的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?！　。?）支持多種通信介質(zhì)，并開發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品?！　。?）Echelon公司鼓勵(lì)OEM開發(fā)商運(yùn)用LonWorks技術(shù)和神經(jīng)元芯片，開發(fā)自己的產(chǎn)品，因此，已被廣泛用于工業(yè)控制等行業(yè)。ISO/OSI模型也是它的參考模型。DP型適用于分散外設(shè)的高速傳輸，適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。最早由Rosemount公司開發(fā)并得到80多家著名儀表公司的支持，于1993年成立了HART通信基金會(huì)?！　ART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過(guò)程中過(guò)渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較快發(fā)展。它有三類命令，第一類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都理解、都執(zhí)行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（盡管不是全部）中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能庫(kù)；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便于工作在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會(huì)中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。 　　HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語(yǔ)言DDL。但由于這種模擬數(shù)字混合信號(hào)制，導(dǎo)致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。 CAN： CAN是控制網(wǎng)絡(luò)Control Area Network的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽 車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。CAN總線具有極高的可靠性、數(shù)據(jù)傳輸速度高、傳輸距離較長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，特別適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的互聯(lián)。這就保證不會(huì)在出現(xiàn)在RS485網(wǎng)絡(luò)中的現(xiàn)象,即當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤,出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路,從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。而且,CAN具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn),從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,這些是僅有電氣協(xié)議的RS485所無(wú)法比擬的。 采用通信數(shù)據(jù)塊編碼，可實(shí)現(xiàn)多主工作方式，數(shù)據(jù)收發(fā)方式靈活；b. 信號(hào)傳輸用短幀結(jié)構(gòu)（8個(gè)字節(jié)），傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低；d. 不關(guān)閉總線即可任意連接或拆除節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性；f. 報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)示符來(lái)指示功能信息、優(yōu)先級(jí)信息；h. i. 作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信控制方式，CANbus已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)自動(dòng)化控制及檢測(cè)系統(tǒng)中，從高速的網(wǎng)路到低價(jià)位的多路接線都可使用CANbus，如汽車電子、自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為O5V的電壓值，由A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能接受的信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)AT89S51 控制四位LED 顯示．通過(guò)BCD 編碼可使用在LED 上顯示測(cè)量的溫度值。 系統(tǒng)方框圖傳 感 器信 號(hào) 調(diào) 理 電 路A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809單 片 機(jī)CAN控制 器SJA1000CAN收發(fā) 器820C250顯 示 器系統(tǒng)工作原理框圖系統(tǒng)工作原理傳感器信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路后轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的O5V 直流信號(hào)，送入集成A / D 轉(zhuǎn)換器ADC0809中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能接受的信號(hào)，單片機(jī)AT89S51分析和處理通過(guò)采樣讀入A / D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并控制四位LED 顯示，通過(guò)BCD 編碼可在LED 上顯示測(cè)量的溫度值， 。 系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)由于單片機(jī)為8位處理器，當(dāng)輸入電壓為5．00V時(shí)，輸出數(shù)據(jù)值為255(FFH)，(5／255)。如要獲得更高的精度要求，應(yīng)采用12位的A／D轉(zhuǎn)換器。這可以通過(guò)校正ADC0809的基準(zhǔn)電壓來(lái)解決，因?yàn)樵撾妷罕碓O(shè)計(jì)時(shí)直接有7805的供電電源作為基準(zhǔn)電壓，電壓可能有偏差。硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)框架 系統(tǒng)接口應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路屬于一路溫度檢測(cè)、顯示與通信的系統(tǒng)，由于ADC0809帶有輸出鎖存器，因此其輸出線D0—D7（即msb21—lsb28）可以與AT89S51的P0口直接相連。如電器原理圖所示：I/O口使用情況I/O口名稱功能使用情況P0數(shù)據(jù)線使用8個(gè)P1提供段碼使用8個(gè)P2ADC轉(zhuǎn)換裝置使用7個(gè)P3位控信號(hào)、7硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要元器件表序號(hào)名 稱數(shù) 量備 注1AT89S511片2ADC08091片3SJA10001片4PCA82C2501個(gè)5數(shù)碼管模塊1塊含四個(gè)數(shù)碼管6鉑熱電阻傳感器1個(gè)7穩(wěn)壓電源2個(gè)8OP072個(gè)974LS2441個(gè)1074LS041個(gè)11晶振12MHz2個(gè)12發(fā)光二極管（紅）2個(gè)136N1372個(gè)14電阻若干 溫度傳感器 傳感器概述溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。2. 模擬集成溫度傳感器 集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU），并且可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，即智能化取決于軟件的開發(fā)水平。但一般情況傳感器是由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成，如下圖所示：① 敏感元件：將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成容易變成電量的非電量。③ 測(cè)量電路：將電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成可用電量（電壓、電流、頻率等）便于傳輸、顯示、記錄、處理、控制等應(yīng)用的量。敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路輔助電源 傳感器的組成框圖傳感器的基本特性主要是指輸出量與輸入量之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量或緩慢變化時(shí)，這一關(guān)系稱為靜態(tài)特性；當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)，這一關(guān)系為動(dòng)態(tài)特性。但實(shí)際上靜態(tài)特性還包括非線性和隨機(jī)性等因素，把這些因素引入微分方程中將使其解復(fù)雜化，為避免這種情況發(fā)生，總是將靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性分開研究。 傳感器的靜態(tài)特性傳感器作為檢測(cè)變換器件，在實(shí)際使用中總是希望具有線性特性，因此經(jīng)常進(jìn)行線性化處理，這樣就造成實(shí)際曲線與線性化直線間的誤差，這些誤差主要有以下各種誤差。輸出與輸入關(guān)系可分為線性特性和非線性特性。但實(shí)際遇到的傳感器大多為非線性。傳感器的線性度是指在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。遲滯誤差的定義式：在同一輸入作用下，其正，反行程中輸出間的最大偏差或最大偏差的一半值與滿量程輸出值的百分比，即 —最大的遲滯值；—滿量程輸出值；—遲滯誤差。S yF重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差，常用標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，也可以用正反行程中最大重復(fù)差值計(jì)算，即 或 ④ 漂移傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。最常見的漂移是溫度漂移，即周圍環(huán)境溫度變化而引起輸出的變化，溫度漂移主要表現(xiàn)為溫度零點(diǎn)漂移和溫度靈敏度漂移。⑤ 靈敏度靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，其定義為輸出增量與引起輸出增量的相應(yīng)輸入增量之比。它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，很顯然，靈敏度S值越大，表示傳感器越靈敏。從靈敏度的定義可知，傳感器的靈敏度通常是一個(gè)有因次的量，因此表述某一傳感器靈敏度時(shí)，必須說(shuō)明它的因次。 傳感器的動(dòng)態(tài)特性 傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鞯妮敵隽繉?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器能否不失真的響應(yīng)輸入量x(t)的變化，是由它的動(dòng)態(tài)特性來(lái)確定的，所以傳感