【正文】 片機(jī)， LM358 放大器， ICL7135A/D 轉(zhuǎn)換器，鉑電阻 PT100及 NOKIA5110 組成測(cè)量系統(tǒng)，編寫了相應(yīng)的軟件程序，使其實(shí)現(xiàn)溫度的顯示。 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書 1 第 1 章 概述 熱電阻 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，覆蓋了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、科技、環(huán)保、國(guó)防、文教衛(wèi)生、人民生活等各方面，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各行各業(yè)的運(yùn)行過程中承擔(dān)著把關(guān)者和指導(dǎo)者的任務(wù)。 具體的需求對(duì)象可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行表述： 在人類社會(huì)進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代、信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下， 熱電阻 及其測(cè)量控制技術(shù)得到日益廣泛應(yīng)用，給熱電阻行業(yè)的快速發(fā)展提供了良好契機(jī)。 熱電 阻 廣泛應(yīng)用于裝備、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工藝流程的測(cè)量和控制，是現(xiàn)代化大型重點(diǎn)成套裝備的重要組成部分，是信息化帶動(dòng)工業(yè)化的重要紐帶。 熱電阻 已成為現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)技術(shù)裝備的重要組成部分，我國(guó)航天工業(yè)的固定資產(chǎn) 1/3是熱電阻和計(jì)算機(jī) 。導(dǎo)彈的高精度制導(dǎo)、 控制，航天精緯測(cè)量和紅外成像、專用高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備等都是國(guó)防裝備中的重點(diǎn)產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括熱電阻 PT100，信號(hào)放大器， A/D 轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊，顯示模塊六個(gè)部分。整個(gè)系統(tǒng)的核心是進(jìn)行溫度測(cè)量與顯示，完成了課題所有要求。具體電路和工作原理下面一一介紹。具體電路如圖 所示。根據(jù)虛短原理，運(yùn)放正反相輸入端電壓 U+=U，即 R2 兩端電壓為 U，故 I=U/R2=。為了減小溫度對(duì)恒流源的影響，本設(shè)計(jì)采用兩只三級(jí)管組成的復(fù)合管。電路中 R8 和 R6分別起限流和保護(hù)作用，從而大大增強(qiáng)了恒流源的抗干擾能力。Pt100， 就是說它的阻值在 0度時(shí)為 100 歐姆。 pt100 溫度傳感器原理 PT100 是一個(gè)溫度傳感器 ,是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器 ,可以工作在 200℃ 至 650℃ 的范圍。大部分電阻式溫度檢測(cè)器是以金屬作成的 ,其中以白金 (Pt)作成的電阻式溫度檢測(cè)器 ,最為穩(wěn)定，耐酸堿、不會(huì)變質(zhì)、相當(dāng)線性最受工業(yè)界采用。因此白金作成的電阻式溫度檢測(cè)器 ,又稱為 PT100。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1. 測(cè)溫范圍： 200℃ ～ 650℃； 2. 測(cè)溫精度： ℃； 3. 穩(wěn)定性： ℃。 采取方案：設(shè)計(jì)一個(gè)恒流源通過 PT100 熱電阻，通過檢 測(cè) PT100 上的電壓的變化來換算出溫度。模擬傳感器可測(cè)量很多物理量，如溫度、壓力、光強(qiáng)等 ， 但由于傳感器信號(hào)不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數(shù)字信號(hào)之前必須進(jìn)行調(diào)理。然后，ADC 對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，并把數(shù)字信號(hào)送到 MCU 或其他數(shù)字器件，以 便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。具體組成電路如圖 所示。 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 ICL7135 功能介紹 ICL7135 是一種四位半的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以轉(zhuǎn)換出177。 它具有精度高（相當(dāng)于 14 位 A/D 轉(zhuǎn)換），價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。故設(shè)計(jì)者可以采用從正向積分開始計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù) ，到反向積分為零時(shí)停止計(jì)數(shù)。具體電路如圖 所示。 圖 ICL7135時(shí)序圖 計(jì)數(shù)的時(shí)鐘脈沖是由單片機(jī)的 ALE 引腳經(jīng)過 74HC393 分頻后得到的。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖 ，若外部 時(shí)鐘為 12MHZ，則 ALE 端輸出的時(shí)鐘頻率為 2MHZ。 74HC393 芯片如圖 所示。 圖 ICL7135芯片引腳圖 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書 7 引腳含義及功能： （ 1）與供電及電源相關(guān)的引腳（共 7腳） ． V：負(fù)電源引入端，典型值 5V，極限值 9V； ． +V：正電源引入端，典型值 +5V，極限值 +6V； ． DGND：數(shù)字地， ICL7135 正負(fù)電源的低電平基準(zhǔn)； ． REF： 參考電壓輸入 REF 的地為 AGND 引腳，典型值 1V，輸出數(shù)字量＝ 10000（ VIN/VREF)； ． AC：模擬地，典型應(yīng)用中，與 DGND（數(shù)字地）＂一點(diǎn)接地＂； ． INHI：模擬輸入正，此設(shè)計(jì)中與恒流源連接； ． INLO：模擬輸入負(fù)，當(dāng)模擬信號(hào)輸入為單端對(duì)地時(shí)，直接與 AC相連。 (3) 與選通和數(shù)據(jù)輸出相關(guān)的引腳（共 9腳） ． B8～ B1： BCD 碼輸出， B8為高位，對(duì)應(yīng) BCD 碼； ． D5：萬位選通； ． D4～ D1：千，百，十，個(gè)位選通。具有很多優(yōu)點(diǎn)，如體積小，性價(jià)比高，接口簡(jiǎn)單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動(dòng)，速度快，工作電壓 ，正常顯示時(shí)工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動(dòng)設(shè)備。 1234567U1NOKIA5110GNDVCCVLEDSCLKSDINDC/RST10KR110KR210KR310KR4+5+5 圖 液晶接口電路 引腳功能如下表： D/C 數(shù)據(jù) /命令選擇端 SDIN 串行數(shù)據(jù)輸入端 SCLK 串行時(shí)鐘輸入端 GND 接地端 VCC +5V電源 /RST 復(fù)位 串口電路及 MAX232 芯片簡(jiǎn)介 MAX232 是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5V 單電源供電，功能是產(chǎn)生 +12V 和 12V 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書 9 要。 C1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U3MAX232C7C8TXDRXDC9VCC1234567891110J1D Connector 9串口線交叉C10 圖 串口電路 MAX232 芯片引腳介紹： 第一部分是電荷泵電路。功能是產(chǎn)生+12v 和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。由 1 1 1 14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT） 、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 第三部分是供電。 SST89E51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 SST89E51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器 （ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機(jī) 。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃基于 pt100 傳感器的溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 SST89E51 是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。外形及引腳排列如圖 所示 。 .P1 口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL 負(fù)載。 .P3 口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL負(fù)載。 VPP 為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。 PROG 為本引腳的第二功能。 .EA/VPP:EA 功能為內(nèi)外程序存