【正文】 單片機(jī)就進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，這樣做的目的是便于根據(jù)實(shí)際情況而選擇是否復(fù)位溫度測量數(shù)據(jù)。采用晶體震蕩電路的原因是因?yàn)樗念l率穩(wěn)定性好，而這正是本紅外測溫儀非常重要的技術(shù)要求。因此它的選擇是非常重要的。 STC89C51RC系列單片機(jī)具有在系統(tǒng)可編程（ ISP）特性，這樣可以省去購買通用編程器，單片機(jī)在用戶系統(tǒng)上即可下載 /燒錄用戶程序，無須將單片機(jī)從以生產(chǎn)好的產(chǎn)品上拆下。由于可以在用戶的目標(biāo)系統(tǒng)上將程序直接下載進(jìn)單片機(jī)看運(yùn)行結(jié)果，故無須仿真器。 二 、 STC89C51 各引腳的功能描述如下 ： （ 1）電源和晶振： VCC—— 運(yùn)行和程序校驗(yàn)時加的電壓； VSS—— 接地； XTAL1—— 輸入到振蕩器的反向放大器； XTAL2—— 反向放大器輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。 167。它通過紅外溫度傳感器掃描被測物體，并把相應(yīng)的紅外輻射數(shù)據(jù)通過 。 在設(shè)計過程中選擇紅外線檢測器件時，首先考慮的是器件的以下性能因素 :光譜響應(yīng)范圍、響應(yīng)速度、有效檢測面積、元件數(shù)量、制冷方式和檢測目標(biāo)的溫度。 它的測量距離大約為 30米，測量回應(yīng)時間大約為 秒。其相關(guān)資料如下： 一 、 紅外測溫傳感器的引腳介紹 紅 外 測 溫 元 件HJSENSORVDCGA 圖 24 紅外測溫傳感器引腳圖 紅外測溫傳感器引腳圖如圖 24，其中 V為電源引腳 VCC， VCC 一般為 3V到 5V 之間的電壓，一般取 ； D 為數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù)據(jù)接收時 D 為高電平； C 為 2KHz Clock 輸出引腳； G 為接地引腳； A 為測溫啟動信號引腳，低電平有效。 (例：如果一次溫度測量需接收 5 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這 5 個字節(jié)中： Item為 0x4c 表示測量目標(biāo)溫度，為 0x6c 表示測量環(huán)境溫度； MSB 為接收溫度的高 八位數(shù)據(jù)； LSB 為接收溫度的低八位數(shù)據(jù)； Sum 為驗(yàn)證碼，接收正確時 Sum=Item+MSB+LSB； CR 為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) CR 為 0xodH 時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。 計算公式： 目標(biāo)溫度 /環(huán)境溫度 =Temp/ 其中 Temp 為十進(jìn)制，當(dāng)把它轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制的高八位為 MSB，低八位為LSB；比如 MSB 為 0x14H， LSB 為 0x2Ah，則 Temp 十六進(jìn)制時為 0x142aH，十進(jìn)制時為 5162，則測得的溫度值為 5162/=℃ . 167。 但是 進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條件， 因?yàn)?RS232是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)的 ,而 TTL 是用高低電平來表示邏輯狀態(tài)的 ,因此 ,為了能夠同 PC 機(jī)接口或終端的 TTL器件連接 ,必須在 RS232 與 TTL電平之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。目前較為廣 13 泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，本設(shè)計采用 MAX232 芯片它可完成 TTL 到 EIA 雙向電平的轉(zhuǎn)換。 RS232 被定義為一種在低速串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)，它采取非均衡傳輸方式，即所謂的單端通信。無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為 TTL。接收器典型的工作電平為 +3～ +12V與12～ 3V。加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大約為 15 米，最高速度為 20Kb/s。 MAX232C 芯片內(nèi)部有一個電壓變換器，可以把輸入的 +5V電源電壓變換成為 RS232 所輸出電平所需的電壓。 167。 14 圖 29電源電路 167。 本系統(tǒng)的鍵盤采用 1 8 行列式鍵盤。經(jīng)過程序處理找出按下的鍵值，并調(diào)用相應(yīng)鍵操作程序完成對應(yīng)的鍵操作。 167。動態(tài) 顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 74HC164 為 8 位移位寄存器，當(dāng)清除端（ CLEAR）為低電平時，輸出端（ QA－ QH）均為低電平。當(dāng) A、 B 任意一個為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 QA為低電平。 引出端符號 CLOCK 時鐘輸入端 CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效） A， B 串行數(shù)據(jù)輸入端 QA－ QH 輸出端 邏輯及封裝圖（雙列直插封裝） 兩片 74HC164 分別控制數(shù)碼管的位選和段選， 其中控制位選信號的 74HC164的輸出端 QA~QD 通過電阻、三極管與數(shù)碼管的共陰極連接， 用 口控制 CLOCK脈沖信號；另一個則通過電阻直接與數(shù)碼管連接輸送顯示的數(shù)字， 口控制CLOCK 脈沖信號。 LED 顯示電路原理圖如圖 211： 16 圖 211 LED顯示電路原理圖 由于鍵盤掃描電路和 LED 顯示器顯示電路采用動態(tài)掃描的方式，并共用同一個 74HC164，所以在時間中斷程序中必須先運(yùn)行鍵盤掃描子程序，再運(yùn)行 LED 顯示子程序。鍵盤掃描去抖動通過應(yīng)用軟 件的方法實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楸菊撐耐瓿傻墓δ苁菧y溫，所以對溫度數(shù)據(jù)接收及顯示部分的程序設(shè)計做了詳細(xì)敘述，而對其它各模塊做了相應(yīng)簡要的介紹。 主程序模塊的設(shè)計 當(dāng)紅外測溫儀接通電源時， STC89C51單片機(jī)自動復(fù)位，開始運(yùn)行該程序。然后給出開機(jī)顯示，接著判斷是否有鍵輸入，若沒有鍵輸入，則繼續(xù)判斷；若有鍵輸入， 則判斷是否是紅外測溫。并等待結(jié)束測溫命令。具體工作的流程圖如下圖 31： 18 開 始系 統(tǒng) 初 始 化紅 外 測 溫顯 示 溫 度判 定 是 否 有 按 鍵 ?判 定 是 否 結(jié) 束 測 溫 ?是 否 測 量 溫 度 ？YYNNYN 圖 31 主程序流程圖 167。它 的程序流程圖如圖 32所示，此模塊首先定義一個字符型數(shù)組用于存放讀取到的一幀數(shù)據(jù)，然后啟動測溫，讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是在脈沖的下降沿一位一位傳送的。 19 開 始定 義 數(shù) 組 存 放 測 溫 數(shù) 據(jù)開 啟 測 溫讀 取 數(shù) 據(jù)計 算 溫 度 值第 一 個 字 節(jié) 為 0 x 4 c 或 0 x 6 6并 且 第 五 個 字 節(jié) 為 0 x 0 d返 回NY 圖 32 紅外測溫流程圖 在此紅外測溫儀的軟件設(shè)計中，溫度值的計算也是一個非常重要的部分，它關(guān)系到整個產(chǎn)品的設(shè)計精度，因此把它的溫度數(shù)據(jù)讀取與計算用單獨(dú)的程序給出，其流程圖如圖 33。 20 判 斷 P 1 . 6 是 否 為 0接 收 一 位 數(shù) 據(jù) 存 放 在 數(shù) 組中 ， 變 量 加 1開 始變 量 等 于 7 ？變 量 清 0 ， 接 收 下 一 個 字 節(jié) 的數(shù) 據(jù)NNYY 圖 33 讀測量數(shù)據(jù)流程圖 167。本鍵盤的設(shè)計采用 1列 8行 (1X8)的設(shè)計思想， 74HC164 在鍵盤中充當(dāng)行驅(qū)動，列線接在單片機(jī)的 口上，在固定的極短的時間內(nèi)對鍵盤的列線進(jìn)行掃描，進(jìn)而判斷是否有鍵按下，有鍵按下再判斷是哪個鍵按下從而根據(jù)按鍵值在程序中做出進(jìn)一步 的判斷。下圖 35 是按鍵抖動示意圖： 圖 35按鍵抖動示意圖 為使單片機(jī)能夠正確地讀出 口的狀態(tài)，對每一次按鍵 只作一次響應(yīng)，必須采取措施以消除抖動。在沒有鍵按下時 口是高電平，在單片機(jī)獲得 口為低電平的信息后，不立即認(rèn)定鍵盤已被按下， 執(zhí)行 10 毫秒延時函數(shù)后再次檢測 口，如果仍為低，說明鍵盤被按下 22 了。 167。它的工作原理是主控單片機(jī) STC89C51通過控制位選的 74HC164去控制點(diǎn)亮不同的數(shù)碼管，而另一片 74HC164是用來根據(jù)主控單片機(jī)給出的不同信息，給出不同數(shù)碼管所要顯示的不同內(nèi)容，在給出點(diǎn)亮信號時，數(shù)碼管就顯示出 74HC164輸出端的信息。 本顯示程序首先定義了數(shù)碼管的字型和字位口編碼表， 然后根據(jù)要讓哪個數(shù)碼管亮和讓它亮什么數(shù)據(jù)來選擇不同的字型字位口再進(jìn)行查表，把查到的編碼一位位送到兩片 164的數(shù)據(jù)端進(jìn)行顯示。所做的設(shè)計基本上達(dá)到了任務(wù)書上的要求，能夠顯示環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度，而且溫度值分辨力達(dá)到 ℃ ，比任務(wù)書要求的還要高。單片機(jī)負(fù)責(zé)控制紅外測溫把接收到的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)處理后送 LED顯示。這不僅使我對課本上所學(xué)的知識有了更進(jìn)一步的了解，而且也提高了我的動手能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力。但同時也明顯感覺到還有很多地方需要完善和提高，設(shè)計的產(chǎn)品與實(shí)際應(yīng)用還有一定的差距。所以在今后的工作中，還要不斷的學(xué)習(xí)充電，掌握更多的技能。 24 參考文獻(xiàn) [1] 宋文 、 楊帆．傳感器與檢測技術(shù) . 北京：高等教育出版社， 2021 [2] 華成英、童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .第三版 .高等教育出版社， [3] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第四版 .高等教育出版社， [4] 莫力 .Protel 電路設(shè)計 .國防工業(yè)出版社， [5] 姚四改 .Protel99SE 電子線路設(shè) 計教程 .上海交通大學(xué)出版社， [6] 李建忠 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 .西安電子科技大學(xué)出版社， [7] 蔡惟錚 .常用電子元器件手冊 . 哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1998 [8] 王武江 、 陳樹凱．常用集成電路速查手冊 .北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2021 [9] 張俊謨．單片機(jī)中級教程．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1999 [10] 胡漢才．單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計．北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021。下面 就以它們中的幾種做一下介紹。就它本身而言是不能產(chǎn)生時鐘信號的。晶體有兩種；一種是串聯(lián)諧振晶體，可看作高品質(zhì)因數(shù)的串聯(lián) LC電路。串聯(lián)諧振晶體在諧振頻率點(diǎn)有最小的阻抗，而并聯(lián)諧振晶體在諧振頻率點(diǎn)的阻抗最大。還有其他種類的振蕩器是用有源或無源元件作為反饋元件，但是晶體振蕩器能提供最精確和穩(wěn)定的輸出頻率。 補(bǔ)償振蕩器 晶體振蕩器的輸出頻率隨著溫度和電壓的變化而變化。補(bǔ)償振蕩器試著調(diào)整因?yàn)闇囟群碗妷鹤兓鸬念l率的變化。恒溫控制振蕩器將晶體放置在一個溫控恒溫箱中，這樣保持晶體工作在一個精確的溫度下。又恒溫箱振蕩器比恒溫控制振蕩器的溫度穩(wěn)定性更好。 壓控振蕩器 壓控振蕩器的輸出是受電壓輸入引腳控制的。 頻率合成器 頻率合成器用一個或多個鎖相環(huán)從一個或多個參考時鐘源產(chǎn)生一到多個不同頻率的輸出。設(shè)計頻率合成器的目的是為了代替系統(tǒng)中的多個振蕩器，從而減少電路板的空間和降低成本。 “ Q ”C o u n t e rP h a s e /F r e q u e n c yD e t e c t o rC h a r g eP u m p“ N ”P o s tD i v i d e rL o o pF i l t e rV C O“ P ”C o u n t e rF r e f / QF v c o / PU pD nI c t r l V c t r l F v c o F v c o / NF o u tv c or e fP L L C o u n t r o l S e c t i o n 圖 1 鎖相環(huán)框圖 鎖相環(huán)有兩個輸入，一 個參考輸入和一個反饋輸入。首先頻率校正是校正參考輸入和反饋輸入之間的大頻差，頻率校正是粗調(diào)；當(dāng)壓控振蕩器的頻率低于參考頻率的一半或者高于參考頻率的兩倍時，要進(jìn)行頻率校正。 相位 /頻率檢測器檢測參考輸入和反饋輸入之間的頻率差和相位差，并依據(jù)反饋頻率超前還是滯后于參考頻率分別產(chǎn)生用于補(bǔ)償?shù)摹?Up”信號和“ Down”信號。振蕩器的頻率取決于控制電壓信號。 P/Q。 P)/(Q 頻率合成器的采樣率決定了進(jìn)行相位和頻率校正而對輸入信號采樣的頻率。 基于鎖相環(huán)的頻率合成器的采 集 /鎖定時間是頻率合成器在上電后或在可編程輸出頻率發(fā)生改變后達(dá)到目標(biāo)頻率所用的時間。精度決定了頻率改變的增量。 產(chǎn)生多個不相關(guān)頻率的頻率合成器需要使用多個鎖相環(huán)?！皶r鐘信號產(chǎn)生器 ” 和“頻率合成器 ” 這兩個詞可以互換使用。輸入波形通過該器件并被輸出緩沖器重新驅(qū)動。此外，由于各個輸入 輸出通道間存在傳播延遲的差別，輸出端將出現(xiàn)相位抖動。這種偏離可能超前于理想位置，也可能滯后于理想位置。 ns。 周期抖動是相鄰周期的長度差。 周期內(nèi)抖動也稱為短期抖動。需要注意的是短時抖動測量的是時鐘上升沿對理想位置的偏離，并表示為時間單位或頻率單位?！昂芏?” 的具體數(shù)字取決于應(yīng)用和頻率。對于其他應(yīng)用 ,這個數(shù)字可能不同。 時鐘抖動影響幾乎所有的高速同步系統(tǒng)。 相 位偏移 相位偏移是指應(yīng)同時到達(dá)的兩路信號在抵達(dá)時間上的差異。 時鐘驅(qū)動器相位偏移（內(nèi)部相位偏移）是由時鐘驅(qū)動器引起的相位偏移量。緩沖器件的相位偏移出現(xiàn)在輸出端，因?yàn)檩斎胄盘柾ㄟ^器件的傳播延遲各不相同。對于基于鎖相環(huán)的時鐘器件而言，其相位偏移非常小，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^調(diào)整來補(bǔ)償輸出負(fù)載的變化。 導(dǎo)線長度：信號通過一條導(dǎo)線所用的傳輸時間是由印刷電路板所用材料、導(dǎo)線 29 長度、導(dǎo)線寬度和容性負(fù)載決定的。 門限電壓差別：接收器件的門限