【正文】 12 ( t 100) t3 ] 。溫度 t 的單位是℃。器件直接從傳感器接受低電平信號并輸出串行數(shù)字。輸入信號加至專有的基于模擬調(diào)制器、具有可編程增益的前端。通過片內(nèi)控制寄存器可對此數(shù) 字濾波器的第一個凹口編程，允許調(diào)整濾波器的截止頻率和穩(wěn)定時間。 二． 特點 ● 24 位分辨率 ● 單電源工作（ +3V 或 +5V） 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 11 頁 共 51 頁 ● AD7714 有 3 個差分模擬輸入（也可以是 5個偽差分模擬輸入）和一個差分基準(zhǔn)輸入。 ● 非線性度小于 0. 0015 %。 在本系統(tǒng)中由于是高精度測溫， 芯片的熱電效應(yīng)對系統(tǒng)的溫度影響不能忽略，所以在集成板中的芯片都用 + 供電，顯示電路用 +5V 供電， 在鉑電阻橋路中， 電流過大引起電熱效應(yīng) ， 從而測溫不準(zhǔn)確，根據(jù)計算當(dāng)橋路電壓 用 時，經(jīng)過鉑電阻的電流不超過 1mA，電熱效應(yīng)引起的誤差為最小。 穩(wěn)壓電源設(shè)計 1. +5V 電源設(shè)計 工作原理：圖中為 T1電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓 V1變?yōu)檎麟娐芬蟮慕涣麟妷? tV ?sin22 ? ，四只整流二極管 D1~ D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。 二極管在截止時管子兩端承受的最大反向電壓可以從圖 1 中看出。此時 D D2所承受的最大反向電壓均為的 2v 最大值。 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 13 頁 共 51 頁 31直流電壓源 示意圖 2. + 電源設(shè)計 工作原理 ： 電壓轉(zhuǎn)換采用 MAXIM 公 司 的 MAX640 降 壓型 DCDC轉(zhuǎn)換 芯片 和 儲 能電 感 L， 整 流 肖特 基 二極管 IN4148以及輸入輸出 濾波 電 容 C1和 C2組 成一個簡單高效的開關(guān)式 DCDC轉(zhuǎn)換器可 將 4V11V的輸 入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的 10mA100mA的 負(fù)載 范圍內(nèi)高于 85%。為了滿足溫度測控的高準(zhǔn)確度要求 ,對儀器的鉑電阻測溫系統(tǒng)采用了較新的器件和進(jìn)行了精心的軟硬件設(shè)計。軟件查表法是消除測量電路非線性的有效手段 ,采用軟件調(diào)準(zhǔn)的方法 ,既不增加硬件開銷又抑制了絕大部分誤差對測量的影響。 溫度采集 測溫元件的選擇 由于本系統(tǒng)對測溫元件的精度要求很高，測溫的范圍較大，而且不是測點的溫度，熱敏電阻 Pt100 鉑在氧化性介質(zhì)或高溫中有較好的物理和化學(xué)性質(zhì)的 穩(wěn)定性，因此，利用鉑制作的鉑電阻溫度傳感器有較好的精度。熱敏電阻溫度計的最大特點是測溫精度高，在測量 500℃以下溫度時，它的輸出信號比熱電偶大得多，性能穩(wěn)定，靈敏度高。所以根據(jù)要求本系統(tǒng)選用熱敏電阻 PT100 作為測溫元件。 IEC 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 R100/R0=。0℃時電阻值為 10Ω的鉑電阻傳感器一般用于 600℃以上溫度的測量。 2） 鉑電阻溫度與電阻的關(guān)系 在 200~0℃范圍內(nèi)，鉑電阻的電阻值 Rt與溫度 t 的關(guān)系為： 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 15 頁 共 51 頁 Rt=R0[1 + At + Bt2 +C(t 100℃ )t3] （ 式 41） 在 0~800℃范圍內(nèi)， Rt與 t 的關(guān)系為： Rt=R0(1 + At + Bt2) （式 42） 式中 Rt—— 溫度為 t℃時鉑電阻的電阻值； R0—— 0℃ 時鉑電阻的電阻值； A、 B、 C分別為常數(shù)，其數(shù)值為： A= 103/℃ B= 107/℃ 2 C= 1012/℃ 4 滿足上述關(guān)系的鉑電阻，其溫度系數(shù)為： α = 103/℃ 3） 誤差分析 鉑電阻按允許 偏差可分為 A和 B二個等級，它們的允許誤差為 177。（ 177。鉑電阻的缺點主要是易碎，且一般不易測量點溫。為克服鉑電阻的非線性和圖 1 所示測溫橋路輸出的非線性 ,我們認(rèn)為最行之有效的方法是讓單片機(jī)采用查表和線性插值法 . 5) 平衡電橋電阻選擇 當(dāng)取 R1 = R2 = R 時 ,橋路中兩 個平衡點 AN1和 AN2 上的電位分別為 V AN1=R T/（ R + R T） V C , (1) V AN2=R0/(R + R0) V C , (2) 所以 ,模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為 V IN = V AN1 V AN2=R ( R T R0)/(R2 + R R T + R R0 + R0 R T) V C , (3) 取 AD7714 為雙端輸入 ,在片測量放大器的放大增益系數(shù)為 32 時 , 則 AD7714 的滿量程輸入值 V INMAX 為 V/ 32 = 177。所以 ,當(dāng) V C = V ,RT = 138. 5Ω (Pt100 鉑電阻在 100 ℃時的電阻值 ) ,R0 = 100Ω (Pt100 鉑電阻在 0 ℃時的電阻值 ) 和 V IN = 177?？紤]到電流大了會產(chǎn)生熱效應(yīng) ,R 的值取前者。 模擬電路設(shè)計如圖 41 41 溫度采集電橋 A/D7714 模數(shù)轉(zhuǎn)換 模數(shù)轉(zhuǎn)換選擇 本系統(tǒng)要求的控制精度很高（ 小于177。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD7714 是Σ Δ型串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器 [2 ] ,它使用和差轉(zhuǎn)換技術(shù)以實現(xiàn)高達(dá) 24 位的無誤碼性能。它具有浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 17 頁 共 51 頁 的前端可編程放大器的增益值在 1～ 128 內(nèi)可控 。使用單電源工作 。 A/D7714 與 89C52 接口 AD7714 和 AT89C52 的接口可以通過兩種方式 實現(xiàn)，一種是用 AT89C52 的RXD()與 AD7714 的 DATAIN 和 DATAOUT 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送， 并利用 AT89C52 的 TXD自帶的時鐘信號提供給 AD7714的 SCLK；一種是用 AT89C52的某一端 口位 (如 )與 AD7714 的 DATAIN 和 DATAOUT 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，對另一端口位 (如 )編程產(chǎn)生時鐘信號以提供給 AD7714 的 SCLK。并通過 監(jiān)視 通信寄存器的 DRDY 位以確定數(shù)據(jù)寄存器何時有新數(shù)據(jù)，當(dāng)然也可以用 AT89C52 的一個端口位與 AD7714 的 DRDY 引腳相連， 以輪詢的方式來確定，另外還可以以中斷方式來實現(xiàn)。推薦每個電源端和陶瓷電容并聯(lián)一個 10uF 的電容，特別是在噪聲環(huán)境。該芯片的特點是利用一塊 芯片就能完成 8 位字?jǐn)?shù)據(jù)和 8位線數(shù)據(jù)的驅(qū)動 ,使得電路緊湊。與數(shù)碼管聯(lián)接時無需限流電阻， 8 位顯示的電流可通過一個外部電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。片內(nèi)具有 BCD 碼譯碼選擇，可以對輸入的數(shù)據(jù)先進(jìn)行譯碼再驅(qū)動輸出，也可以將輸入的數(shù)據(jù)直接驅(qū)動。10V 電平，內(nèi)部有兩個發(fā)送器和兩個接收器。 MAX202 只需四個外接電容就可正常工作。 圖 44 為 MAX202 與單片機(jī)的接口電路 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 19 頁 共 51 頁 44 MAX202與 89C51接口電路 提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的主要手段 1. 接地 這里的接地指接大地， 也稱作保護(hù)地。特別是對有防雷擊要求的系統(tǒng)，良好的接地至關(guān)重要。為單片機(jī)供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的地的關(guān)系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應(yīng)用場合而定。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆。使用光電隔離器件將單片機(jī)的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)，另一方面單片機(jī)系統(tǒng)本身的噪聲也不會以傳導(dǎo)的方式傳播出去。對特別怕干浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 20 頁 共 51 頁 擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。 3. 濾波 濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓 50周的交流電 順利通過，將其它高頻噪聲導(dǎo)入大地。高通、帶通濾波器則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)中對信號的處理要求選擇使用。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設(shè)計印制電路板和布線。 印制電路板要合理區(qū)分，單片機(jī)系統(tǒng)通?？煞秩齾^(qū)，即模擬電路區(qū) (怕干擾 )，數(shù)字電路 區(qū) (即怕干擾、又產(chǎn)生干擾 )，功率驅(qū)動區(qū)（干擾源）。三個區(qū)域的電源線、地線由該點分三路引出。 使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時鐘，時鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時鐘的器件。 使用 45 度的折線布線，不要使用 90 度的折線 ,以減小高頻信號的發(fā)射。 每個集成電路要加一個去耦電容，要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電 容。 需要時，電源線、地線上可加銅線繞制鐵氧用體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導(dǎo)。匯編語言更接近機(jī)器語言，常用來編制與系統(tǒng)硬件相關(guān)的程序，如訪問 I/O 端口、中斷處理程序、實時控制程序、實時通信程序等；而數(shù) 學(xué)運算程序則適合用 C51高級語言編寫，因為用高級語言編寫運算程序可提高編程效率和應(yīng)用程序的可靠性。迄今為止，匯編語言仍然是計算機(jī)系統(tǒng)底層軟件（例如匯編程序、 PC 機(jī)的 BIOS 等）設(shè)計的基本語言； 2. 能充分利用機(jī)器的硬件功能與結(jié)構(gòu)特點。程序員可充分利用機(jī)器硬件系統(tǒng)的許多特性（如寄存器、標(biāo)志位以及 一些特殊指令等）。匯編語言程序具有執(zhí)行速度快和節(jié)省存儲空間的特點，它可以精確地描述算法，把計算過程和控制過程刻畫得更具體； 4. 實時性能好。對于一些應(yīng)用領(lǐng)域（例如工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)等）匯編語言是不可缺少的，一般高級語言不適合這種應(yīng)用，因為一般高級語言不能充分地利用計算機(jī)硬件所提供的諸如中斷等方面的功能。在典型調(diào)試對話中，調(diào)試器提供對片內(nèi)所有外圍設(shè)備的訪問、單步和設(shè)置斷點的代碼執(zhí)行控制方式。模擬器使用簡單，結(jié)合了許多標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試特征，包括多斷點、單步以及代碼執(zhí)行跟蹤等能力。 系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），MAX7219 的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計數(shù)據(jù)的初始化。 結(jié)構(gòu)框圖如下 51： 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 23 頁 共 51 頁 圖 51 主程 序框圖 溫度采集子程序 查表子程序是本系統(tǒng)最關(guān)鍵，最復(fù)雜的程序，由于是鉑電阻電橋測溫度，根據(jù)鉑熱電阻 的特性，測溫時存在一定的非線性，為了達(dá)到 的精確度，必須進(jìn)行線性化設(shè)計 ， Pt100 鉑電阻的阻值與溫度 ( R t) 關(guān)系式 , 在 ( 200 ～ 0) ℃的溫度范圍為 R ( t) = R (0 ℃ ) [1 + 3. 908 02 10 3 t 5. 801 95 10 7 t2 4. 273 開 始 系 統(tǒng) 初 始 化 溫度采集是否完成 Y N 調(diào)用 查表子程序 調(diào)用 顯示子程序 浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 班級 ： 02 電子 B 班 學(xué)號 ： 20243047 姓名 ： 張 必 康 第 24 頁 共 51 頁 50 10 12 ( t 100) t3 ] 。溫度 t 的單位是℃。為克服鉑電阻的非線性和圖 41 所示測溫橋路輸出的非線性 ,最行之有效的方法是讓單片機(jī)采用查表和線性插值法 ,以從 A/ D 輸入的 V IN 值再現(xiàn)實時溫度值。表格值 N ( t) 的計算可用高級語言編程 ,先從式