多點(diǎn)溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　我國(guó)糧食消費(fèi)需求將呈剛性增長(zhǎng)，而耕地減少、水資源短缺、氣候變化等對(duì)糧食生產(chǎn)的約束日益突出。中國(guó)是糧食生產(chǎn)與消費(fèi)的大國(guó)，如何能更有效的存儲(chǔ)糧食，控制溫度是問題的關(guān)鍵，烘干塔的烘干過程是糧食生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本系統(tǒng)通過傳感器對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過信號(hào)調(diào)理送入單片機(jī)，單片機(jī)通過算法對(duì)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，送出顯示。本系統(tǒng)測(cè)溫靈敏，反應(yīng)迅速，

2、系統(tǒng)穩(wěn)定性高。通過鍵盤擴(kuò)展可以選通四點(diǎn)檢測(cè)當(dāng)中的任意一點(diǎn)送入顯示，方便準(zhǔn)確。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要求單片機(jī)上電能可靠復(fù)位，防止程序跑飛導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)。另外增加看門狗系統(tǒng)，使單片機(jī)正常工作。</p><p>　　關(guān)鍵詞 糧食烘干 過程控制 溫度傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Commissary co

3、nsumer demand rises quickly..However, irrational development of the land, arable land is decreasing and water resources short seriously and climate changing which is controlled outstanding day by day. China is a major g

4、rain producer as well as a major grain consumer.How to store grain effectively and control temperature is the key .The way to solve the problem is the process of driers .The system measures temperature with sensor.Thro

5、ugh signal adjust for sending to single-chip Mi</p><p>　　Keywords grain dry；course control ；temperature sensor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論 1</p><p

6、>　　1.1本論文背景及研究意義 1</p><p>　　1.1.1 糧食的損失原因...........................................2</p><p>　　1.1.2 糧食烘干塔...............................................2</p><p>　　1.2糧食烘干機(jī)械化發(fā)展概

7、況.................................... 3</p><p>　　1.3本論文技術(shù)指標(biāo)4</p><p><b>　　第二章方案論證6</b></p><p>　　2.1溫度傳感器的選擇........................................7</p><p

8、>　　2.2單片機(jī)的選擇..............................................7</p><p>　　2.3信號(hào)采集通道的選擇 ......................................8</p><p>　　第三章 單片機(jī)測(cè)溫與控制電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1集成溫度傳感器AD5909&

9、lt;/p><p>　　3.2Ｉ／Ｖ轉(zhuǎn)換電路13</p><p>　　3.2.1絕對(duì)溫度與攝氏溫度間的轉(zhuǎn)換14</p><p>　　3.3多路開關(guān)15</p><p>　　3.4 Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換電路........................................... 16</p><p>　　3.5處理

10、部分.................................................. 17</p><p>　　3.5.1 AT89C51的結(jié)構(gòu).......................................... 17</p><p>　　3.5.1.1引腳功能介紹........................................18<

11、;/p><p>　　3.5.1.2 89C51片內(nèi)結(jié)構(gòu).....................................18</p><p>　　3.5.1.3 系統(tǒng)時(shí)鐘...........................................19</p><p>　　3.5.2 AT89C51本設(shè)計(jì)中的硬件連接..................

12、..........20</p><p>　　3.6外接電路部分............................................20</p><p>　　3.7鍵盤的應(yīng)用和去抖........................................21</p><p>　　3.7.1 鍵盤的應(yīng)用....................

13、........................21</p><p>　　3.7.2 鍵盤去抖..............................................22</p><p>　　3.8發(fā)光二極管顯示器LED的簡(jiǎn)介.............................. 22</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)........

14、....................................24</p><p>　　4.1 總體設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu).....................................24</p><p>　　4.2 干燥段1的控溫流程.....................................25</p><p>　　4.3 鍵盤

15、掃描子程序.........................................26</p><p>　　第五章 誤差處理和精度討論...................................28</p><p>　　5.1 溫度傳感器AD590的精度處理............................28</p><p>　　5.1

16、.1 線性度...............................................28</p><p>　　5.1.2 靈敏度及靈敏度誤差...................................28</p><p>　　5.1.3 分辨力和分辨率.......................................29</p>&

17、lt;p>　　5.1.4 抗干擾性和穩(wěn)定性.....................................29</p><p>　　5.2 RC并聯(lián)回路的精度討論.................................29</p><p>　　5.3 絕對(duì)溫度與攝氏溫度的轉(zhuǎn)換部分的精度討論................30</p><p&

18、gt;　　5.4 A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的精度討論..........................30</p><p>　　5.5 鍵盤的重健處理........................................30</p><p>　　結(jié)論.......................................................32</

19、p><p>　　致謝.......................................................33</p><p>　　參考文獻(xiàn)...................................................35</p><p>　　附錄......................................

20、.................36</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1本論文背景及研究意義</p><p>　　當(dāng)前中國(guó)最大的問題就是糧食問題，我國(guó)人口眾多，解決吃飯問題是國(guó)家安全的前提。糧食安全始終是關(guān)系我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定和國(guó)家自立的全局性重大戰(zhàn)略問題。保障我國(guó)糧食安全，對(duì)實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)

21、小康社會(huì)的目標(biāo)、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)有十分重要的意義。而目前我國(guó)糧食安全形勢(shì)總體是好的，糧食綜合生產(chǎn)能力穩(wěn)步提高，食物供給日益豐富，供需基本平衡。但我國(guó)人口眾多，對(duì)糧食的需求量大，糧食安全的基礎(chǔ)比較脆弱。從今后發(fā)展趨勢(shì)看，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展以及人口增加和人民生活水平提高，糧食消費(fèi)需求將呈剛性增長(zhǎng)，而耕地減少、水資源短缺、氣候變化等對(duì)糧食生產(chǎn)的約束日益突出。我國(guó)糧食的供需將長(zhǎng)期處于緊平衡狀態(tài)，保障糧食安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 </

22、p><p>　　隨著每年糧食的豐收，糧食的存儲(chǔ)問題成了一個(gè)大問題，據(jù)綜合調(diào)查，我國(guó)農(nóng)戶產(chǎn)后儲(chǔ)糧損失一般在8%-10%，個(gè)別地區(qū)抽樣調(diào)查甚至近20%。分散在全國(guó)2.4億多農(nóng)戶儲(chǔ)存的糧食約占全國(guó)糧食總產(chǎn)量的60%以上，按8%-10%測(cè)算，全國(guó)每年僅農(nóng)戶儲(chǔ)存糧食損失達(dá)1500－2000萬噸，損失180－200億元，數(shù)量比較驚人，相當(dāng)于一個(gè)糧食主產(chǎn)省的糧食年產(chǎn)量。</p><p>　　1.1.2糧食烘

23、干塔工作原理</p><p>　　糧食經(jīng)清選后，由提升機(jī)送至烘干塔儲(chǔ)糧段，料位器自動(dòng)控制上糧。糧食在烘干塔內(nèi)運(yùn)行方向與熱風(fēng)（冷風(fēng)）流動(dòng)方向成混流，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱、干燥、緩蘇、干燥、冷卻的整個(gè)過程。角狀通風(fēng)盒結(jié)構(gòu)為變截面結(jié)構(gòu)。排糧采用無級(jí)調(diào)速，可隨意控制產(chǎn)量和降水幅度，從而達(dá)到理想的烘干效果，最后由排糧機(jī)送出（見工藝流程圖1-1）。</p><p>　　圖1-1 工藝流程圖推導(dǎo)出糧食烘干塔溫度控制

24、很重要</p><p><b>　　1</b></p><p>　　圖1-2 2HG糧食干燥塔</p><p>　　糧食烘干塔溫度檢測(cè)系統(tǒng)總體系統(tǒng)框圖 如圖1-3</p><p>　　圖1-3 總體系統(tǒng)框圖</p><p>　　本系統(tǒng)通過傳感器對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過信號(hào)調(diào)理送入單片機(jī)，單片機(jī)通過算法

25、對(duì)信息進(jìn)行運(yùn)算處理，送出顯示。本系統(tǒng)通過匯編語言對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行編寫，匯編語言具有接近硬件反應(yīng)迅速等特點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。通過鍵盤擴(kuò)展可以選通四點(diǎn)檢測(cè)當(dāng)中的任意一點(diǎn)送入顯示，方便準(zhǔn)確。通過電磁閥給風(fēng)，在電磁閥控制中采用光電隔離技術(shù)，隔離低壓與高壓部分，防止干擾的產(chǎn)生，簡(jiǎn)便易行，安全性高。本系統(tǒng)軟硬件結(jié)合合理，節(jié)省資源。弱電與強(qiáng)電采取隔離措施，穩(wěn)定性更高，應(yīng)用性更強(qiáng)。</p><p><b>　　第二章 方

26、案論證</b></p><p>　　2.1溫度傳感器的選擇</p><p>　　方案三：采用集成溫度傳感器AD590。AD590是一種電壓輸入、電流輸出型兩端元件，其輸出電流與絕對(duì)溫度成正比，相當(dāng)一個(gè)溫度系數(shù)為1uA /k的高阻恒流源。它只需直流電源就能工作，而且，無需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便，接口也很簡(jiǎn)單。</p><p><b>　

27、　2.2單片機(jī)的選擇</b></p><p>　　單片機(jī)是本方案的靈魂，所以我們選擇是需要慎之又慎，下面我們來拿8031和AT89C51做一下比較。</p><p>　　8031片內(nèi)不帶程序存儲(chǔ)器ROM，使用時(shí)用戶需外接程序存儲(chǔ)器和一片邏輯電路373，外接的程序存儲(chǔ)器多為EPROM的2764系列。用戶若想對(duì)寫入到EPROM中的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除

28、，之后再可寫入。寫入到外接程序存儲(chǔ)器的程序代碼沒有什么保密性可言。</p><p>　　由于上述類型的單片機(jī)應(yīng)用的早，影響很大，已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。后來很多芯片廠商以各種方式與Intel公司合作，也推出了同類型的單片機(jī)，如同一種單片機(jī)的多個(gè)版本一樣，雖都在不斷的改變制造工藝，但內(nèi)核卻一樣，也就是說這類單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容，絕大多數(shù)管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。我們統(tǒng)稱這些與8051內(nèi)核相同的單片機(jī)為

29、“51系列單片機(jī)”。</p><p>　　在眾多的51系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更實(shí)用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89Cx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地

30、保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。而且AT89C51目前的售價(jià)比8031還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。</p><p>　　單對(duì)AT89C51來說，在實(shí)際電路中可以直接互換8051和8751，替換8031只是第31腳有區(qū)別，8031因內(nèi)部沒有ROM，31腳需接地（GND），單片機(jī)在啟動(dòng)后就到外面程序存儲(chǔ)器讀取指令；而8051/8751/89c51因內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器，31腳接高電平（Vcc），單片機(jī)啟動(dòng)后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是51

31、芯片的31腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取，31腳接電源，程序從內(nèi)部讀取，31腳接地，程序從外部讀取，其他無須改動(dòng)。另外，AT89C51替換8031后因不用外存儲(chǔ)器，不必安裝原電路的外存儲(chǔ)器和373芯片。</p><p>　　由于內(nèi)部RAM的存在，可以減少I/O擴(kuò)展芯片、鎖存器及片外RAM等等，使整個(gè)設(shè)計(jì)顯得簡(jiǎn)單明了，所以我們選擇AT89C51。 </p><p>　　2.3信號(hào)

32、采集通道的選擇</p><p>　　方案二、采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道，如圖2-2所示。</p><p>　　這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：</p><p>　　對(duì)ADC、S/H要求高。</p><p><b>　　處理速度慢。</b></p><p><b>　　硬件簡(jiǎn)單，成本低。&l

33、t;/b></p><p><b>　　軟件比較復(fù)雜。</b></p><p>　　圖2-2 多路分時(shí)的模擬量輸入通道</p><p>　　綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬件簡(jiǎn)單的突出優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方案二作為信號(hào)的輸入通道。</p><p>　　第

34、三章 單片機(jī)測(cè)溫與控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)實(shí)際的控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的軟硬件結(jié)合體，硬件是軟件運(yùn)行的平臺(tái)，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響著整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的性能的優(yōu)越，硬件是看得見摸得著的各部分器件的總稱，本系統(tǒng)主要應(yīng)用 AD590,AT89C51,CD4051，ICL7135，MAX232,8155,MAX813L。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，其他所有設(shè)備都要在他的控制和管理下進(jìn)行工作。</p>

35、;<p>　　3.1集成溫度傳感器AD590</p><p>　　集成溫度傳感器AD590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。</p><p><b>　　一、主要特性</b></p><p>　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。

36、AD590L，AD590M一般用于精密溫度測(cè)量電路，其電路外形如圖3-2所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V＋；2腳為電流輸出端I0；3腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號(hào)如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 AD590外形（圖1）及電路符號(hào)（圖2）</p><p>　　1、流過器件的電流（μA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：</p&g

37、t;<p>　　I T/T=1μA /K</p><p>　　式中：IT—— 流過器件（AD590）的電流，單位μA。</p><p>　　T——熱力學(xué)溫度，單位K。</p><p>　　2、 AD590的測(cè)溫范圍-55℃- +150℃。</p><p>　　3、 AD590的電源電壓范圍為4V-30V。電源電壓可在4V-6V范

38、圍變化，電流IT變化1μA，相當(dāng)于溫度變化1K。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)損壞。</p><p>　　4、輸出電阻為710MΩ。</p><p>　　5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線形誤差±0.3℃。</p><p>　　AD590的工作原理：

39、　　在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和5～30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1kΩ的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測(cè)溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有1mV／K的電壓信號(hào)。其基本電路如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 AD590內(nèi)部核心電路</p><p>　　圖3-3是利用ΔUBE特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中T1、T2起恒流作用

40、，可用于使左右兩支路的集電極電流I1和I2相等；T3、T4是感溫用的晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓UBE3和UBE4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻R上，所以R上端電壓為ΔUBE。因此，電流I1為：     I1＝ΔUBE／R＝（KT／q）（lnn）／R　　對(duì)于AD590，

41、n＝8，這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度T成正比，將此電流引至負(fù)載電阻RL上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1μA／K的I值。</p><p>　　圖3-4 AD590內(nèi)部電路</p><p>　　圖3-4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的

42、T1～T4相當(dāng)于圖3-3中的T1、T2，而T9，T11相當(dāng)于圖3-3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供出廠前調(diào)整之用。T7、T8，T10為對(duì)稱的Wilson電路，用來提高阻抗。T5、T12和T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管?！　6可用來防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱。R1，R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1～T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接防式。而C1和R4則可用來防止寄

43、生振蕩。該電路的設(shè)計(jì)使得T9，T10，T11三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個(gè)電路總電流I的1／3。T9和T11的發(fā)射結(jié)面積比為8：1，T10和T11的發(fā)射結(jié)面積相等?！　9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻R5和R6上，因此可以寫出：    ΔUBE＝（R6－2 R5）I／3　　R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除

44、了來自T10的發(fā)射極電流外，還有來自T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2／3?！　「鶕?jù)上式不難看</p><p><b>　　二、基本應(yīng)用電路</b></p><p>　　圖3-8是AD590用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1kΩ時(shí)，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但由于

45、AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V0=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只保證在0℃或25℃附近有較高的精度。</p><p>　　圖3-5 　AD590應(yīng)用電路</p><p>　　三、 攝氏溫度測(cè)量電路</p><p>　　如圖3-5所示，電位器R2用于調(diào)整零

46、點(diǎn)，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。調(diào)整方法如下：在0℃時(shí)調(diào)整R2，使輸出V0=0，然后在100℃時(shí)調(diào)整R4使V0=100mV。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0℃時(shí)，V0=0mV，100℃時(shí)V0=100mV為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗(yàn)。例如，若室溫為25℃，那么V0應(yīng)為25mV。冰水混合物是0℃環(huán)境，沸水為100℃環(huán)境。</p><p>　　四.多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　例如設(shè)計(jì)系

47、統(tǒng)為八路的溫度信號(hào)采集，而MC14433僅為一路輸入，故采用CD4051組成多路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路，其硬件接口如圖3-6所示</p><p>　　圖3-6八路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口</p><p><b>　　它具有如下特點(diǎn)：</b></p><p>　　(1)外接線非常簡(jiǎn)單(僅兩根)，使用十分方便；</p>&l

48、t;p>　　(2)內(nèi)有穩(wěn)壓和恒流電路，故對(duì)外接電壓要求非常低(可在4--30V范圍內(nèi)，供電電壓任意波動(dòng)5V所造成的誤差均小于1℃)；</p><p>　　(3)非線性誤差較小(AD590M為土0.2％，誤差最大的AD590I為2％)；</p><p>　　(4)使用溫度范圍為一50℃--150℃。</p><p>　　(5)它具有良好的互換性。</p&g

49、t;<p>　　(6)采用圖2.3所示的電路，可以把AD590輸出的電流信號(hào)方便地轉(zhuǎn)換</p><p>　　成電壓信號(hào)。通過對(duì)Rw調(diào)整均可使AD590的輸出達(dá)到1mV／℃，</p><p><b>　　應(yīng)用非常方便。</b></p><p><b>　　分析以上資料得出：</b></p><

50、;p>　　（1）因?yàn)锳D590這種二端式集成溫度傳感器的工作范圍是-55℃--150℃完全符合預(yù)定的范圍0℃--50℃設(shè)計(jì)要求。此外，其工作電壓為+4V--+30V，是一般實(shí)際設(shè)計(jì)中完全可以達(dá)到的，因此選擇AD590作為本實(shí)驗(yàn)的溫度采集器。</p><p>　　（2）由于AD590是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需在其二端加上一定的工作電壓就會(huì)有輸出電壓隨溫度的變化而變化，其電流輸出為1μA /º

51、K，即被測(cè)溫度每變化1℃其輸出電流變化1μA。AD5590是以熱力學(xué)溫度的絕對(duì)溫標(biāo)的零點(diǎn)作為零點(diǎn)輸出的，即當(dāng)被測(cè)溫度為絕對(duì)零度時(shí)，輸出電流為0μA。由此實(shí)現(xiàn)了把被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化成了與之呈明確線性關(guān)系的電流量，為下一步進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換打下了基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）此外，AD590這種電流型的半導(dǎo)體集成溫度傳感器，具有較強(qiáng)的抗干擾功能，適用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離進(jìn)行溫度測(cè)量和控制，且其電阻比較大，不需要精密電源對(duì)其供電

52、，從一定程度上節(jié)約了開銷，節(jié)省了制作成本，為大批量生產(chǎn)和推廣提供了有利條件和可能性。另外，AD590不需要溫度補(bǔ)償以及專門的線性電路，既降低了設(shè)計(jì)成本又節(jié)省了設(shè)計(jì)者的時(shí)間，節(jié)約了被設(shè)計(jì)產(chǎn)品的空間，有利于大量推廣。</p><p>　　3.2Ｉ／Ｖ轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖3.2I/V轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　通常情況下，在接到一個(gè)具體的測(cè)控任務(wù)后，需根據(jù)被

53、測(cè)控的對(duì)象選擇合適的傳感器 ，從而完成了非電物理量到電量的轉(zhuǎn)換。但是，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換后的量，如電流、電壓等，往往信號(hào)幅度太小，很難直接進(jìn)行摸數(shù)轉(zhuǎn)換，，因此，需對(duì)這模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。本部分就具有此功能。</p><p>　　由于AD590在絕對(duì)零度時(shí)輸出為0μA，且溫度每變化1℃，輸出的電流相應(yīng)的變化1μA，則本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的溫度要求為攝氏溫，由熱力學(xué)與攝氏溫度溫度的轉(zhuǎn)化公式：</p><p&g

54、t;<b>　?。?.1）</b></p><p>　　其中T為熱力學(xué)溫標(biāo) t為攝氏溫標(biāo)。</p><p>　　由圖可知，A端輸出的電壓為 （3.2）</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用了4個(gè)AD590實(shí)現(xiàn)了4路溫度采集，此4路溫度分別為人體溫度、冰墊1的溫度、冰墊2的溫度、水箱的溫度。因?yàn)槿梭w溫度和水的溫度都在測(cè)定的溫度

55、范圍內(nèi), AD590會(huì)將測(cè)得的溫度轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電流輸出,這種電流是與絕對(duì)溫度而非攝氏溫度相對(duì)應(yīng)的,因此就需要一個(gè)轉(zhuǎn)化電路來實(shí)現(xiàn)電量與攝氏溫度的轉(zhuǎn)換.</p><p>　　3.2.1 絕對(duì)溫度與攝氏溫度間的轉(zhuǎn)換</p><p>　　因?yàn)锳D590輸出的電流是與絕對(duì)溫度對(duì)應(yīng)的，而在現(xiàn)實(shí)生活中人們使用的是攝氏溫度 ，因此就必須設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)溫度與攝氏溫度的轉(zhuǎn)換。</p>

56、<p>　　(1)由于AD590在絕對(duì)零度時(shí)輸出為0μA，且溫度每變化1℃，輸出的電流相應(yīng)的變化1μA，則本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的溫度要求為攝氏溫，由熱力學(xué)與攝氏溫度溫度的轉(zhuǎn)化公式：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　其中T為熱力學(xué)溫標(biāo) t為攝氏溫標(biāo)。</p><p>　　由圖可知，A端輸出的電壓為

57、 (2.2) </p><p>　　圖3.2絕對(duì)溫度與攝氏溫度間的轉(zhuǎn)換</p><p>　　(2)由放大器性質(zhì)可知,</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p><b>　　又知,,</b></p><p>　　所以有

58、 （2.4）</p><p><b>　　又知</b></p><p>　　所以有 （2.5）</p><p>　　由（1）中分析可知，正端的輸入電壓為</p><p>　　則有 （2

59、.6）</p><p>　　通過調(diào)節(jié)可使V （2.7）</p><p>　　由（2.6）和（2.7）式及AD590的溫度——電流輸出性質(zhì)可以得出以下結(jié)論：當(dāng)AD590在0℃的溫度上測(cè)量時(shí) ，放大器LM324的AD端的輸出電壓為 0V；當(dāng)AD590在50℃的溫度上測(cè)量時(shí) ，放大器LM324的AD端的輸出電壓為5V，此溫度決定了測(cè)量的范圍以

60、及輸出的精度。</p><p>　　對(duì)應(yīng)于4路AD590有4路減法放大，均使用以上原理，實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)溫度與攝氏溫度間的轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　3.3多路開關(guān)</b></p><p>　　因?yàn)閱纹瑱C(jī)在某一時(shí)刻只能處理一個(gè)AD590輸送過來的溫度信息，它對(duì)溫度的采集處理是一路一路進(jìn)行的，而這4路溫度采集是同時(shí)間輸入的。因此，就必須尋找一個(gè)

61、元件來解決這種信息沖突。多路開關(guān)恰恰可以解決這一矛盾。一方面，人體溫度和水溫的變化是一個(gè)緩慢的過程。若以秒為單位進(jìn)行溫度信號(hào)的傳輸是完全符合要求的。另一方面，若不用多路開關(guān)，每個(gè)AD590就需與一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器連接，即需要4個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。從價(jià)格上來看，A/D轉(zhuǎn)換器的價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于多路開關(guān)的價(jià)格。因此，在不影響設(shè)計(jì)結(jié)果的前提下，采用多路開關(guān)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是用4路AD590測(cè)溫，因此就有4路溫度——

62、電壓輸出信號(hào)，針對(duì)這一情況，選擇多路開關(guān)CD4052。</p><p>　　圖3.3 多路開關(guān)CD4052</p><p>　　3.4 Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　在單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制和智能化儀表等應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要將檢測(cè)到的連續(xù)變化的模擬信號(hào)（如本設(shè)計(jì)中的溫度）被轉(zhuǎn)化成離散的數(shù)字量，然后再將處理過的數(shù)字量經(jīng)D/A變換器換成模擬量輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的——過程

63、或儀器、儀表、機(jī)電設(shè)備裝置的控制。若輸入的是非電的模擬信號(hào)，還需經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（硬件中已闡述），實(shí)現(xiàn)這種功能的器件就是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中使用的是4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135。</p><p>　　ICL7135是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上廣泛流行的4位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。ICL7135具有4位半的精度，（相當(dāng)于14位二進(jìn)制數(shù)），自動(dòng)校零，自動(dòng)極性輸出，單基準(zhǔn)

64、電壓，動(dòng)態(tài)字掃描BCD碼輸出，自動(dòng)量程控制信號(hào)輸出，抗干擾性能好、價(jià)格低，應(yīng)用十分廣泛。</p><p><b>　　3.5處理部分</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是處理和設(shè)計(jì)的核心部分。現(xiàn)就它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和在本設(shè)計(jì)中的硬件連接作簡(jiǎn)要介紹。</p><p>　　3.5.1 AT89C51的結(jié)構(gòu)</p><p&g

65、t;　　AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位

66、單片機(jī)。片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p><b>　　主要性能參數(shù)：<

67、/b></p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容</p><p>　　4K字節(jié)可重擦寫Flash閃</p><p><b>　　1000次擦寫中期</b></p><p>　　全靜態(tài)操作：0Hz——24MHz</p><p><b>　　三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</b&g

68、t;</p><p>　　128*8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　6個(gè)中斷源</b></p><p>　　可編程串行UART通道 </p><

69、;p>　　3.5.1.1引腳功能介紹</p><p>　　89C51單片機(jī)采用40引腳雙列直插封裝方式。如圖.3.2。其引腳功能可分為三部分：</p><p>　　I/O口線：P0,P1,P2,P3共四個(gè)八位口。</p><p>　　P0口——8位準(zhǔn)雙向口。在單片機(jī)外擴(kuò)存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)，作為地址總線低8位A7~A0和數(shù)據(jù)總線D7~D0。</p>

70、<p>　　P1口——8位準(zhǔn)雙向并行口。</p><p>　　P2口——8位準(zhǔn)雙向口。作為地址總線高8位A15～A8,與P0口一起構(gòu)成16位地址總線。</p><p>　　P3口——8位準(zhǔn)雙向口。但每條引腳都有第二功能。見引腳圖3.1。對(duì)于51系列單片機(jī)來說，P3口大多作為第二功能使用。</p><p><b>　　控制口線共有4根。<

71、/b></p><p>　　ALE/PROG——外部地址低8位鎖存有效信號(hào)輸出線。在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)用來鎖存P0口輸出的低8位地址，它是與地址鎖存器配合工作的一格控制信號(hào)。ALE在每個(gè)機(jī)器周期輸出兩個(gè)正脈沖，是振蕩器頻率的1/6，可作為其它芯片的外部時(shí)鐘。PROG是對(duì)片內(nèi)EPROM編程脈沖輸入端。</p><p>　　PSEN——片外ROM讀選通信號(hào)輸出端。 </p>

72、;<p>　　EA/Vpp——片外ROM選擇信號(hào)輸入端。EA=0時(shí)，CPU從片外ROM讀取指令；EA=1時(shí)，CPU從片內(nèi)ROM讀取指令。Vpp是對(duì)于內(nèi)有EPROM來說的為編程電源，應(yīng)接+21V。</p><p>　　RST/Vpd——上電復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)它保持兩個(gè)機(jī)器周期高電平是可以完成復(fù)位操作。Vpd為備用電源輸入端，當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，Vpd將為ROM提供備用電源，保證信息不丟失。</p

73、><p><b>　?。?）電源及時(shí)鐘</b></p><p>　　Vcc——芯片電源電壓，+5伏。</p><p>　　Vss——電源地線，工作時(shí)接地。</p><p>　　XTAL1，XTAL2——振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入、輸出端。</p><p>　　內(nèi)部振蕩電路

74、 外部震蕩電路</p><p><b>　　圖 3 . 3</b></p><p>　　3.5.1.2 89C51片內(nèi)結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　如圖.3.4所示</b></p><p>　　圖 3.4 89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　

75、　89C51單片機(jī)的管腳除了電源、復(fù)位、時(shí)鐘接入、用戶I/O、部分P3口外，其余管腳都是為了擴(kuò)展而設(shè)置的，這些管腳構(gòu)成了三總線形式：</p><p>　?。?）16位地址總線：其尋址范圍是216=64Kb，地址為0000H~FFFFH。低8位地址A7~A0。由P0口提供，高8位地址A15~A8由P2口提供。由于P0口還要作數(shù)據(jù)線使用，所以P0口線輸出的低8位地址必須先用地址鎖存器鎖存，以防丟失。再進(jìn)行數(shù)據(jù)線D7~

76、D0的操作，利用鎖存器輸出的地址代替原P0口輸出的地址。P2口只作為地址線的高8位使用，故不需要外加鎖存器。</p><p>　?。?）8位數(shù)據(jù)總線：?jiǎn)纹瑱C(jī)片外數(shù)據(jù)總線D7~D0由P0口提供，用于CPU與外部交換數(shù)據(jù)、指令、或命令等。應(yīng)該連接到對(duì)外擴(kuò)展的ROM、RAM和I/O口等多個(gè)外圍芯片的數(shù)據(jù)線上。</p><p>　　（3）控制總線：包括片外系統(tǒng)擴(kuò)展用控制線和片外信號(hào)對(duì)對(duì)單片機(jī)的控制

77、線兩部分。</p><p>　　系統(tǒng)擴(kuò)展用控制線有WR、RD、PSEN。ALE和EA。片外對(duì)單片機(jī)的控制線有INT0、INT1、T0、T1和RST?？刂凭€一旦有效，單片機(jī)相應(yīng)部件必須做出相應(yīng)的操作。</p><p>　　3.5.1.3 系統(tǒng)時(shí)鐘</p><p>　　89C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，一是內(nèi)部方式，二是外部方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式見圖3.2。外接石

78、英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對(duì)外電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF+/-10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF+/-10F。</p><p>　　圖3.5 微處理器AT89C51</p><p>　　

79、3.5.2 AT89C51本設(shè)計(jì)中的硬件連接</p><p>　　(1)引腳P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4與鍵盤的引腳2、3、4、5、6引腳相連，使用鍵盤上的UP、DOWN、SET、ENTER、START就實(shí)現(xiàn)了鍵盤對(duì)單片機(jī)設(shè)定的溫度上下限的控制。</p><p>　　(2)引腳P1.5與邏輯可編程模塊ULN2003的IN2引腳和GAL16V8模塊的08引腳連接，除了可以

80、外接一個(gè)報(bào)警的警鈴?fù)?，使用ULN2003和GAL16V8模塊增加了單片機(jī)本身的驅(qū)動(dòng)能力。</p><p>　　(3)引腳P1.6與BUSY 與液晶顯示屏LCD連接，通過BUSY引腳向外輸出高低電平來決定是否與液晶顯示屏LCD選通。</p><p>　　(4)引腳P1.7與MAX813L相連接。MAX813L是一種常用的看門狗電路，它保證了元器件本身的可靠性、系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合的穩(wěn)

81、定性以及抗干擾性。</p><p>　　(5)引腳INT0與4位半積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的BUSY引腳連接，通過BUSY引腳向外輸出高低電平來決定是否與A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135選通。</p><p>　　(6)引腳T0與4位半積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的CLK引腳連接，使二者在統(tǒng)一的時(shí)間脈沖下工作，達(dá)到時(shí)間上的一致。</p><p>　　(7)引腳P2

82、.0、P2.1分別與多路開關(guān)CD4052相連，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出的是二進(jìn)制信號(hào)，因此兩位二進(jìn)制就可以構(gòu)成4種輸出方式即00，01，10，11。這4種方式對(duì)應(yīng)者4個(gè)AD590，當(dāng)單片機(jī)的P2.0、P2.1輸出不同的二進(jìn)制碼時(shí)，多路開關(guān)就對(duì)不同的AD590的輸出信號(hào)進(jìn)行選通達(dá)到了單片機(jī)與模擬信號(hào)輸入的一致。</p><p>　　(8)引腳P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6一方面通過電阻R13、R16、R14

83、、R17、R15、R18與警燈LED1、LED4、LED2、LED5、LED3、LED6相連，另一方面，它與 GAL16V8相連，GAL16V8是一個(gè)模擬的可編程模塊，它與ULN2003的相連，起到了增強(qiáng)帶載能力的作用，為單片機(jī)更好的控制警燈和鬧鈴提供了條件。</p><p>　　(9)引腳X1、X2外掛了一個(gè)的晶振，此晶振就決定了單片機(jī)的機(jī)器周期也就決定了振蕩周期。</p><p>　　

84、以上為此實(shí)驗(yàn)中單片機(jī)的引腳輸出的情況。</p><p><b>　　3.6外接電路部分</b></p><p>　　3.6.1 MAX813L看門狗電路</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要求單片機(jī)上電能可靠復(fù)位，防止程序跑飛導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)；另外，單片機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，由于構(gòu)成系統(tǒng)的元器件本身的可靠性、系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等干擾等各種因

85、素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，需外加個(gè)看門狗電路。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用8腳DIP封裝雙列直插式的看門狗MAX813L。MAX813L是一種體積小、功耗低、性價(jià)比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片；它使用簡(jiǎn)單、方便。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)每隔一定時(shí)間就要對(duì)MAX813L的兩個(gè)引腳進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)到這兩個(gè)引腳出現(xiàn)異常時(shí)

86、，就將正在運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以免復(fù)位后數(shù)據(jù)丟失。</p><p>　　3.6.2 MAX813L的典型應(yīng)用電路：</p><p>　　MAX813L的典型應(yīng)用電路如圖3-9所示。圖3-8中單片機(jī)以AT89C51為例，MAX813L的第①腳與第⑧腳相連。第⑦腳接單片機(jī)的復(fù)位腳(AT89C51的第⑨腳)；第⑥腳與單片機(jī)的P1.7相連。在軟件設(shè)計(jì)中，P1.7不斷輸出脈沖信號(hào)，如果因某種原因單片

87、機(jī)進(jìn)入死循環(huán)，則P 1.7無脈沖輸出。于是1.6s后在MAX813L的第⑧腳輸出低電平，該低電平加到第①腳，使MAX813L產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機(jī)有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。另外，當(dāng)電源電壓低于門限值4.65V時(shí)，MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。 </p><p>　　電源故障輸入PFI通過一個(gè)電阻分壓

88、器監(jiān)測(cè)未穩(wěn)壓的直流電源。當(dāng)PFI低于1.25V時(shí)，電源故障輸出腳第⑤腳PF0變低，可引起AT89C51中斷，進(jìn)行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。把分壓器接到未穩(wěn)壓的直流電源是為了更早地對(duì)電源故障告警。</p><p>　　圖3-9 MAX813L的典型應(yīng)用電路</p><p>　　MAX813L是一體積小、功耗低、性價(jià)比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片；它使用簡(jiǎn)單、方便，它所提供的

89、復(fù)位信號(hào)為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號(hào)為高電平場(chǎng)合的單片機(jī)系統(tǒng)的理想芯片。</p><p>　　3.7鍵盤的應(yīng)用和去抖</p><p>　　3.7.1 鍵盤的應(yīng)用</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)平臺(tái)來人機(jī)對(duì)話。對(duì)單片機(jī)來說鍵盤是最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備。所以選擇向鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令的方式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。通常鍵盤的閉合的識(shí)別有兩種方式：由專用硬件實(shí)現(xiàn)鍵盤上閉合

90、鍵的識(shí)別是編碼鍵盤。由軟件實(shí)現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。非編碼鍵盤按照與主機(jī)連接方式的不同，分為獨(dú)立式和矩陣式。</p><p>　　獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵接一個(gè)輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，輸入口浪費(fèi)大，電路結(jié)構(gòu)顯得很復(fù)

91、雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。</p><p>　　矩陣式是將檢測(cè)線分為行線與列線，按鍵位于行線與列線的交叉點(diǎn)上，每個(gè)鍵有對(duì)應(yīng)的鍵值，按鍵數(shù)目大于8時(shí)，大都采用矩陣式鍵盤。其中鍵盤共五個(gè)鍵，分別為：設(shè)置鍵SET，向上鍵UP，向下鍵DOWN，確定鍵ENTER和運(yùn)行鍵START。因此采用獨(dú)立式按鍵接口電路，通過鍵盤的輸入可以實(shí)現(xiàn)溫度上下限的設(shè)置以及暫停和運(yùn)行狀態(tài)的選擇。</p>&l

92、t;p>　　3.7.2 鍵盤去抖</p><p>　　通常鍵盤去抖的做法是從讀到響應(yīng)按鍵的前沿開始加延時(shí)，然后再讀入鍵值，延時(shí)的長(zhǎng)短一般是20--100ms不等，本設(shè)計(jì)取10ms。 </p><p>　　在運(yùn)用定時(shí)中斷處理掃描鍵盤的電路中對(duì)鍵盤去抖時(shí)，如果定時(shí)中斷時(shí)間為t，那么將全部按鍵掃描一次的時(shí)間為Xxt，也就是程序是以Xxt為時(shí)間間隔采樣每個(gè)按鍵的狀態(tài)。對(duì)于其中之一個(gè)按鍵，可以

93、這樣做去抖處理：用一個(gè)RAM在掃描到按鍵按下響應(yīng)前沿后開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的間隔就是Xxt，在掃描到按鍵的斷開或抖動(dòng)時(shí)清零該RAM；如果該RAM的值大于設(shè)定的去抖延時(shí)（20--100ms），那么就可以判定該按鍵響應(yīng)有效。</p><p>　　可以看出，運(yùn)用定時(shí)中斷處理掃描鍵盤，是以犧牲RAM空間為代價(jià)的。但是它具備更優(yōu)化的程序結(jié)構(gòu)，提高了CPU的運(yùn)行效率，因此定時(shí)中斷的運(yùn)用是非常有用的。</p><

94、p>　　本設(shè)計(jì)中采用軟件消抖。通常按鍵較多時(shí)，硬件消抖將無法勝任，因此常采用軟件的方法進(jìn)行消抖。在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍然保持閉合狀態(tài)的電平，如果保持閉合狀態(tài)的電平則認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。</p><p>　　3.8發(fā)光二極管顯示器LED的簡(jiǎn)介</p><p>　　LED 結(jié)構(gòu)與原理：</p>&l

95、t;p>　　發(fā)光二極管顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備。它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示的字段。當(dāng)二極管導(dǎo)通時(shí)相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆劃發(fā)光，就能顯示出各種字符。LED 數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)：將所有發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽接法，公共端comm 接高電平，當(dāng)某個(gè)字段的陰極接低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮；而將所有發(fā)光二極管的陰極連在一起，稱為共陰接法，公共端comm 接低電平，當(dāng)某個(gè)字段的陽極接高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。

96、每段所需電流一般為5~15mA，實(shí)際電流視具體的LED 數(shù)碼顯示器而定。</p><p>　　下面介紹使用譯碼器或軟件譯碼的一些接口電路。</p><p>　　點(diǎn)亮LED 顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定得導(dǎo)通或截止，這種方法，每一顯示位都需要一個(gè)8 位的輸出口控制，占用的硬件較多，一般僅用于顯示位數(shù)較少的場(chǎng)合。而動(dòng)態(tài)就是一位一位地輪流點(diǎn)亮

97、各位顯示器，對(duì)每一位顯示器而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，利用人的視覺留感達(dá)到顯示的目的。顯示器的亮度跟導(dǎo)通的電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮的時(shí)間與間隔的比例有關(guān)。動(dòng)態(tài)顯示器因其硬件成本較低，而得到廣泛的應(yīng)用。為了顯示字符和數(shù)字，要為L(zhǎng)ED 顯示器提供顯示段碼(或稱字形代碼),組成一個(gè)“8”字形的7段，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8 段，因此提供LED 顯示器的顯示段碼為1 個(gè)字節(jié)。各段碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：</p><p>　　段碼位

98、 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0</p><p>　　顯示段 d p g f e d c b a</p><p>　　從LED 顯示器的顯示原理可知，為了顯示字母數(shù)字，必須最終轉(zhuǎn)換成相應(yīng)段選碼。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由上面所選取的硬件設(shè)備

99、,需要進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì),來實(shí)現(xiàn)各個(gè)執(zhí)行模塊的統(tǒng)一調(diào)動(dòng)和</p><p><b>　　協(xié)調(diào)工作。</b></p><p>　　4.1總體設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖4—1程序控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　可以看到，四路AD590的溫度采集分別對(duì)應(yīng)干燥段1、緩蘇段、干燥段2、冷卻段。單片機(jī)AT89C51每進(jìn)

100、行一次四路溫度采集的轉(zhuǎn)換就要對(duì)鍵盤實(shí)行一次掃描子程序，查看是否有新的溫度上下限通過鍵盤輸入進(jìn)來。若有，則以新的溫度范圍作為標(biāo)準(zhǔn)；否則，仍以原有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)并執(zhí)行相應(yīng)的處理程序。</p><p>　　4.2 干燥段1的控溫流程</p><p>　　由下圖可以看出，單片機(jī)發(fā)出命令控制多路開關(guān)對(duì)檢測(cè)干燥段1溫度的AD590的輸出電壓進(jìn)行選通。一方面將采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行顯示，另一方面與鍵盤輸入的

101、溫度上下限相比較。若此溫度值高于已設(shè)定的溫度上限，就開啟對(duì)應(yīng)的繼電器、接通電源、風(fēng)機(jī)開始工作從而達(dá)到控溫的效果。與干燥段1的降溫過程類似，干燥段2、緩蘇段和冷卻段的控溫過程亦符合下面的流程圖此處不再重復(fù)敘述。</p><p>　　圖4—2干燥段1的控溫流程</p><p>　　4.3鍵盤掃描子程序</p><p>　　圖4—3鍵盤掃描子程序</p>&

102、lt;p>　　此鍵盤掃描子程序中完成了如下功能:</p><p>　　(1)判斷鍵盤上有無鍵按下。</p><p>　　(2)消除鍵抖動(dòng)的影響。其方法為，在判斷有鍵按下后,用軟件延時(shí)的方法延時(shí)10ms，再判斷鍵盤狀態(tài),如果仍為有鍵按下的狀態(tài),則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵按下,否則當(dāng)作鍵抖動(dòng)處理。</p><p>　　(3)鍵閉合一次僅進(jìn)行一次按鍵處理。方法是等待鍵釋放

103、后,再進(jìn)行按鍵功能的處理操作</p><p>　　第五章 誤差處理和精度討論</p><p>　　在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，由于各應(yīng)用系統(tǒng)所選用的器件不同，應(yīng)用的環(huán)境各異，因此，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)精度的討論以及去除干擾就成為了應(yīng)用系統(tǒng)方案論證的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)。下面將對(duì)多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)各主要器件的技術(shù)指標(biāo)及可能存在的各種干擾做詳細(xì)的討論。</p><p>　　5.1 溫度傳感器

104、AD590的精度處理</p><p>　　在許多應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，有關(guān)對(duì)象信息的采集和獲取是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第一步?，F(xiàn)實(shí)生活中，人們總是希望傳感器的輸入與輸出存在著某種對(duì)應(yīng)關(guān)系；而且最好是線性關(guān)系，（如本設(shè)計(jì)中使用的溫度傳感器AD590）但一般情況下，檢測(cè)傳感器的低靈敏度和非線性成了基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，輸入輸出不會(huì)符合要求的線性關(guān)系。同時(shí)，由于存在著遲滯、蠕變、摩擦、間隙和松動(dòng)等各種各樣的干擾因素的影響，以及外界條

105、件的影響，使輸入輸出間對(duì)應(yīng)的唯一確定性就不能實(shí)現(xiàn)了。另一方面，外界條件的影響也不能忽視，它的影響程度取決于傳感器本身的性質(zhì)?？梢酝ㄟ^傳感器本身的改造加以抑制，也可以對(duì)外界條件進(jìn)行限制。下面將從各個(gè)角度分析AD590的技術(shù)指標(biāo)和誤差因素。</p><p><b>　　5.1.1線性度</b></p><p>　　從理論上來說，溫度傳感器AD590是一種溫度——電流線性對(duì)

106、應(yīng)的溫度傳感器。它在絕對(duì)溫標(biāo)的絕對(duì)零度時(shí)輸出電流為0μA，在此基礎(chǔ)上，溫度每變化1℃輸出電流相應(yīng)的變化1μA。則有，在不考慮遲滯、蠕變、摩擦和松動(dòng)等干擾因素的情況下，其線性公式為</p><p><b>　　(5.1)</b></p><p>　　其中，Y——輸出量，x——輸入量， ——零點(diǎn)輸出 </p><p>　　——理論靈敏度，…—

107、—非線性項(xiàng)系數(shù)</p><p>　　對(duì)于AD590從理論上來說，a0=0μA，a1=1μA，a2=0μA，</p><p>　　及輸入與輸出間的關(guān)系為</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　T為絕對(duì)溫標(biāo)的溫度值。</p><p>　　將得到的電流通過RC并聯(lián)回路，形成

108、了電壓與溫度間的線性關(guān)系：</p><p><b>　　（5.3）</b></p><p>　　但是，由于這種完全的理論狀態(tài)在實(shí)際生活中是很難達(dá)到的，在遲滯、蠕變、摩擦和松動(dòng)等的影響下，輸出——輸入曲線會(huì)發(fā)生彎曲，并不能達(dá)到完全的線性關(guān)系，而為了標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理的方便又需要得到這種線性關(guān)系，可以使用硬件或軟件的方法進(jìn)行補(bǔ)償，通常使用直線擬合的方法求出相似的直線。 目前常

109、用的擬合方法有①過零旋轉(zhuǎn)擬合；②零點(diǎn)擬合；③端點(diǎn)連線平移；④最小二乘擬合；⑤端點(diǎn)連線擬合；⑥最小包容擬合。</p><p>　　5.1.2靈敏度及靈敏度誤差</p><p>　　傳感器的靜態(tài)靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵龅淖兓颗c輸入的變化量只比。</p><p><b>　　其表達(dá)式為：</b></p><p><b>

110、;　　(5.4)</b></p><p>　　由此可見，傳感器輸出輸入曲線的斜率就是其靈敏度。對(duì)具有線性特性的傳感器，其特性曲線的斜率處處相同。靈敏度K為一個(gè)常數(shù)，與輸入量的大小無關(guān)。</p><p>　　5.1.3分辨力和分辨率</p><p>　　分辨力是指?jìng)鞲衅魉軝z測(cè)到的最小的輸入增量。分辨率是指把分辨力用絕對(duì)值表示，用與滿量程之比的百分?jǐn)?shù)表示。

111、</p><p>　　經(jīng)過激光平衡調(diào)整，AD590的校準(zhǔn)精度可達(dá)到±0.5℃，全溫區(qū)范圍線行度可達(dá)±0.3℃（AD590M），當(dāng)其在10℃溫區(qū)范圍內(nèi)校正后測(cè)量，精度可達(dá)±0.1℃，在全溫區(qū)范圍內(nèi)（-55℃——+145℃）使用，精度也可達(dá)±1℃。</p><p>　　可知，在全溫區(qū)范圍分辨力為0.3℃，對(duì)應(yīng)的分辨率為0.3℃/50℃100%=0.6%