智能儀器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《智能儀器設(shè)計(jì)》</b></p><p><b>　　課</b></p><p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p>

2、<p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　零. 摘要..................................................................4</

3、p><p>　　0.1 摘要..................................................................4</p><p>　　0.2 Abstract..............................................................5</p><p>　　一. 設(shè)計(jì)目的及

4、原理7</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)題目和目的5</p><p>　　1.1.1設(shè)計(jì)題目5</p><p>　　1.1.2設(shè)計(jì)目的5</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)基本要求5</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)原理6</b></p><p><b&g

5、t;　　二．硬件設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)原理框圖7</p><p>　　2.1.1STC89C51簡介8</p><p>　　2.1.2 產(chǎn)品外觀8</p><p>　　2.2基本模塊簡介…………………………………………………………...11</p><p>　　2.2.1

6、Pt100溫度測量接口技術(shù)11</p><p>　　2.2.2熱電阻PT100信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.3功率輸出電路12</p><p>　　2.2.4 4-20mA電流輸出電路13</p><p>　　2.2.5數(shù)碼管顯示及指示電路13</p><p>　　2.2.6按鍵電路15

7、</p><p>　　2.2.7報(bào)警電路15</p><p>　　2.2.8下載電路15</p><p>　　2.2.9 通信電路16</p><p>　　2.2.10輸出驅(qū)動(dòng)電路16</p><p>　　2.2.11電源電路17</p><p>　　三．系統(tǒng)流程圖軟件設(shè)計(jì)………………

8、……………………………………..25</p><p>　　３.１　軟件設(shè)計(jì)算法分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．</p><p>　?。?１.1比例控制算法17</p><p>　　３.１.２熱非線性校正算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

9、．．．．．．．．．18</p><p>　?。?１.3 溫度數(shù)據(jù)顯示子程序........................................</p><p>　　3.２ 軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．．．．...........................................</p><p>　　3.２.1基于STC89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能測溫儀表軟件

10、設(shè)計(jì)………………………19</p><p>　　3.２.2基于STC89C51單片機(jī)的智能測溫儀表程序框架21</p><p>　　3.3 系統(tǒng)流程圖...............................................</p><p>　　四.總電路圖.26</p><p>　　4.1 Protel99SE電

11、氣原理....................................................</p><p>　　4.2 PCB版圖................................................................</p><p>　　五. 電路仿真的設(shè)計(jì)與分析27</p><p>　?。?1 P

12、roteus仿真軟件介紹. </p><p>　　5.2 仿真分析..............................................................</p><p>　　六. 體會(huì)心得27</p><p>　　附錄１ c語言程序28</p><p>　　附錄２　參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．

13、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．</p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　０.１　摘要：</b></p><p>　　運(yùn)用單片機(jī)原理及應(yīng)用-基于51與高速新型C8051F330單片機(jī)做的智能儀器是含有微型計(jì)算機(jī)或者微型處理器的測量儀器，擁有對(duì)數(shù)據(jù)的

14、存儲(chǔ)運(yùn)算邏輯判斷及自動(dòng)化操作等功能。它的出現(xiàn)，極大地?cái)U(kuò)充了傳統(tǒng)儀器的應(yīng)用范圍。智能儀器憑借其體積小、功能強(qiáng)、功耗低等優(yōu)勢，迅速地在家用電器、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)就是基于STC89C51單片機(jī)的數(shù)字測溫智能儀器。</p><p>　　傳感器取被測參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關(guān)；由單片機(jī)逐路選通模擬開關(guān)將各輸入通道的信號(hào)逐一送入程控增益放大器，放大后的信號(hào)經(jīng)A

15、／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)后送入單片機(jī)中；單片機(jī)根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理(如非線性校正等)；運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打??；同時(shí)單片機(jī)把運(yùn)算結(jié)果與存儲(chǔ)于片內(nèi)FlashROM(閃速存儲(chǔ)器)或EPROM(電可擦除存貯器)內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較后，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和控制要求，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)(如報(bào)警裝置觸發(fā)、繼電</p><p>　　器觸點(diǎn)等)。本次設(shè)計(jì)使用PT100熱電阻。<

16、/p><p>　　目前的智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感

17、器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹智能集成溫度傳感器鉑金屬電阻的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對(duì)以此傳感器，單片機(jī)為控制器構(gòu)成的數(shù)字溫度測量裝置的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，其具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測溫要求比較準(zhǔn)</p><p>　　確的場所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。此外，智能儀器還可以與PC機(jī)組成分布式測控系統(tǒng)，由單片機(jī)作

18、為下位機(jī)采集各種測量信號(hào)與數(shù)據(jù)，通過串行通信將信息傳輸給上位機(jī)——PC機(jī)，由PC機(jī)進(jìn)行全局管理。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)采用keil編譯軟件編寫C語言源代碼。經(jīng)調(diào)試好后，裝載入單片機(jī)進(jìn)行仿真，完成智能儀器的核心設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵字：STC89C51單片機(jī)，A／D轉(zhuǎn)換器，鉑金屬電阻，EPROM，智能儀器，數(shù)字測溫溫度計(jì)</p><p>　　0.

19、2 Abstract:</p><p>　　Using single chip microcomputer principle and applications-based on 51 with high speed and new single chip microcomputer intelligent instrument do C8051F330 contains a microcomputer or m

20、icro processor measuring instrument for data storage operations with logic and automatic operation etc. Function. The emergence of the traditional instruments greatly expanded the range. Intelligent instrument with its s

21、mall size, the function is strong, low power consumption advantages, quickly in home appliance</p><p>　　Sensor measured parameters to take information and translated into electrical signals, the filter remov

22、e interference into more road after analog switch; By way of microcomputer choose the analog switch will each input channel one signal into program-controlled gain amplifier, enlarge the signal after the A/D converter co

23、nverted into the pulse signal into the single chip microcomputer after; Single chip set by the instrument according to the initial corresponding data operation and treatment (su</p><p>　　The current intellig

24、ent temperature sensor (also called digital temperature sensor) is in the mid 1990 s came, it is microelectronics technology, computer technology and automatic test technology (ATE) crystallization, characteristic is to

25、output data and related temperature of temperature control quantity, adaptation various micro controller (MCU). The development of the society to the requirements of the sensor to make people more and more is also high,

26、now of the temperature sensor is based o</p><p>　　This course design uses keil software compiler language C source code. After the commissioning, loaded into the single chip microcomputer, and simulation com

27、plete intelligent instrument the core design.</p><p>　　Keyword: STC89C51 single-chip microcomputer, A/D converter, platinum of resistance, EPROM, intelligent instrument, digital temperature thermometer</p

28、><p><b>　　設(shè)計(jì)目的及原理</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)題目和目的:</p><p><b>　　1.1.1設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　題目要求：27. 試設(shè)計(jì)智能儀表</p><p>　　實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字顯示儀表。要求8位數(shù)碼管顯示（4位顯示測量值，4

29、位顯示設(shè)定值），4輸入按鈕（功能選擇、數(shù)碼管選擇、數(shù)字增加、數(shù)字減少），可設(shè)定上下限報(bào)警（蜂鳴器報(bào)警）。適配PT100熱電阻，測溫范圍為0℃~300℃。采用比例控制、并用晶閘管脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)1000W電加熱器（電源電壓為AC220V）。</p><p>　　.1.1.2設(shè)計(jì)目的</p><p>　　涉及智能儀表硬件與軟件設(shè)計(jì)。智能儀器課程設(shè)計(jì)是智能儀器課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)設(shè)計(jì)智能儀表產(chǎn)品

30、的課程改革目的，特選擇一些小型智能儀表產(chǎn)品作為課設(shè)題目，滿足教學(xué)需求。單片機(jī)綜合練習(xí)是一項(xiàng)綜合性的專業(yè)實(shí)踐活動(dòng)，目的是讓學(xué)生將所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到具體的工程實(shí)踐中，以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)基本要求:</p><p>　?。?）正確理解設(shè)計(jì)題目，經(jīng)過查閱資料，給出正確設(shè)計(jì)方案，畫出詳細(xì)儀表原理框圖（各個(gè)功能部分用方框

31、表示，各塊之間用實(shí)際信號(hào)線連接）。在網(wǎng)上收集題目中所用到的器件資料，例如傳感器（熱偶分度表等）、信號(hào)調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、繼電器、電源、顯示器件等。通過課程學(xué)習(xí)熟悉單片機(jī)內(nèi)部資源，學(xué)會(huì)ADC、SPI接口、定時(shí)器、中斷、串口、I/O引腳等模塊的編程。相關(guān)單片機(jī)的顯示、AD轉(zhuǎn)換、顯示、控制算法等程序。在充分研究這些資料基礎(chǔ)之上，給出設(shè)計(jì)方案（選擇信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)、顯示、按鍵輸入、繼電器驅(qū)動(dòng)、電源等，簡要說明選擇的理由）</

32、p><p>　?。?）用Protel99SE軟件設(shè)計(jì)儀表詳細(xì)原理圖要求正確標(biāo)記元件序號(hào)、元件數(shù)值、封裝名。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)PCB圖。在畫PCB前應(yīng)該購買元件，因?yàn)橛辛嗽胖婪庋b尺寸，本次設(shè)計(jì)只到元件商店測量實(shí)際元件尺寸后，使用Protel99SE畫封裝圖。</p><p>　?。?）采用C語言開發(fā)所設(shè)計(jì)儀表的程序。按照題目要求，確定儀表需要完成的任務(wù)

33、（功能），然后分別編制各任務(wù)的程序。程序應(yīng)該有說明，并有詳細(xì)注釋。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)原理：</b></p><p>　　PT100是溫度敏感元件，由于溫度不同，它的電阻值不同變化?？梢詫?shí)現(xiàn)溫度采集并轉(zhuǎn)化為電量。由熱電阻傳感器送來的電信號(hào)在測量橋路進(jìn)行冷端自動(dòng)補(bǔ)償后，送入放大器，一面把信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)把非線性信號(hào)校正為線性信號(hào)，經(jīng)線性放大信號(hào)一路

34、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換電路把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，另一路傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行規(guī)定的比較運(yùn)算，同時(shí)輸出一個(gè)需要的控制信號(hào)和進(jìn)行工作狀態(tài)指示。通過數(shù)字濾波等信號(hào)調(diào)理電路將所得數(shù)字量，傳送至數(shù)碼管顯示，即可實(shí)時(shí)讀出所測得溫度值</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)原理框圖：</p><p><b

35、>　　圖1 基本原理圖</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)智能溫度數(shù)顯表由溫度監(jiān)測、信號(hào)處理、輸出控制三部分組成。其系統(tǒng)框圖如圖1所示,它通過Pt100熱電阻傳感器獲取繞組溫度值,經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后直接送入控制器的A/D轉(zhuǎn)換輸入端。微控制器根據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)及設(shè)定的各種控制參數(shù),按照嵌入的軟件控制規(guī)律執(zhí)行計(jì)算與處理,自動(dòng)顯示智能儀表數(shù)顯表可測的溫度范圍、并根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)輸出正常、設(shè)定上下限報(bào)警等。&

36、lt;/p><p>　　STC89C51簡介：</p><p>　　圖2 STC89C51單片機(jī)引腳</p><p>　　STC89C52系列單片機(jī)是從引腳到內(nèi)核都完全兼容標(biāo)準(zhǔn)8051的單片機(jī)，有PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44三種封裝形式。</p><p>　　Intel公司MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。該單片機(jī)具

37、有如下資源：</p><p>　?。?）一個(gè)8位算術(shù)邏輯單元（CPU）。</p><p>　　（2）4組，共32個(gè)I/O口，每口8個(gè)引腳，可單獨(dú)尋址，其中P0、P2口具有地址/數(shù)據(jù)總線功能。</p><p>　?。?）兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（簡稱為定時(shí)器）。</p><p>　?。?）全雙工串行通信口。</p><p>

38、;　?。?）5個(gè)中斷源，具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。</p><p>　?。?）128B內(nèi)置RAM。</p><p>　　（7）具有64KB可尋址數(shù)據(jù)和代碼區(qū)。</p><p>　?。?）各個(gè)模塊采用三總線（地址、數(shù)據(jù)和控制）連接。</p><p>　　（9）開放總線接口，P0口分時(shí)作為8位數(shù)據(jù)總線與8位地址總線，P2口作為地址總線高8位。</

39、p><p>　　每個(gè)MCS-51單片機(jī)處理周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期（又稱為一個(gè)機(jī)器周期），每12個(gè)時(shí)鐘（一個(gè)機(jī)器）周期用來完成一個(gè)操作，例如取指令等，指令執(zhí)行時(shí)間為時(shí)鐘頻率除以12后取倒數(shù)，如果系統(tǒng)時(shí)鐘是12MHz，則相當(dāng)于執(zhí)行每條指令所需要的時(shí)間1μs。</p><p><b>　　1.I/O端口</b></p><p>　　I/O端口0、1、2、

40、3驅(qū)動(dòng)器與鎖存器。</p><p><b>　　2.存儲(chǔ)器部分</b></p><p>　　RAM：51單片機(jī)具有128字節(jié)的片內(nèi)RAM，</p><p>　　FLASH：片內(nèi)ROM，用于保存代碼等，片內(nèi)ROM采用FLASH結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器構(gòu)成，具有ISP功能，容量隨型號(hào)不同而不同，對(duì)于AT89S51單片機(jī)，F(xiàn)LASH容量為4KB。</p&g

41、t;<p><b>　　SP：棧指針</b></p><p>　　3.算術(shù)與邏輯運(yùn)算部分</p><p>　　寄存器B：用于乘除等操作的寄存器，常保存運(yùn)算的第2操作數(shù)。</p><p><b>　　ACC：累加器，</b></p><p>　　TMP1、TMP2：暫存器，用于暫時(shí)保存數(shù)

42、據(jù)。</p><p>　　ALU：8位算術(shù)邏輯單元ALU，</p><p>　　PSW：程序狀態(tài)字，</p><p><b>　　4.指令處理部分</b></p><p>　　程序地址寄存器：用于保存程序地址。</p><p>　　緩沖器：緩沖總線數(shù)據(jù)。</p><p>　

43、　PC+1：程序計(jì)數(shù)器加1處理模塊。</p><p>　　PC：保存下一條指令地址的16位地址寄存器，可尋址范圍為64K。</p><p>　　DPTR：雙數(shù)據(jù)指針，DPTR為兩個(gè)8位緩存器（DPH和DPL）組成的16位緩存器，。</p><p>　　5.時(shí)序控制與指令寄存部分</p><p><b>　　定時(shí)與控制單元：</

44、b></p><p>　　指令寄存器：保存指令并指令譯碼后，在定時(shí)與控制單元的配合下，使CPU執(zhí)行各種操作。</p><p>　　WDT：看門狗。用于程序不運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)復(fù)位單片機(jī)。</p><p>　　OSC：時(shí)鐘振蕩器，與外接石英晶體一起組成時(shí)鐘振蕩器。</p><p><b>　　6.ISP部分</b><

45、/p><p>　　ISP端口：通過該端口與PC通信，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程（ISP）。</p><p>　　編程邏輯：控制ISP操作。</p><p><b>　　7.外圍模塊部分</b></p><p>　　該單片機(jī)的外圍模塊包括兩個(gè)定時(shí)器，串行接口、4個(gè)I/O口與外中斷模塊。</p><p><b&

46、gt;　　產(chǎn)品外觀：</b></p><p><b>　　圖3 舉例產(chǎn)品</b></p><p><b>　　基本模塊簡介：</b></p><p>　　由題目可知，該測溫儀表需要如下電路模塊：</p><p>　?。?）單片機(jī)電路（包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、ADC、數(shù)碼顯示、按鍵、LED

47、燈、電源等）。</p><p>　?。?）熱電阻PT100信號(hào)調(diào)理電路</p><p>　　（3）4~20mA輸出電路與加熱功率驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　Pt100溫度測量接口技術(shù)：</p><p>　　下圖為Pt100電阻外觀：</p><p>　　圖4 Pt100電阻</p><p>

48、;　?。?）鉑金屬熱電阻簡介</p><p>　　鉑金屬電阻精度高，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越??；最常用鉑電阻按照0℃時(shí)的電阻值分為R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等幾種，稱為Pt10、Pt100、Pt1000；</p><p>　　鉑電阻阻值與溫度之間的關(guān)系呈非線性,即</p><p>　　Rt = R0 ( I +αt +βt

49、2 ) (t在0～630℃之間) </p><p>　　式中: Rt是鉑熱電阻的電阻值，單位為Ω;</p><p>　　R0是鉑熱電阻在0℃時(shí)的電阻值，對(duì)于PT100，R0 = 100Ω;</p><p>　　α是一階溫度系數(shù)，α = 3.912 ×10 -3 (℃)</p><p>　　β是二階溫度系數(shù)，β = 6.179 

50、15;10 -7 (℃)</p><p>　　鉑熱電阻PT100的阻值與溫度之間的關(guān)系稱為分度表，分度表給出溫度每變化10℃對(duì)應(yīng)的阻值。如下表（0℃~300℃）：</p><p>　?。?）PT100 設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　PT100 鉑熱電阻A 級(jí)在0℃時(shí)的電阻值R0=100±0.06Ω；B 級(jí)R0=100±0.12Ω。PT100 鉑熱

51、電阻允許通過的最大測量電流為5mA，由此產(chǎn)生的溫升不大于0.3℃。設(shè)計(jì)時(shí)PT100 上通過的電流不能超過5mA。</p><p>　　由于非線性計(jì)算浪費(fèi)時(shí)間，溫度測量會(huì)有很大的滯后，所以編程時(shí)不會(huì)用計(jì)算法，而是利用PT100熱電阻的分度表通過查表，找到對(duì)應(yīng)溫度的阻值，即可得到實(shí)時(shí)溫度值。若R-T分度表沒該溫度下的電阻值，通過線性內(nèi)插法，大概估算溫度值。下表即為PT100的分度表。范圍是-200——390℃<

52、/p><p>　　2.2.2 熱電阻PT100信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)：</p><p>　　1. 鉑熱電阻的工作原理：</p><p>　　鉑熱電阻元件作為一種溫度傳感器，其工作原理是在溫度的作用下，鉑電阻絲的電阻值隨著溫度的變化而變化。溫度和電阻的變化接近于線性關(guān)系，偏差極小且隨著時(shí)間的增長，偏差可以忽略，具有可靠性好、熱響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，且電氣性能穩(wěn)定。鉑熱電阻是一種精

53、確、靈敏、穩(wěn)定的溫度傳感器。鉑熱電阻元件是用微型陶瓷管、孔內(nèi)繞制好的鉑熱電阻絲脫胎線圈制成的感溫元件，由于感溫元件可以做的相當(dāng)小，因此它可以制成各種微型溫度傳感器探頭?？捎糜?200～+240℃范圍內(nèi)的溫度測量。</p><p>　　2. PT100鉑電阻傳感器接線方式：</p><p>　　PT100鉑電阻傳感器有三條引線,可用A、B、C（或黑、紅、黃）來代表三根線,三根線之間有如下規(guī)律

54、：</p><p>　　A與B或C之間的阻值常溫下在110歐左右,B與C之間為0歐,B與C在內(nèi)部是直通的,原則上B與C沒什么區(qū)別. 儀表上接傳感器的固定端子有三個(gè)：   A線接在儀表上接傳感器的一個(gè)固定的端子.B和C接在儀表上的另外兩個(gè)固定端子，B和C線的位置可以互換,但都得接上，。如果中間接有加長線,三條導(dǎo)線的規(guī)格和長度要相同。熱電阻的3線和4線接法：是采用2線、3線、4線，主要由使（選）

55、用的二次儀表來決定。</p><p>　　目前熱電阻的引線主要有三種方式　　○1二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合　　○2三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電

56、阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻。　　○3四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測。</p><p>　　圖5 三種接線方式比較</p><p>　　熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導(dǎo)

57、線電阻引起的測量誤差。這是因?yàn)闇y量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導(dǎo)線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。工業(yè)上一般都采用三線制接法。熱電偶產(chǎn)生的是毫伏信號(hào)，不存在這個(gè)問題。</p><p>

58、　　圖6 典型三線制方式</p><p>　　圖7 尺寸圖 圖8 接線圖</p><p>　　圖9 熱電阻PT100信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.3 功率輸出電路：</p><p>　　使用晶閘管過零驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)功率放大和強(qiáng)弱電隔離，比例控制、并用晶閘管脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)100

59、0W電加熱器。經(jīng)過計(jì)算：如下選型：晶閘管BTA12，光隔離過零型晶閘管MOC3063.</p><p>　　圖10 功率輸出電路</p><p>　　4-20mA電流輸出電路：</p><p>　　圖11 4-20mA電流輸出電路</p><p>　　數(shù)碼管顯示及指示電路：</p><p>　　依據(jù)題目要求：要求8

60、位數(shù)碼管顯示（4位顯示測量值，4位顯示設(shè)定值），4輸入按鈕（功能選擇、數(shù)碼管選擇、數(shù)字增加、數(shù)字減少）圖12,13皆只畫出一半。驅(qū)動(dòng)芯片７４ＬＳ５７３、</p><p>　　圖12 數(shù)碼管段驅(qū)動(dòng) 圖13 數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)</p><p><b>　　圖14 顯示電路</b></p><p>　　圖15 HC5

61、95驅(qū)動(dòng)芯片</p><p><b>　　圖16 指示電路</b></p><p>　　指示電路是指示按鍵的輸入狀態(tài)的。D1、D2、D3、D4與S1、S2、S3、S4一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)的引腳將置低電平，使該按鍵相對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)光。</p><p>　　2.2.6 按鍵電路：</p><p><

62、;b>　　圖17 按鍵電路</b></p><p>　　4個(gè)按鍵與單片機(jī)的接線圖及個(gè)按鍵的作用如上圖所示；當(dāng)單片機(jī)的引腳輸入為低電平時(shí)，表示該引腳所對(duì)應(yīng)的按鍵按下，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。</p><p>　　2.2.7 報(bào)警電路：</p><p><b>　　圖18 報(bào)警電路</b></p><p&g

63、t;　　當(dāng)溫度超過報(bào)警限時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)管腳輸出一定頻率的電平。蜂鳴器發(fā)出聲。</p><p>　　2.2.8 下載電路：</p><p>　　圖19 SPI接口</p><p>　　下載程序代碼用的是SPI接口，用ISP電纜對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。</p><p>　　2.2.9 通信電路：</p><p><b

64、>　　圖20 通信接口</b></p><p>　　該模塊用到跳線，不通信時(shí)D0、D1口作為常規(guī)I/O口使用；通信時(shí)其作為通信口使用，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)或是其它上位機(jī)的通信。</p><p><b>　　輸出驅(qū)動(dòng)電路：</b></p><p>　　圖21 輸出驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　采用光控過

65、零驅(qū)動(dòng)晶閘管，進(jìn)而控制電加熱器的通斷電。元器件選型MOC3063。MOC3063是雙向晶閘管過零檢測輸出：6引腳位,單組器件</p><p>　　圖22 MOC3063引腳圖 圖23 MOC3063實(shí)物圖</p><p>　　雙向晶閘管選型BTA12-600，主要電氣特性如下：</p><p>　　表2 BTA12-600電氣特性</p&

66、gt;<p>　　圖24 BTA12-600外觀</p><p>　　2.2.11 電源電路：</p><p>　　圖25 電源電路</p><p>　　由于STC89C51是單一+5V供電，而且需要從直流電源整流變壓，再由7805芯片穩(wěn)壓，加上接線插座。</p><p>　　2.2.12 DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì):&

67、lt;/p><p>　　DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202

68、兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。本設(shè)計(jì)中采用DS1302時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，通過單片機(jī)進(jìn)行處理控制，并顯示出實(shí)時(shí)的時(shí)間，可以用于對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集。本次設(shè)計(jì)用它來作為時(shí)鐘電路。</p><p><b>　　引腳功能及結(jié)構(gòu) </b></p><p>　?、貲S1302 引腳：</p><p

69、>　　X1 X2 32.768KHz 晶振管腳</p><p><b>　　GND 地</b></p><p><b>　　CE 復(fù)位腳</b></p><p>　　I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳</p><p><b>　　SCLK 串行時(shí)鐘</b></p>

70、<p>　　Vcc1,Vcc2 電源供電管腳</p><p><b>　　②各引腳的功能為：</b></p><p>　　Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2</p><p>　　向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。</p>

71、<p>　　SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；</p><p>　　I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　CE：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：</p><p>　　CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；</p><p>　　CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?lt

72、;/p><p>　　X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。</p><p>　　RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電

73、平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK始終是輸入端。 </p><p>　　DS1302的引腳功能圖如圖26所示：</p><p>　　圖26 DS1302引腳圖</p><p>　　2.

74、 DS1302的控制字節(jié) </p><p>　　DS1302 的控制字如圖27所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為邏輯0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址輸入或輸出。最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 </p><p>　　

75、3. 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) </p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。 </p><p>　　4. DS1302的寄存器 </p><p>　　DS1302有12個(gè)寄存器，其中

76、有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其控制字見圖27所示。</p><p>　　圖27 DS1302的控制字節(jié)</p><p><b>　　圖28 典型電路</b></p><p>　　此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充

77、電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存</p><p>　　器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫）和FFH（讀）。</p><p>　　5.DS1302與單片機(jī)的連接

78、</p><p>　　DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。這三條線分別接到CPU的I/O線上。 </p><p>　　第三章　系統(tǒng)流程圖軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　３.１　軟件設(shè)計(jì)算法分析：</p><p>　?。?１.１　比例控制算法：</p><p>　　比例控制

79、(P)是一種控制算法，其輸出量out與溫度偏差e=SV-PV成比例關(guān)系，寫成數(shù)學(xué)公式是：out= kp * e+out0</p><p>　　式中，e是測量溫度值PV與設(shè)定溫度值SV之間的偏差，Kp是比例系數(shù)。out是輸出量。out0是對(duì)應(yīng)e=0時(shí)的控制量，可由人工確定，通常取輸出控制量。</p><p>　　圖29　　比例控制曲線</p><p>　　不同比例系數(shù)

80、Kp下對(duì)象溫度變化示意圖，但達(dá)不到無凈差輸出。</p><p>　　若是假設(shè)比例帶為pb，控制量為out，設(shè)最大偏差值就是溫度設(shè)置值。則有如下的偽代碼：</p><p><b>　　e=PV-SV;</b></p><p><b>　　kp=1/pb;</b></p><p>　　out=kp*e+

81、out0;</p><p>　　if(out>outmax)</p><p>　　out=outmax;</p><p><b>　　if(out<0)</b></p><p><b>　　out=0;</b></p><p>　　3.1.2 熱非線性校正算法:

82、</p><p>　　由于R-t關(guān)系式非線性，雖然是連續(xù)性變化，但這樣計(jì)算太困難，所以采用查表法，并加以非線性校正。</p><p>　　溫度范圍0~200℃的熱電阻PT100的表格如下：</p><p>　　unsigned char code R_TABLE[21]={100，119.40，138.51,157.33,175.86，194.10，212.05};

83、</p><p>　　若是對(duì)于熱電阻，有如下方法計(jì)算測得量Rx：</p><p>　　假設(shè)Ri代表對(duì)應(yīng)溫度Ti的熱電阻，測量得到的熱電阻值為Rx，查表可知它位于（Ri，Ti）和[R(i+1)，T(i+1)]兩個(gè)標(biāo)定點(diǎn)之間，則熱電阻Rx所對(duì)應(yīng)的溫度值Tx可由下式求得，其算法示意如圖所示。</p><p>　　兩相鄰電阻之間差50℃，則（Ri+1－Ri）/50為直線斜率

84、。</p><p>　　可以得到Ri到RX的溫度差為：</p><p>　　T（Rx－Ri）=（50/（Ri+1－Ri））*（Rx－Ri）</p><p>　　線性標(biāo)度變換的前提條件是傳感器的輸出信號(hào)與被測參數(shù)之間呈線性關(guān)系:</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　A

85、x 實(shí)際測量值(工程量) A0 一次測量儀表的下限（測量范圍最小值）。</p><p>　　Am 一次測量儀表的上限（測量范圍最大值）。N0儀表下限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。</p><p>　　Nm儀表上限所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。 Nx實(shí)際測量值所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。</p><p>　　3.1.3 溫度數(shù)據(jù)顯示子程序：</p><p>　　顯示數(shù)

86、據(jù)子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，查表送段碼至LED，開位碼顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描方式。</p><p>　　3.1.4 晶閘管脈寬調(diào)制位式控制算法：</p><p>　　位式控制又稱為“開/關(guān)”或是“通/斷“型控制，位式控制又分為二位式、三位式兩種。</p><p><b>　?。?）二位式控制</b></p>

87、<p>　　二位式調(diào)節(jié)只有開、關(guān)兩種狀態(tài)，當(dāng)測量對(duì)象溫度（PV）低于設(shè)定溫度值（SV）時(shí)，加熱器得電全功率加熱；當(dāng)對(duì)象溫度高于給定溫度值時(shí)加熱器失電停止加熱。通常采用接觸器J控制加熱器，當(dāng)接觸器觸點(diǎn)閉合，電熱器通電開始加熱，而停止加熱就是斷開接觸器觸點(diǎn)。該算法偽代碼為：</p><p>　　if（PV>=SV）</p><p>　　out =‘OFF’；</p>

88、<p><b>　　else </b></p><p>　　out =‘ON’；</p><p>　　程序中，SV是設(shè)定值，通常保存在單片機(jī)系統(tǒng)中的E2PROM中，PV是測量值。out是表示加熱電流。</p><p>　　圖32 二位式控制</p><p>　?。?）具有回差的二位式控制</p>

89、;<p>　　由于實(shí)際測量溫度值常帶有噪聲，當(dāng)測量值在接近設(shè)定值，與設(shè)定值比較時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不確定的比較結(jié)果，使接觸器多次得電與失電，影響接觸器壽命。因此常采用具有回差的二位式控制。若SV+為正設(shè)定值，SV-為負(fù)設(shè)定值，則該算法偽代碼如下：</p><p>　　if（PV >SV+）</p><p>　　out =‘OFF’；</p><p>　　i

90、f （PV <SV-）</p><p>　　out =‘ON’；</p><p>　　圖33 具有回差的二位式控制</p><p><b>　　（3）三位式控制</b></p><p>　　三位式控制比二位式控制多了一個(gè)半功率加熱區(qū)，當(dāng)測量溫度低于下限設(shè)定值SV-時(shí)，全功率加熱，當(dāng)高于下限設(shè)定值SV-，低于上限設(shè)

91、定值SV+時(shí)，半功率加熱，在高于上限設(shè)定值SV+時(shí)，停止加熱。  </p><p>　　若out1、out2為兩個(gè)加熱器控制信號(hào)，則三位式控制偽代碼如下：</p><p>　　if(PV<=SV-) </p><p>　　out1=’ON’;</p><p>　　out2=’ON’;</p><p

92、>　　else if ((PV>SV-) and (PV<=SV+))</p><p>　　out1=’ON’; </p><p>　　out2=’OFF’;</p><p><b>　　else </b></p><p>　　out1=’OFF’;</p><p>　　out2

93、=’OFF’;</p><p>　　圖34 三位式控制</p><p>　　依據(jù)情況，選擇（2）具有回差的二位式控制</p><p>　　3.２ 軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ):</p><p>　　3.2.1 基于STC89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能測溫儀表軟件設(shè)計(jì):</p><p><b>　?。?）初始化任務(wù)</b&

94、gt;</p><p>　　I/O引腳初始化（按鈕、LED燈、ADC、DAC、E2PROM和SPI用引腳初始化）。</p><p><b>　　定時(shí)器0初始化。</b></p><p><b>　　中斷初始化。</b></p><p>　?。?）按鈕任務(wù)：檢測按鈕并執(zhí)行按鈕動(dòng)作，需要軟件消除抖動(dòng)。&

95、lt;/p><p>　　功能選擇按鈕：循環(huán)選擇功能，例如，正常運(yùn)行、設(shè)置報(bào)警上限值、設(shè)置報(bào)警下限值、設(shè)置溫度給定值、設(shè)置比例控制回差值等功能。在數(shù)值設(shè)置狀態(tài)，每按一次按鈕，上排4位數(shù)碼管顯示功能碼，下排顯示設(shè)置值；在正常運(yùn)行狀態(tài)，上排顯示測量值，下排顯示設(shè)定溫度值。</p><p>　　數(shù)碼管選擇按鈕：選擇需要設(shè)置數(shù)值的數(shù)碼管。</p><p>　　數(shù)值增加按鈕：用于設(shè)

96、置數(shù)值的增加，每按下一次，數(shù)值加1。</p><p>　　數(shù)值減少按鈕：用于設(shè)置數(shù)值的減少，每按下一次，數(shù)值減1。</p><p>　　按鈕設(shè)置值應(yīng)該隨時(shí)保存到24C02中。</p><p>　　（3）掃描顯示任務(wù)：數(shù)碼管位選擇與段碼輸出，就是將顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容發(fā)送到數(shù)碼管顯示，將要顯示的數(shù)據(jù)，組合成數(shù)組，再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)字，發(fā)送到74HC595。不需要每個(gè)主程序循

97、環(huán)都發(fā)送顯示任務(wù)，因此可在定時(shí)器0中斷中設(shè)置顯示任務(wù)執(zhí)行標(biāo)記，當(dāng)標(biāo)記為1時(shí)，執(zhí)行顯示任務(wù)。由于顯示內(nèi)容隨按鈕選擇的功能不同而不同，因此功能選擇按鈕任務(wù)中應(yīng)該給出顯示控制標(biāo)記，控制顯示內(nèi)容。</p><p>　?。?）TLC1549數(shù)據(jù)獲取任務(wù)，需要將讀TLC1549的程序?qū)懗珊瘮?shù)。在定時(shí)器0中設(shè)置ADC任務(wù)執(zhí)行標(biāo)記，當(dāng)該標(biāo)記為1時(shí)，執(zhí)行ADC數(shù)據(jù)獲取任務(wù)。要求連續(xù)讀取8個(gè)數(shù)據(jù)，然后取平均值。并將完成濾波后的數(shù)據(jù)存

98、入顯示數(shù)組。</p><p>　　TLC1549 是由TI 公司開發(fā)的開關(guān)電容式AD 轉(zhuǎn)換器，該芯片具有如下的一些特點(diǎn)：10 位精度、11 通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供EOC（轉(zhuǎn)換完成）信號(hào)等。該芯片與單片機(jī)的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機(jī)連接簡單。圖35 是TLC1549 的引腳示意圖，其中A0~A10 是11路輸入，Vcc 和GND 分別是電源引腳，REF+和REF-分別是參考電源的正負(fù)引腳，使用

99、時(shí)一般將REF-接到系統(tǒng)的地，達(dá)到一點(diǎn)接地的要求，以減少干擾。其余的引腳是TLC1543 與CPU 的接口，其中CS 為片選端，如不需選片，可直接接地。I/O Clock 是芯片的時(shí)鐘端，Adress 是地址選擇端，Data Out 是數(shù)據(jù)輸出端，這三根引腳分別接到CPU 的三個(gè)I/O 端即可。EOC 用于指示一次AD 轉(zhuǎn)換已完成，CPU 可以讀取數(shù)據(jù)，該引腳是低電平有效，根據(jù)需要，該引腳可接入CPU 的中斷引腳，一旦數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成，向C

100、PU 提出中斷請求；此外，也可將該引腳接入一個(gè)普通的I/O 引腳，CPU 通過查詢該引腳的狀態(tài)來了解當(dāng)前的狀態(tài)，甚至該引腳也可以不接，在CPU 向TLC1549發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，過</p><p>　　圖35 TLC1549 的引腳示意圖</p><p>　　TLC1549時(shí)有六種基本串行接口時(shí)序模式可供選用，這些模式的區(qū)分主要取決于I/O CLOCK的速度和CS的變化，如表3。</

101、p><p>　　表3 TLC1549工作模式</p><p>　?。?）24C02讀寫任務(wù)，需要編制讀寫24C02的函數(shù)。單片機(jī)用軟件控制引腳實(shí)現(xiàn)I2C接口，在上電時(shí)，應(yīng)該讀出所有保存在24C02中的數(shù)據(jù)到數(shù)組中；在設(shè)置各種數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該隨時(shí)將設(shè)置的數(shù)據(jù)字節(jié)寫入24C02。24C02存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu) 256 X 8 (2K bits)</p><p>　　圖36 24C

102、02引腳</p><p><b>　　***器件尋址：</b></p><p>　　起始條件使能芯片讀寫操作，EEPROM都要求有8位的器件地址信息，器件地址信息由“1”、“0”序列組成，前4位如下圖37所示，對(duì)于所有串行EEPROM都一樣，對(duì)于24C02/32/64，隨后3位A2、A1、A0為器件地址位，必須與硬件輸入引腳保持一致。</p><p

103、>　　圖37 24CXX系列器件地址信息</p><p>　?。?）TLC5615任務(wù)，該任務(wù)是把溫度轉(zhuǎn)換成的代表電流的數(shù)字寫入TLC5615，實(shí)現(xiàn)電流輸出。該任務(wù)在定時(shí)器0給出的標(biāo)記控制下執(zhí)行。</p><p>　　TLC5615是一個(gè)串行10位DAC芯片，性能比早期電流型輸出的DAC要好。只需要通過3根串行總線就可以完成10位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器(

104、單片機(jī)／DSP)接口，適用于數(shù)字失調(diào)與增益調(diào)整以及工業(yè)控制場合。其主要特點(diǎn)如下：</p><p><b>　　●單5V電源工作；</b></p><p><b>　　●3線串行接口；</b></p><p>　　●高阻抗基準(zhǔn)輸入端(見圖38)；</p><p>　　●DAc輸出的最大電壓為2倍基準(zhǔn)輸

105、</p><p><b>　　入電壓；</b></p><p>　　●上電時(shí)內(nèi)部自動(dòng)復(fù)位；</p><p>　　●微功耗，最大功耗為1．75mw；</p><p>　　●轉(zhuǎn)換速率快，更新率為1．21MHz；</p><p>　　TLC5615的內(nèi)部功能框圖如圖39所示，它主要由以下幾部分組成：&l

106、t;/p><p>　　1、10位DAC電路；</p><p>　　2、一個(gè)16位移位寄存器，接受串行移入的二進(jìn)制數(shù)，并且有一個(gè)級(jí)聯(lián)的數(shù)據(jù)輸出端DOUT；</p><p>　　3、并行輸入輸出的l 0位DAC寄存器，為l 0位DAC電路提供待轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；</p><p>　　4、電壓跟隨器為參考電壓端REFIN提供很高的輸入阻抗，大約10MΩ

107、：</p><p>　　5、電路提供最大值為2倍于</p><p><b>　　REFIN的輸出；</b></p><p>　　6、上電復(fù)位電路和控制電路</p><p>　　圖39 TLC5615內(nèi)部功能圖</p><p><b>　　***引腳功能：</b></p&

108、gt;<p>　　8腳直插式TLC5615的引腳分布如</p><p>　　圖40所示，各引腳功能如下：</p><p>　　●DIN，串行二進(jìn)制數(shù)輸入端；</p><p>　　●SCLK，串行時(shí)鐘輸入端；</p><p>　　●CS，芯片選擇，低有效；</p><p>　　●DOUT，用于級(jí)聯(lián)的串行數(shù)據(jù)

109、輸出；</p><p>　　●AGND，模擬地；</p><p>　　●REFIN，基準(zhǔn)電壓輸入端；</p><p>　　●OUT，DAC模擬電壓輸出端；</p><p>　　●VDD，正電源電壓端。</p><p><b>　　圖40 引腳排列</b></p><p>

110、　　（7）定時(shí)器0中斷任務(wù)，該任務(wù)是產(chǎn)生間隔的定時(shí)信號(hào)，ADC轉(zhuǎn)換、掃描顯示、DAC輸出以及采樣周期、數(shù)據(jù)計(jì)算等都需要定時(shí)器0給出標(biāo)記，在標(biāo)記為1時(shí)，才能執(zhí)行任務(wù)。</p><p>　?。?）DS1302時(shí)鐘功能</p><p>　　控制字初始化，與CPU接口。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)處理任務(wù)</b></p>&l

111、t;p>　?、賹LC1549輸出的數(shù)字通過標(biāo)度變換轉(zhuǎn)成溫度值。因?yàn)镻T100的電阻值與溫度之間呈非線性，因此需要查表法矯正。</p><p>　　②具有回差二位式控制比例控制算法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)溫度值控制晶閘管使接觸器得電或失電，使加熱器加熱或是不加熱。所謂回差比例控制就是當(dāng)溫度達(dá)到并超過設(shè)定值時(shí)，停止加熱；當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，開始加熱。而有回差比例控制就是有兩個(gè)設(shè)定值，當(dāng)所測溫度高于上設(shè)定值時(shí)停止加熱；當(dāng)?shù)陀?/p>

112、下設(shè)定值時(shí)，開始加熱，上下設(shè)定值之間的溫度差稱為回差?；夭畋壤刂瓶梢苑乐菇佑|器頻繁動(dòng)作。</p><p>　　③實(shí)現(xiàn)報(bào)警算法。上限報(bào)警與下限報(bào)警分別給出不同的報(bào)警聲。</p><p>　?、苡?jì)算TLC5615需要的數(shù)字，就是將溫度值轉(zhuǎn)換成電流值。</p><p>　　3.2.2 基于STC89C51單片機(jī)的智能測溫儀表程序框架:</p><p

113、>　　基于STC89C51單片機(jī)的智能測溫儀表程序框架如下。</p><p>　　#include <AT89X51.H> //51單片機(jī)頭文件</p><p>　　定義數(shù)碼管譯碼數(shù)組；</p><p>　　定義數(shù)碼管位選數(shù)組；</p><p>　　定義保存在24C02中數(shù)據(jù)的數(shù)組；</p><p&

114、gt;　　定義時(shí)間標(biāo)記變量； //display_time，sample_time，control_time，DAC_time等</p><p>　　定義其他全局?jǐn)?shù)組與變量；</p><p>　　聲明函數(shù)原型；（TLC1549，TLC5615、24C02等函數(shù)）</p><p>　　void main(void){</p>&l

115、t;p><b>　　定時(shí)器初始化；</b></p><p>　　引腳初始化； //按鈕、LED燈、ADC、DAC、E2PROM和軟件SPI用引腳初始化</p><p><b>　　其他初始化語句；</b></p><p>　　從24C02讀數(shù)組語句；//將保存的數(shù)據(jù)讀到數(shù)組，每次單片機(jī)上電后，就使用該數(shù)組中的數(shù)據(jù)&

116、lt;/p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　按鍵處理語句；</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　功能選擇，控制周期、設(shè)定值

117、、回差值、報(bào)警值等輸入；</p><p>　　將數(shù)組寫入24C02語句； //將按鍵輸入的數(shù)據(jù)保存到數(shù)組</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//數(shù)碼管顯示語句：</p><p>　　if(display_time= =1) //如果