PAGE.z.目錄1引言11.1本設計的意義11.2國內(nèi)外現(xiàn)狀分析11.3論文的主要內(nèi)容22系統(tǒng)總體方案設計23硬件局部設計33.1AT89C51介紹33.1.1主要性能33.1.2引腳功能說明43.2傳感器模塊局部設計43.2.1AD590主要特性53.2.2與ADC0809接口63.3數(shù)模轉(zhuǎn)換局部硬件設計63.3.1ADC0809介紹73.3.2ADC0809各管腳功能73.3.3硬件連接電路83.4LED顯示電路的設計93.4.1LED數(shù)碼管93.4.2LED數(shù)碼管編碼方式103.4.3LED數(shù)碼管顯示方式和典型應用電路113.5報警電路的設計123.6整體電路圖134軟件局部設計144.1A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖144.2顯示程序流程圖144.3報警程序流程圖154.4主程序流程圖15完畢語18參考文獻19附錄20致謝23-.z.1引言1.1本設計的意義隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的迅速開展，工業(yè)測控領域采用先進的技術(shù)對現(xiàn)場的工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)進展檢測，監(jiān)測是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要標志。據(jù)不完全統(tǒng)計，在工業(yè)生產(chǎn)中被監(jiān)測最多的參數(shù)應該是壓力、流量、溫度三大參數(shù)。無論在石油、化工、煤炭、水利等行業(yè)，還是電力、機械、航空、國防等部門，都離不開對這些參數(shù)的監(jiān)測。當然除此之外，還有諸如液位、扭矩、密度、濃度、速度、位移、距離、電參數(shù)等眾多物理參數(shù)的監(jiān)測，但用的最多的恐怕還是溫度的監(jiān)測，可以說溫度的測量是一個"永恒〞的話題。溫度測量的領域十分廣泛，其實，不僅在工業(yè)領域，而且在民用領域、軍用領域，溫度的測量隨處可見。在工業(yè)領域，電力系統(tǒng)的平安運行關(guān)系到整個工業(yè)的開展和人民生活的穩(wěn)定，其中一個重要的方面是電氣設備自身的平安運行，由于絕大多數(shù)的電氣設備采用封閉式構(gòu)造，散熱效果差，熱積累大，并長期處于高電壓、大電流和滿負荷運行，其結(jié)果造成熱量集結(jié)加劇，溫升直接危害電器設備的絕緣，這就要求對電氣設備的溫度狀況進展測量控制。如發(fā)電廠的發(fā)電機組隨著電壓增高和容量增大，解決定子鐵心和繞組溫升的問題就日益突出。對全封閉的高壓開關(guān)電器，也存在對其開關(guān)觸頭溫度的監(jiān)測問題，電機的軸溫，膠帶滾筒的外表溫度，工業(yè)冷卻循環(huán)水溫，加熱設備的爐溫，啤酒的麥芽發(fā)酵溫度，各種化工原料在化學反響時控制的溫度等等。在民用領域，超市的食品架內(nèi)溫度，人們生活空間環(huán)境的溫度，空調(diào)的控制溫度，人體繁榮體溫檢測，冰箱、冰柜的溫度測量等等。隨著計算機的開展，程序控制也逐漸成為了工業(yè)生產(chǎn)中的主要角色，各種各樣的檢測系統(tǒng)應運而生。基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)具有以前溫度檢測所無法具有的優(yōu)點，因為系統(tǒng)為程序控制，所以實現(xiàn)形式非常靈活，而且可以實現(xiàn)很多新功能，而且對于日益復雜化的工業(yè)生產(chǎn)，對于多點溫度檢測的需求也很大程度上提高了。單片機系統(tǒng)具有體積小，功耗小的特點，而且可以對采集的數(shù)據(jù)進展軟件處理，所以用單片機進展多路溫度檢測，具有非常實際的意義。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀分析隨著世界進入信息化時代，自動化、信息化成為世界各國開展重要方向之一。傳感器作為自動化和信息系統(tǒng)的前端器件，是制造業(yè)自動化和信息化的根底；現(xiàn)代傳感器技術(shù)集約了多種學科的尖端成果、是國際上開展最迅速的高新技術(shù)之一；是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造和升級的"成效倍增器〞，成為衡量一個國家科技開展的重要指標。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設計的單芯片形態(tài)的嵌入式系統(tǒng)，它廣泛應用在中、小型工控領域，是電子系統(tǒng)智能化的最重要的工具。溫度傳感器也從傳統(tǒng)類型向集成化、微型化、多功能開展，且隨著材料行業(yè)對傳感器敏感材料進一步的開發(fā)，傳感器新敏感材料不斷推出，高新材料已廣泛用于新型傳感器制造研發(fā)中，如光纖傳感器，光纖傳感器等等，我國與國外先進國家相比，還處于落后狀態(tài)。本設計主要涉及到微控制器和溫度傳感器的應用。二者的開展直接影響著溫度檢測方面的設計和應用。1.3論文的主要內(nèi)容本文首先介紹了本設計的現(xiàn)實意義，然后分析了在國內(nèi)外的現(xiàn)狀。從整體方案上給出介紹，即先介紹系統(tǒng)整體方案，給出系統(tǒng)方框圖，按模塊化劃分，逐個模塊介紹，然后總體說明。第三局部是硬件局部設計，系統(tǒng)詳細的介紹設計中的主控單元單片機及各個模塊，包括傳感器模塊的設計，數(shù)模轉(zhuǎn)換局部硬件設計，顯示局部電路設計，報警電路的設計等等，最后給出整個系統(tǒng)的電路原理圖。第四局部是軟件局部的設計，其中涵蓋了，主程序流程圖、A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖、顯示程序流程圖、報警程序流程圖等及相關(guān)流程圖的文字說明。2系統(tǒng)總體方案設計圖1設計框圖如圖1所示，本設計共有五局部組成：溫度采集，A/D轉(zhuǎn)換，單片機，顯示電路，告警電路等，其中溫度采集主要由AD590組成，把熱力學溫度信號轉(zhuǎn)換成電流信號，然后放大，經(jīng)電阻分壓獲得電壓信號，送入A/D轉(zhuǎn)換電路即ADC0809后得到8位的數(shù)字溫度信號，送入單片機，由單片機的T*D,R*D串行〔高位在前，地位在后〕送入顯示電路顯示，并且判斷是否超出設定范圍，假設超出設定范圍，由單片機啟動告警電路，告警。本設計是模擬溫度的顯示，溫度經(jīng)過AD590轉(zhuǎn)換為電流信號，經(jīng)放大器放大后通過電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，進入ADC0809進展A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,送入單片機后輸出到靜態(tài)顯示局部，顯示其溫度值。在該設計中，顯示局部采用74LS164串聯(lián)組成驅(qū)動LED局部，這樣既到達顯示的目的又節(jié)省了I/O口，使設計簡單明了。由于本設計的對單片機可靠性要求不高，本著簡單實用出發(fā)，復位電路設計為上電復位。ADC0809進展A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的是并行8位數(shù)據(jù)，直接送入單片機節(jié)省硬件設施且使編程簡單，為實現(xiàn)多路巡回檢測，通過P0.0～P0.2控制74LS373來到達設計目的。其中溫度范圍的計算原理：首先把A/D轉(zhuǎn)換中電位器順時針旋到底，即模擬信號的輸入不衰減，選取兩個溫度狀態(tài)T1T2，分別測量出其模擬輸出電壓V1V2；根據(jù)ADC0809的輸入范圍在0到5伏，即可計算出溫度極限。0伏時對應的溫度TL：T1-〔V1-0〕〔T2-T1〕/〔V2-V1〕5伏時對應的溫度TH：T1-〔V1-5〕〔T2-T1〕/〔V2-V1〕本設計中近似計算TH為150℃，TL為-50程序中溫度的計算原理：首先用溫度范圍除以0到256〔即每個十六進制數(shù)的溫度增長率〕，然后乘以模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，即得到升高的溫度，再和最低溫度相加，就可以得到實際的溫度值。其公式為：TL+A*〔TH-TL〕/256TL：顯示的最低溫度TH：顯示的最高溫度A*：模擬電壓所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量在A/D轉(zhuǎn)換實驗模塊中模擬信號輸入端的電位器可調(diào)節(jié)電壓輸入，用以模擬低溫狀態(tài)下的溫度顯示，當電位器順時針旋到底時，輸入信號不衰減，顯示溫度與室溫相對應，用做數(shù)字顯示溫度表。3硬件局部設計3.1AT89C51介紹AT89C51是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機。片內(nèi)帶有一個4KB的Flash可編程、可擦除只讀存儲器〔EPROM〕。它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器〔NURAM〕技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。片內(nèi)的Flash存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。因此AT89C51/LV51是一種功能強、靈活性高，且價格合理的單片機，可方便地應用在各種控制領域。主要性能4KB可改編程序Flash存儲器〔可經(jīng)受1000次的寫入／擦除〕全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz3級程序存儲器**128×8字節(jié)內(nèi)部RAM32條可編程I/O線2個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源可編程串行通道片內(nèi)時鐘振蕩器引腳功能說明圖2是AT89C51的引腳構(gòu)造圖，下面分別簡單的介紹這些引腳的功能。(1)主電源引腳eq\o\ac(○,1)VCC：電源端。eq\o\ac(○,2)GND：接地端。(2)外接晶體引腳*TAL1和*TAL2(3)控制或與其他電源復用引腳RST，ALE//PROG，/EA/Vpp圖2AT89C51的引腳構(gòu)造eq\o\ac(○,1)ALE//PROG：當外部存儲器時，ALE〔地址鎖存允許〕的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。在對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖〔/PROG〕。eq\o\ac(○,2)/PSEN：程序存儲允許〔/PSEN〕輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。eq\o\ac(○,3)/EA/Vpp：外部允許端。當/EA端保持高電平〔接Vcc端〕時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在Flash存儲器編程期間，該引腳也用于施加12V的編程允許電源Vpp〔如果選用12V編程〕。(4)輸入/輸出引腳P0.0～P0.7，P1.0～P1.7，P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。其中P3端口還用于一些復用功能。3.2傳感器模塊局部設計AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為3～30V，輸出電流223μA〔-50oC〕～423μA(+150oC),靈敏度為1μA/oC。當在電路中串接采樣電阻R時，R兩端的電壓可作為輸出電壓。注意R的阻值不能取得太大，以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可到達1km以上。作為一種高阻電流源，最高可達20MΩ，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點溫度測量和遠距離溫度測量的控制。3.2.1AD590主要特性(1)流過器件的電流〔mA〕等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度〔開爾文〕度數(shù)，即：Ir/T=mA/K式中：Ir流過器件〔AD590〕的電流，單位為mA；T熱力學溫度，單位為K。(2)AD590的測溫范圍為-55°C～+(3)AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化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被損壞。(4)輸出電阻為710MW。(5)精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55°C～+150°CAD590的封裝形式和根本應用電路如圖3：a)封裝形式b)根本應用電路圖3AD590的封裝及根本應用電路在本設計中，使用AD590對溫度進展采集，即通道AD590把攝氏溫度信號轉(zhuǎn)換成電流信號，經(jīng)電阻分壓，最總轉(zhuǎn)換成電壓信號，送到ADC0809。其電路如圖4所示。圖4溫度采集電路圖其中，R1用來調(diào)節(jié)運放的輸入電壓，經(jīng)運放發(fā)大后到達ADC0809的轉(zhuǎn)換電壓。3.2.2與ADC0809接口AD590作為溫度采集器件，把熱力學溫度轉(zhuǎn)換成電流信號，送入運算放大器放大，然后經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，送入ADC0809.圖5中給出一路溫度采集電路與ADC0809的方式。要實現(xiàn)多路溫度的采集，只需在ADC0809的輸入端連接多路溫度采集電路即可。圖5ADC0809與AD590的接口電路3.3數(shù)模轉(zhuǎn)換局部硬件設計將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器〔簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,AnalogtoDigitalConverter〕；將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器〔簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,DigitaltoAnalogConverter〕；A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器已成為計算機系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的準確度，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度；如果要實現(xiàn)快速變化信號的實時控制與檢測，A/D與D/A轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標。隨著集成技術(shù)的開展，現(xiàn)已研制和生產(chǎn)出許多單片的和混合集成型的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，它們具有愈來愈先進的技術(shù)指標。這里采用ADC0809芯片來進展模數(shù)轉(zhuǎn)換。3.3.1ADC0809介紹ADC0809是8位CMOS逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部有8路模擬量輸入和8位數(shù)字量輸出的A/D轉(zhuǎn)換器，它是美國國家半導體公司的產(chǎn)品，是目前國內(nèi)最廣泛的8位通用的A/D轉(zhuǎn)換的芯片。其構(gòu)造圖如圖6所示。外部時鐘輸入端，時鐘頻率高，A/D轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10~1280KHZ，典型值為640KHZ，此時，A/D轉(zhuǎn)換時間為10us。通常由MCS-51型單片機ALE端直接或分頻后與其相連。當MCS-51型單片機無讀寫外，RAM操作時，ALE信號固定為CPU時鐘頻率的1/6，假設單片機外接的晶振為6MHZ，則1/6為1MHZ，A/D轉(zhuǎn)換時間為64us。3.3.2ADC0809各管腳功能ADC0809采用雙列直插式封裝，共有28條引腳，如圖7所示。圖6ADC0809構(gòu)造圖(1)IN0--IN7:IN0—IN7為8路模擬電壓輸入線，用于輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓(2)ADDA，ADDB，ADDC:三位地址輸入端。八路模擬信號轉(zhuǎn)換選擇同由A，B，C決定。A為低位，C為高位。(3)CLOCK：時鐘信號。最高允許值為640kHz。(4)D0--D7：數(shù)字量輸出端，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果由這幾個端口輸出。圖7ADC0809引腳圖(5)OE：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端，當OE端為高電平時，允許將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果從D0～D7端輸出。(6)ALE:地址鎖存允許信號。八路模擬通道地址由A，B，C輸入在ADC0809的ALE信號有效時，將該八路地址鎖存。(7)START:啟動A/D轉(zhuǎn)換信號。當START端輸入一個正脈沖時，立即啟動ADC0809進展A/D轉(zhuǎn)換。(8)EOC:A/D轉(zhuǎn)換完畢信號，是芯片的輸出信號。轉(zhuǎn)換開場后，EOC信號變低；轉(zhuǎn)換完畢時，EOC返回高電平。這個信號可以作為A/D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號來查詢，也可以直接用作中斷請求信號。(9)VREF+，VREF-:正負基準電壓輸入端。(10)VCC，GND:正電源電壓端和地端。3.3.3硬件連接電路ADC0809與89C51連接可采用查詢方式，也可以采用中斷方式。圖8所示為中斷方式連接電路圖。由于ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此，可直接與89C51接口。這里將ADC0809作為一個外部擴展并行I/O口，采用線選法尋址。由P2.0和/WR聯(lián)合控制啟動轉(zhuǎn)換信號端〔START〕和ALE端，低三位地址線加到ADC0809的ADDA、ADDB和ADDC端，所以，選中ADC0809的IN0通道的地址為0FEFBH。啟動ADC0809的工作過程是：先送通道號地址到ADDA、ADDB和ADDC；由ALE信號鎖存通道號地址后，讓START有效；啟動A/D轉(zhuǎn)換，即執(zhí)行"MOV*DPTR,A〞。指令產(chǎn)生/WR信號，使ALE和START有效；鎖存通道號并啟動A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換完畢，EOC端發(fā)出一正脈沖，申請中斷。在中端效勞程序中，"MOVA,DPTR〞指令產(chǎn)生/RD信號，使OE端有效，翻開輸出鎖存器三態(tài)門，8位數(shù)據(jù)便讀入到CPU中。ADC0809的時鐘取自89C51的ALE經(jīng)二分頻后的信號。當A/D轉(zhuǎn)換完畢，89C51讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量時，須使用"MOV*A,DPTR〞指令。這樣就完成了ADC0809與89C51的連接及工作過程。 圖8ADC0809與單片機的連接圖3.4LED顯示電路的設計在單片機應用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和*些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰、本錢低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。3.4.1LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。圖9中a為0.5inLED數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對應a～g筆段構(gòu)成"〞字形另一只發(fā)光二極管Dp作為小數(shù)點。因此這種LED顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)數(shù)碼。LED數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共型兩大類，如圖9中b、c所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端，公共端接高電平，a～g、Dp各筆段通過限流電阻接控制端。*筆段控制端低電平時，該筆段發(fā)光，高電平時不發(fā)光?？刂?幾段筆段發(fā)光，就能顯示出*個數(shù)碼或字符。共陰型是將各數(shù)碼發(fā)光二極管的負極連在一起，作為公共端接地，*筆段通過限流電阻接高電平時發(fā)光。LED數(shù)碼管按其外形尺寸有多種形式，使用較多的是0.5in和0.8in；按顯示顏色也有多種形式，主要有紅色和綠色；按亮度強弱可分為高亮和普亮，指通過同樣的電流顯示亮度不一樣，這是因發(fā)光二極管的材料不一樣而引起的。LED數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管一樣，根據(jù)其材料不同正向壓降一般為1.5～2V額定電流為10mA，最大電流為40mA。靜態(tài)顯示時取10mA為宜，動態(tài)掃描顯示可加大，可脈沖電流，但一般不超過40mA。a)外形和引腳b)共陰極構(gòu)造c)共陽極構(gòu)造圖9數(shù)碼管及其構(gòu)造3.4.2LED數(shù)碼管編碼方式當LED數(shù)碼管與單片機相聯(lián)時，一般將LED數(shù)碼管的各筆段引腳a、b、…、g、Dp按*一順序接到MCS－51型單片機*一個并行I/O口D0、D1、…、D7，當該I/O口輸出*一特定數(shù)據(jù)時，就能使LED數(shù)碼管顯示出*個字符。例如要使共陽極LED數(shù)碼管顯示"0〞，則a、b、c、d、e、f各筆段引腳為低電平，g和Dp為高電平。LED數(shù)碼管編碼方式有多種，按小數(shù)點計否可分為七段碼和八段碼；按共陰共陽可分為共陰字段碼和共陽字段碼，不計小數(shù)點的共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；按a、b、…、g、Dp編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在*些特殊情況下將a、b、…、g、Dp順序打亂編碼。表1為共陰和共陽LED數(shù)碼管幾種八段編碼表。這里采用共陰極數(shù)碼管的編碼方式。表1共陰和共陽LED數(shù)碼管幾種八段編碼共陰順序小數(shù)點暗`共陰逆序小數(shù)點暗共陽順序小數(shù)點亮共陽順序小數(shù)點暗Dpgfedcba16進制abcdefgdp16進制0001111113FH11111100FCH40HC0H10000011006H0110000060H79HF9H2010110115BH11011010DAH24HA4H3010011114FH11110010F2H30HB0H40110011066H0110011066H19H99H5011011016DH10110110B6H12H92H6011111017DH10111110BEH02H82H70000011107H11100000E0H78HF8H8011111117FH11111110FEH00H80H9011011116FH11110110F6H10H90H3.4.3LED數(shù)碼管顯示方式和典型應用電路LED數(shù)碼管顯示電路在單片機應用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。在本設計中，使用的是靜態(tài)顯示方式，這里主要介紹靜態(tài)顯示方式及其電路連接。靜態(tài)顯示在本設計中如圖10所示。一般情況，在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個8位I/O口控制，而且該I/O口須有鎖存功能，N位顯示器就需要N個8位I/O口，公共端可直接接+5V〔共陽〕或接地〔共陰〕。顯示時，每一位字段碼分別從I/O控制口輸出，保持不變直至CPU刷新顯示為止。也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。此種情況下，靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用I/O口線多，即軟件簡單、硬件本錢高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。但是，利用74LS164串入并處的特點設計的靜態(tài)顯示，可以輕而易舉的解決靜態(tài)顯示占用I/O口多的問題，同時，編程也沒動態(tài)顯示則復雜！圖10顯示電路圖圖10是該應用的典型電路圖，也是在本設計中要用到的顯示電路，圖中CLOCK為74LS164提供其工作的脈沖信號，SERIALNUM是從單片機輸出的要顯示的串行數(shù)據(jù)。3.5報警電路的設計告警在設計電路中，被廣泛的應用，簡單實用。當溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等等超出了設置的限度，有可能對設備、人或其他造成危害；所以，當檢測到溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等大于期望的范圍時，由相關(guān)電路觸發(fā)三極管的基極，使三極管導通，繼電器吸合，指示燈亮，同時蜂鳴器響，發(fā)出告警信號。其電路如圖11所示。圖11告警電路在本設計中，告警電路與單片機的連接如圖12所示，單片機把接收來的數(shù)字溫度信號與所設置的溫度信號比擬，一旦發(fā)現(xiàn)超出了設定的范圍，由單片機的P3.4引腳置高電平，驅(qū)動三極管〔9013〕，使繼電器吸合，二極管亮，同時，蜂鳴器響，發(fā)出告警信號。該報警電路設計簡單，本錢低。 圖12報警電路與單片機接口3.6整體電路圖圖13系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)電路圖由前面介紹的各個模塊硬件的綜合。配以軟件，即可實現(xiàn)本設計的功能。圖13所示為該設計的系統(tǒng)電路圖。4軟件局部設計4.1A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖圖14數(shù)模轉(zhuǎn)換局部流程數(shù)模轉(zhuǎn)換由ADC0809來完成，啟動系統(tǒng)后，首先對其進展初始化，然后由單片機的P0口送出通道地址，74LS373鎖存同時送給ADC0809的ADDA、ADDB、ADDC來選通采集溫度的通道號；接著單片機發(fā)出啟動A/D轉(zhuǎn)換信號，開場轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完畢，ADC0809的EOC發(fā)出轉(zhuǎn)換完成信號，告訴單片機，單片機進入中斷系統(tǒng)。循環(huán)往復。其流程圖如圖14所示。4.2顯示程序流程圖當數(shù)字信號送到單片機后，計算偏移量，查表，然后執(zhí)行串行傳送指令，把數(shù)字溫度信號一位一位的發(fā)送到串入并出的74LS164,驅(qū)動LED顯示采樣的溫度。其流程圖如圖15所示。圖15顯示子程序流程圖4.3報警程序流程圖ADC0809把模擬溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到單片機的存儲后，程序中報警子程序把數(shù)字溫度信號〔即當前溫度信號〕與設定的溫度信號進展比擬，當當前溫度超出了設定的范圍，啟動報警電路,即由單片機的P3.4輸出高電平，使晶體管工作，從而使繼電器吸合，報警指示燈亮，蜂鳴器響。其流程圖如圖16所示。NN圖16報警子程序流程圖4.4主程序流程圖在本設計中，單片機處于主導地位，由它控制著整個系統(tǒng)的有序的工作。系統(tǒng)正常運行之前，單片機要先把程序初始化，使各個模塊處于待工作狀態(tài)，準備相關(guān)工作。然后，單片機的P0口送出通道地址，對ADC0809初始化，74LS373鎖存通道號，單片機發(fā)出啟動A/D轉(zhuǎn)換信號，開場模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢后得到8位數(shù)字溫度信號，此時，ADC0809向單片機發(fā)出轉(zhuǎn)換完畢信號。由單片機把數(shù)字溫度信號接收到設置的存儲處。圖17主程序流程圖接著，由報警程序?qū)崿F(xiàn)當前溫度值與預先設置的溫度值進展比擬，當超出了設定范圍，啟動報警電路，告警；否者，根據(jù)當前溫度值計算出其偏移量，查表，獲得與之相對應的譯碼值；最后，由P3.3口在P3.4提供移位脈沖下把譯碼值一位一位的送到74LS164中，驅(qū)動相應的LED顯示。單片循環(huán)發(fā)出通道號，巡回得到相關(guān)通道的溫度信號，然后顯示出來。這樣就完成了整個流程。其流程圖如圖17所示。完畢語在本設計中，主要是對多點溫度進展檢測，而且在單片機作為主控單元下，進展一些智能操作，如溫度顯示、巡回檢測、超量程告警等等。研究內(nèi)容主要分為數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機系統(tǒng)設計、軟件編程幾個方面。針對這幾個方面，將研究模塊化，在邏輯上按先后順序?qū)γ總€模塊進展分別的研究，并對每一個模塊進展獨立的測試，在測試到達要求之后，再將所有模塊有機的整合為一個整體，然后進展整體調(diào)整測試。最總完成整個設計方案。該設計與傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)相比，用軟件取代了局部硬件，節(jié)約了硬件資源，減小了連線的復雜程度，提高了系統(tǒng)的性能；顯示局部采用數(shù)據(jù)的串行傳輸連接且為靜態(tài)顯示，這樣既減少了硬件間的連線，節(jié)約了I/O口，又減少了軟件的編程難度；數(shù)碼管的靜態(tài)顯示方式與比動態(tài)顯示，亮度高；同時，在該系統(tǒng)中設置了超量程報警電路，當檢測到當前溫度超出了設定的范圍后，報警電路就會被啟動，減低不必要的損失。但是，在本設計中，設定的溫度值一旦確定，要想修改，就要重新編程下載，較為麻煩；顯示局部采用數(shù)據(jù)串行傳輸，速度相對來說比擬慢；AD590溫度采集模塊采集到的溫度信號為模擬溫度信號，輸入單片機前要進展數(shù)模轉(zhuǎn)換，需增加數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，添加硬件間的連線。在設計過程當中，遇到很多問題，如初始階段設計思路不清晰；ADC0809與單片機硬件聯(lián)系完畢后，進展軟件測試時，無法使二者協(xié)同工作；溫度超出設置值時，報警電路不報警；在編程過程中，求數(shù)據(jù)偏移量時，不清楚如何下手；溫度采集模塊采集到的溫度信號為電壓信號，不清楚如何設置才能和ADC0809配合使得轉(zhuǎn)換的結(jié)果更準確等等，最后在教師的指導和同學的幫助下，都一一得以解決。為進一步提高系統(tǒng)的性能，可以增加相應的鍵盤模塊，配合相應的軟件，完成隨時對溫度設定范圍的修改；同時，把溫度采集模塊〔AD590〕和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〔ADC0809〕用DS18B20或其它的相關(guān)芯片代替，這樣既到達了減少硬件間的連線，又提高了性能的穩(wěn)定性和減小了調(diào)試的麻煩；除此之外，還可以增加顯示局部的數(shù)碼管，用來顯示設定的溫度范圍；增加相應的指示模塊用來顯示當前溫度采集的通道。參考文獻[1]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)(第三版)[M」.:航空航天大學，2005．[2]張靖，*少強.檢測技術(shù)與系統(tǒng)設計[M]：中國電力2002[3]賴壽宏微型計算機控制技術(shù)[M].：機械工業(yè)2004[4]*祖潤，胡俊達畢業(yè)設計指導[M]機械工業(yè)1996[5]何立民單片機應用技術(shù)選編[M]：航空航天大學1993[6]沙占友智能化集成溫度傳感器原理與應用[M]：機械工業(yè)2002[7]李蘭友，王勇才，傅景義單片機開發(fā)應用十例[M]：電子工業(yè)1994[8]余發(fā)山，王福忠單片機原理及應用技術(shù)[M]：中國礦業(yè)大學2003[9]張西基于MCS-51單片機的測溫系統(tǒng)[D]測控技術(shù)與設備學報2002[10]馬江濤單片機溫度控制系統(tǒng)的設計及實現(xiàn)[M]計算機測量與控制學報2004Vol(12)[11]胡漢才單片機原理及其接口技術(shù)[M]：清華大學1996[12]何立民MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M]航空航天大學1990[13]高鵬，安濤，寇懷成Protel99入門與提高[M]：人民郵電2000[14]張靖，*少強.檢測技術(shù)與系統(tǒng)設計[M]：中國電力2002[15]賴壽宏微型計算機控制技術(shù)[M]：機械工業(yè)2004[16]*祖潤，胡俊達畢業(yè)設計指導[M]機械工業(yè)1996[17]TOPSwitchFlybackTransformerConstructionGuide1996[18]GaoYouTang,ZhuQingHui,Electronictechnologyfundamentals[M]：**地圖2003附錄源程序：LOWTEMPEQU-50;A/D0 HIGHTEMPEQU150；A/D255 ADPORTEQU0FEFBH；A/D端口地址 LEDBUFEQU30H；置存儲區(qū)首址 TEMPEQU40H；置緩沖區(qū)首址 CURTEMPEQU60H；DIN BIT 0B0H；置串行輸出口CLKBIT0B1H；置時鐘輸出口ORG0000HLJMPSTARTLEDMAP:DB 3FH,6,5BH,4FH,66H,6DH；0，1，2，3，4，5 DB 7DH,7,7FH,6FH,77H,7CH；6，7，8，9，A，B DB 58H,5EH,7BH,71H,0,40H；C，D，E，F(xiàn)，"〞-DB63H,39H；℃DISPLAY:；溫度顯示MOV R0,#LEDBUF MOV R1,#TEMP MOV R2,#3；3個LEDDP10:MOV DPTR,#LEDMAP;段碼地址 MOV A,R0；取段碼偏移量 MOVC A,A+DPTR；取段碼 MOV R1,A INCR0INCR1 DJNZ R2,DP10；段碼是否取完MOVR0,#TEMP MOV R1,#3DP12:MOV R2,#8 MOVA,R0；取段碼DP13:RLCA；段碼左移 MOVDIN,C CLRCLK；發(fā)送一個移位脈沖 SETBCLK DJNZ R2,DP13;8個段碼是否輸出完 INC R0 DJNZ R1,DP12