目錄一、前言 1二、設(shè)計(jì)原理 22.1鉑電阻特性 22.2鉑電阻測(cè)溫原理 22.3阻值和溫度轉(zhuǎn)換原理 22.4原理流程 3三、硬件設(shè)計(jì) 43.1測(cè)溫電路 43.2放大電路的設(shè)計(jì) 53.3A/D轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì) 63.4LED顯示電路 73.5聲光報(bào)警電路 83.6AT89S52單片機(jī)電路 9四、軟件設(shè)計(jì) 114.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明 114.2程序設(shè)計(jì)語言 114.3程序設(shè)計(jì)圖 11五、總結(jié) 14參考文獻(xiàn) 15附一 16附二 17前言隨著科技的發(fā)展和“信息時(shí)代”的到來，作為獲取信息的手段——傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對(duì)其要求越來越高，需求越來越迫切。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信與信息處理結(jié)合起來，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開發(fā)和應(yīng)用。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。其發(fā)展速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。為了提高對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)和了解，尤其是對(duì)溫度傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實(shí)用、廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。本文利用單片機(jī)結(jié)合溫度傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計(jì)了這一溫度測(cè)量系統(tǒng)。文中將傳感器理論與單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了利用鉑電阻作為溫度傳感器來測(cè)量實(shí)時(shí)的溫度，以及實(shí)現(xiàn)鉑電阻測(cè)溫儀的全過程。二、設(shè)計(jì)原理2.1鉑電阻特性鉑\o"電阻"電阻\o"溫度"溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器,由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等,被廣泛用于中溫(-200°C～650°C)范圍的溫度測(cè)量中。PT100溫度傳感器是一種以鉑(Pt)做成的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數(shù),其電阻阻值與溫度的關(guān)系可以近似用下式表示：在0～650℃范圍內(nèi)：Rt=R(1+At+Bt2)在-200～0℃范圍內(nèi)：Rt=R(1+At+Bt2+C(t-100)t3)式中A、B、C為常數(shù)，分別為：A=3.96847×10；B=-5.847×10；C=-4.22×10；由于它的電阻—溫度關(guān)系的線性度非常好，因此在測(cè)量較小范圍內(nèi)其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=R(1+αT)其中α=0.00392,R為100Ω(在0℃的電阻值),T為華氏溫度，因此鉑做成的電阻式溫度傳感器，又稱為PT100。PT100溫度傳感器的測(cè)量范圍廣：-200℃～+650℃，偏差小，響應(yīng)時(shí)間短，還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)，其得到了廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計(jì)即采用PT100作為溫度傳感器。2.2鉑電阻測(cè)溫原理Pt100是電阻式溫度傳感器，測(cè)溫的本質(zhì)其實(shí)是測(cè)量傳感器的電阻，通常是將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號(hào)，然后再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由處理器換算出相應(yīng)溫度。本設(shè)計(jì)采用采用不平衡電橋，電橋的四個(gè)電阻中三個(gè)是恒定的，另一個(gè)用Pt100熱電阻，當(dāng)Pt100電阻值變化時(shí)，測(cè)試端產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，由此電勢(shì)差換算出溫度。2.3阻值和溫度轉(zhuǎn)換原理檢測(cè)\o"電路"電路中，不平衡電橋以及鉑電阻的阻值和溫度之間的非線性特性給最后的溫度測(cè)量帶來了一定的\o"誤差"誤差。早期通常采用硬件電路來減小這種誤差。但硬件法不但增加了電路的復(fù)雜性，而且由于包括傳感器在內(nèi)的各種硬件本身的缺陷和弱點(diǎn)，所以往往難以達(dá)到較高的指標(biāo)要求。因此，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上引入與檢測(cè)技術(shù)直接相關(guān)的數(shù)據(jù)處理算法，即軟件算法來實(shí)現(xiàn)線性化處理的要求，可以有效地提高系統(tǒng)的精度，降低成本。我們采用的是線性擬合法，因?yàn)镻t100有現(xiàn)成的溫度-阻值對(duì)照表，可以先把數(shù)字量轉(zhuǎn)化為Pt100的電阻值，然后根據(jù)電阻值查表得到溫度。這種辦法可以有效彌補(bǔ)Pt100的非線性誤差，提高測(cè)量的精度。因此，該方法能保證在Pt100的整個(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)都有較高的精度。具體做法是先是算出A/D轉(zhuǎn)換的電壓值U=everage()*2.51/1024，其中的everage()是A/D轉(zhuǎn)換值取100次平均值，然后計(jì)算出轉(zhuǎn)換后的電阻值，公式為：R=1000*U/8;是電壓除以1ma,再除以八倍的放大倍數(shù)，最后通過查表得出溫度值并在LED上顯示。至于轉(zhuǎn)換值，有3個(gè)公式：T=2.5577*R-255.7930;這是溫度在0-50度時(shí)的擬合公式；T=2.6049*R-260.0250;這是溫度在50-70度時(shí)的擬合公式；T=2.6240*R-263.468;這是溫度在70-100度時(shí)的擬合公式；此外，金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即Rt=Rt[1+α（t-t）]式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt為溫度t（通常t=0℃）時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)，鉑的α=0.00392。2.4原理流程溫度采集溫度采集信號(hào)調(diào)理A/D轉(zhuǎn)換AT89S52顯示電源圖2.1原理框圖本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對(duì)單點(diǎn)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。采用模擬溫度傳感器PT100對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)；采用串型模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC1549進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換把溫度信號(hào)調(diào)解轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)與AT89S52單片機(jī)接口設(shè)置LCD1602實(shí)時(shí)顯示溫度值。本設(shè)計(jì)包括溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、溫度顯示模塊四個(gè)部分。本次設(shè)計(jì)以PT100熱電阻為溫度檢測(cè)元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)單點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)的單片機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。用LCD1602進(jìn)行顯示，并且使用了10位的串行A/DTLC1549進(jìn)行轉(zhuǎn)換。硬件設(shè)計(jì)3.1測(cè)溫電路測(cè)溫電路采用典型的電橋電不平衡電橋電路,如圖3.1所示。該測(cè)溫儀的測(cè)溫電路采用軟件算法中的查表線性化方法,利用軟件算法對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整選取,在保證高分辨率的情況下,使得在給定的溫度范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率近似相等,誤差可達(dá)到0.5級(jí)儀表的要求,提高了測(cè)溫儀的整體性能。圖3.1不平衡電橋電路

圖3.1中最后輸出的U將被送到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,然后由微處理器讀入再進(jìn)行處理。通過對(duì)溫度測(cè)量電路的數(shù)學(xué)分析可以得出，U和Us是完全成正比的。因此,在設(shè)計(jì)中將Us設(shè)為A/D轉(zhuǎn)換過程中的參考電壓。這樣,即使Us有所變化,也不會(huì)影響A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

由于將Us設(shè)為了參考電壓,為了最大化測(cè)量的分辨率,希望U的輸出在溫度低限時(shí)向0V靠攏,而在溫度高限時(shí)向Us靠攏。這樣，首先存在的一個(gè)問題便是運(yùn)算放大器的輸出問題。通常,運(yùn)算放大器的輸出并不等于電源電壓,因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)飽和問題,這樣便降低了整個(gè)電路的測(cè)量分辨率。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,使用的是Rail-to-Rail運(yùn)算放大器,即輸出上限可以達(dá)到電源電壓,而下限可以達(dá)到0V。這一點(diǎn)對(duì)于整個(gè)電路來講是非常關(guān)鍵的。

下面具體介紹測(cè)溫電路參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整選取的設(shè)計(jì)過程。

確定參數(shù)的原則是達(dá)到盡可能高的分辨率,以及盡量消除由于鉑電阻的強(qiáng)非線性帶來的各個(gè)溫度段分辨率的明顯差異。整個(gè)計(jì)算和賦值過程通過軟件程序來實(shí)現(xiàn)。

第一步,通過輸入獲取溫度最大值和最小值,得出溫度的范圍。

第二步,通過輸入獲取電阻R1、R2、R4的阻值。

為了使節(jié)點(diǎn)①的電壓大于節(jié)點(diǎn)②的電壓(因?yàn)榉糯箅娐肥菃坞娫垂╇姷?不可以輸出負(fù)電壓),R1的值必須大于RT在溫度測(cè)量范圍內(nèi)的最大值。同時(shí),為了保證橋路的靈敏度，R1的值僅需稍微大于(或等于)RT的最大值即可。同時(shí)明確放大電路中的要求R4＝R5、R6＝R7,而且為了降低功耗,它們的取值通常都大于100kΩ。本設(shè)計(jì)中取R2＝100kΩ,作為它的臨時(shí)計(jì)算初值;取R4＝R5＝100kΩ。

第三步,確定剩下的參數(shù)值R6、R7。由于橋路的要求,R3＝R2，R4～R7的阻值比較大,這里可以忽略它們的影響來計(jì)算節(jié)點(diǎn)①和②之間的電壓差(U)的變化范圍,從而求出R6、R7的阻值(R4阻值乘以放大倍數(shù)K)。

第四步,計(jì)算RT取最大值和最小值時(shí)該電路的分辨率。

由于此時(shí)已知R1～R7的所有電阻阻值,因此可以計(jì)算出具備這些參數(shù)的\o"電路"電路在RT取最大值處的\o"分辨率"分辨率。例如當(dāng)\o"溫度"溫度為-30°C時(shí)RT取最大值，求出U的值；然后查鉑\o"電阻"電阻分度表得RT在-29°C時(shí)的電阻值，再次求出另一個(gè)U的值，二者之差的絕對(duì)值即相對(duì)表示了該電路在此點(diǎn)的分辨率，差值越大，則分辨率越高。同理，可以求得該電路在RT最小值處的兩個(gè)輸出電壓U之差。

第五步,迭代[3]取優(yōu)。

迭代的目標(biāo)是盡量使得兩端(即RT取最大值和最小值時(shí))的分辨率相同。如果二者不相同,則以一定的步長增加R2,直到兩端的分辨率基本相同為止。這時(shí)便可以確定R2、R3和R6、R7的值了。

最后,輸出電路各給定值以及得出的所有參數(shù)值和溫度各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值。為了給實(shí)際應(yīng)用中元器件值的選擇提供參考,對(duì)溫度測(cè)量電路進(jìn)行了\o"誤差"誤差分析。當(dāng)電阻值精度取0.1%時(shí),-30°C～40°C各個(gè)整數(shù)點(diǎn)的相對(duì)誤差見表3.1。表3.1電阻精度為0.1%時(shí)各溫度點(diǎn)的相對(duì)誤差表3.2使用經(jīng)過篩選的精度為0.1%的電阻時(shí)各溫度點(diǎn)的相對(duì)誤差由于整個(gè)儀表的誤差是按照最大誤差來計(jì)算的,所以對(duì)于0.5級(jí)的儀表來講,這樣的誤差有些偏大了。但是由于0.1%的電阻精度已經(jīng)比較高了,因此單靠提高電阻精度來減小相對(duì)誤差已經(jīng)不太可能。在實(shí)際生產(chǎn)中,為了保證一定的精度,可以對(duì)所使用的精密電阻進(jìn)行進(jìn)一步的篩選,將電阻分為大于標(biāo)稱值和小于標(biāo)稱值兩組,使用時(shí)在某個(gè)系統(tǒng)中使用特定組中的電阻。這樣做實(shí)際上是將電阻的精度提高了一倍,這時(shí)本系統(tǒng)在各個(gè)整數(shù)溫度點(diǎn)的系統(tǒng)相對(duì)誤差見表3.2。

可以看出,此時(shí)的誤差完全滿足0.5級(jí)儀表的要求,因此建議在實(shí)際生產(chǎn)中使用這樣的方法來提高儀表的整體性能。3.2放大電路的設(shè)計(jì)放大器的選擇對(duì)提高測(cè)量精度也十分關(guān)鍵，根據(jù)查閱的相關(guān)資料，選擇了LM741構(gòu)成的負(fù)反饋放大系統(tǒng).熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。通常將其放在電橋的橋臂上，溫度變化時(shí)，熱電阻兩端的電壓信號(hào)被送到儀器放大器LM741的輸入端，經(jīng)過儀器放大器放大后的電壓輸出送給A/D轉(zhuǎn)換芯片，從而把熱電阻的阻值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。電路原理圖如圖2-1所示。圖3.2LM741放大電路對(duì)信號(hào)放大，我們使用了低價(jià)格、高精度的儀器放大器LM741，它運(yùn)用方便，可以通過外接電阻方便的進(jìn)行各種增益（1-1000）的調(diào)整。其增益計(jì)算公式為：溫度值計(jì)算過程：由于A/D檢測(cè)到的模擬電壓值計(jì)算可到的值，然后利用如下公式求出溫度值：其中，。3.3A/D轉(zhuǎn)換器的電路設(shè)計(jì)由于電路測(cè)控的信號(hào)均是連續(xù)變化的物理量，通常需要用計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，則需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理，常用的A/D轉(zhuǎn)換器可分為兩種，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，現(xiàn)采用ADC0809進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。它是美國國家半導(dǎo)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。ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。電路原理圖如圖3.3。由圖可以看出A、B、C都接地（都為0），故信號(hào)輸入口選IN0，其空間地址為7FF8H。圖3.3A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖3.4LED顯示電路LED數(shù)碼管顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。1、靜態(tài)顯示方式。在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個(gè)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(gè)8位I/O口，公共端可直接接+5V（共陽）或接地（共陰）。顯示時(shí)，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。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、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。2、動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時(shí)，為簡化電路、降低硬件成本，常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示電路。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的a段連在一起，b段連在一起，…，g段連在一起，共8段，由一個(gè)8位I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰COM）由另一個(gè)I/O口控制。這種連接方式由于將多位字段線連在一起，當(dāng)輸出字段碼時(shí)，由于多門同時(shí)選通，每一位將顯示相同的內(nèi)容。因此要顯示不同的內(nèi)容，必須采取輪流顯示的方式。即在某一瞬間時(shí)，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平），其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時(shí)字段線上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。在這一瞬時(shí)，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣在下一瞬時(shí)，單獨(dú)顯示下一位，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時(shí)穩(wěn)定顯示。圖3.4LED靜態(tài)顯示電路本設(shè)計(jì)為靜態(tài)顯示，電路如圖3.5所示。顯示器由4個(gè)LED數(shù)碼管組成。輸入有12個(gè)信號(hào)，它們是段選信號(hào)P1.0～P1.7和位選信號(hào)INT1、INT0、T1、T0。若想使LED發(fā)光則必須保證有足夠大的電流流過LED的各段。流過LED的電流大時(shí)，LED發(fā)光亮度高；流過LED的電流小時(shí)，LED發(fā)光亮度就低，為了使LED能夠長期可靠地工作應(yīng)使流過LED的電流為其額定電流。為LED顯示器提供電流的電路稱為LED的驅(qū)動(dòng)電路。由于顯示部分選擇了靜態(tài)顯示，因此驅(qū)動(dòng)電路也選擇靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)顯示電路的驅(qū)動(dòng)電路分為段驅(qū)動(dòng)電路和位驅(qū)動(dòng)電路兩種。段驅(qū)動(dòng)電路考慮到所有的段電流均流過位選線，因此位驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力應(yīng)為段驅(qū)動(dòng)能力的8倍(最嚴(yán)重情況八段全亮)。驅(qū)動(dòng)電路可采用分立元件電路，也可采用集成驅(qū)動(dòng)電路，此外有些硬件譯碼電路本身包括驅(qū)動(dòng)電路。由于這里采用動(dòng)態(tài)輸出，且單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了數(shù)碼管可以直接由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此采用分立元件的顯示驅(qū)動(dòng)電路也很簡單。3.5聲光報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器和兩個(gè)紅綠二極管實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)。蜂鳴器與家用電氣上的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的TTL點(diǎn)評(píng)基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，需要增加一個(gè)電流放大的電路才可以，即此一個(gè)管腳很難驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音,所以增加了一個(gè)三極管來增加通過蜂鳴器的電流。首先定一上限，一分鐘計(jì)算一次速度，在行駛過程中看速度是否會(huì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)速度。蜂鳴器的正極性的一端聯(lián)接到5V電源上面，另一端接到三極管的集電極，三極管的基極由單片機(jī)的P2.5管腳通過一個(gè)與門來控制，當(dāng)P2.5管腳為低時(shí)，與非門輸出高電平，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。當(dāng)P2.5管腳為高時(shí)，與非門輸出低電平，三極管截至，蜂鳴器不發(fā)出聲音。圖3.5聲光報(bào)警電路原理圖3.6AT89S52單片機(jī)電路AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。本系統(tǒng)中采用的AT89S52最小系統(tǒng)電路圖如圖所示：圖3.6單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖四、軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明進(jìn)行單片機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)測(cè)量對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)更為重要。在單片機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便達(dá)到測(cè)量控制目的。軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)溫度進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換、顯示，因此，整個(gè)軟件可分為溫度采集程序、放大電路程序、A/D轉(zhuǎn)換器程序、顯示程序、及系統(tǒng)主程序。本設(shè)計(jì)中采用的處理器是AT89S52單片機(jī)，由此可采用面向MCS-51的程序設(shè)計(jì)語言，包括匯編語言和C51高級(jí)語言，這兩種語言各有特點(diǎn)。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(shí)時(shí)控制程序、實(shí)時(shí)通信程序等；而數(shù)學(xué)運(yùn)算程序則適合用C51高級(jí)語言編寫，因?yàn)橛酶呒?jí)語言編寫運(yùn)算程序可提高編程效率和應(yīng)用程序的可靠性。4.3程序流程圖程序主要圖由主程序圖和子程序圖兩部分構(gòu)成。圖4.1程序主流程圖輸入溫度T的最大值、最小值R1、R2、R4賦初值計(jì)算放大倍數(shù)K和R6、R7的阻值求得RT最值時(shí)的分辨率N兩端的分辨率相等？Y確定電阻值分辨率及A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值圖4.2測(cè)溫電路流程圖開始初始化函數(shù)開始初始化函數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將轉(zhuǎn)換后的電壓轉(zhuǎn)換為溫度返回圖4.3溫度轉(zhuǎn)換流程圖開始系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化調(diào)用時(shí)間、溫度子程序調(diào)用顯示子程序調(diào)用掃描按鍵程序圖4.4LED顯示流程圖開始將時(shí)間、溫度數(shù)開始將時(shí)間、溫度數(shù)據(jù)寫入到數(shù)碼管讀取時(shí)間、溫度值顯示時(shí)間、溫度值返回圖4.5主函數(shù)流程圖五、總結(jié)本設(shè)計(jì)中，是以溫度采集及檢測(cè)為總目標(biāo)，以AT89S52單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，輔助設(shè)計(jì)有溫度采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、4個(gè)LED數(shù)碼管靜態(tài)串行顯示器等。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了許多問題，如設(shè)計(jì)初始階段目的不明，思緒混亂，經(jīng)過認(rèn)真思考和查閱資料，才使自己思路明確，抓住重點(diǎn)，系統(tǒng)有序的完成了設(shè)計(jì)。溫度檢測(cè)是工業(yè)過程控制中一個(gè)重要參數(shù)，了解到溫度檢測(cè)的重要性，使自己在設(shè)計(jì)過程中，更加有興趣和動(dòng)力，在軟件設(shè)計(jì)方面，遇到了一些實(shí)際問題，不過，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下都能一一解決，使自己學(xué)到了許多新的知識(shí)。從本設(shè)計(jì)的資料收集和方案論證到方案設(shè)計(jì)、修改和最后的完成，得到了老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助，特別是老師平時(shí)的指導(dǎo)工作，才使本設(shè)計(jì)順利完成。在此表示衷心感謝！單片機(jī)開發(fā)過程是一個(gè)非常嚴(yán)謹(jǐn)，復(fù)雜，科學(xué)，周密和細(xì)致，及技術(shù)性和綜合性都相當(dāng)高的過程，它要求你必須具備相當(dāng)扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和理論知識(shí)，較強(qiáng)的實(shí)踐專業(yè)操作技能。能以細(xì)致和科學(xué)的頭腦去考察、分析和解決問題。同時(shí)在設(shè)計(jì)中必須要有足夠的耐心，持之以恒的毅力，堅(jiān)強(qiáng)的意志以及實(shí)是求是，一絲不茍的精神，才能開發(fā)出理想的設(shè)計(jì)出來。單片機(jī)的知識(shí)以前也接觸過一些，但對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)還是第一次接觸，因此不免有些許的生疏。今后，我會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)更多的關(guān)于單片機(jī)系列的知識(shí)，并應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中。參考文獻(xiàn)[1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996，274-279[2]沙占友，王彥朋，孟志永.單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，2003，135-137，222-226[3]童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京高等教育出社，2001，312-330，387-391，408-411，446-451[4]黃繼昌，張海貴，郭繼忠.實(shí)用單元電路及其應(yīng)用[M].人民郵電出社，2002[5]謝宜仁.單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問答[M].人民郵電出版社，2003[6]張福學(xué).傳感器應(yīng)用及其電路精選[M]．北京：北京電子工業(yè)出版社，1991[7]余載泉，李玉和.PROTEL實(shí)戰(zhàn)演練[J].2000，7-115-08613-3[8]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994附一：總電路圖附二：源程序;************************************************************;name:ADC0809的應(yīng)用;功能:溫度檢測(cè);p0口接0809的數(shù)字量輸出口;p1口接數(shù)碼管段輸出口;p2按鍵接口;************************************************************HIGNDATA20H ;存放溫度上限LOWDATA21H ;存放溫度下限vstr DATA 22H ;存放標(biāo)準(zhǔn)位，0時(shí)設(shè)置上限A_BITDATA30HB_BITDATA31HC_BITDATA32HD_BITDATA33HSTART BIT p2.7 ;p3.0接0809的開始選通端口，輸出允許控制端EOC BIT p3.2 ;外部中斷0，當(dāng)0809數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成觸發(fā);程序開始 org 0000h ORG0003H LJMPINT0 ajmp mainmain:nop lcall proinitloop: setb start ;啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 nop clr start MOV A,30H CJNZ A,20H,BAOJING ;超過上限 CJNZ A,21H,BAOJING ;低于下限 lcall display ;處理后顯示 LCALL KEY ;調(diào)用鍵盤函數(shù) ajmp main;初始化子程序proinit: mov 20h,#20 mov 21h,#00 mov 22h,#00 mov 30h,#00 mov 31h,#00 mov 32h,#00 mov 33h,#00 ret;送顯前的數(shù)值轉(zhuǎn)換程序dat_cov: setb start ;打開輸出允許控制端 mov a,p0 nop nop clr startmov b,#51div ab ;除以51即是乘以5除以255 mov 30h,a ;30H中是整數(shù)部分 mov a,b mov b,#5 div ab mov 31h,a mov a,b mov b,#2 mul ab mov 32h,a ret;=================================； 鍵盤程序; SB1為功能鍵; SB2設(shè)置數(shù)據(jù)+; SB3設(shè)置數(shù)據(jù)-;=================================KEY: JNBP2.0,KEY1 JBP2.0,$ ;按鍵松開取鍵值 MOVA,22H ;有功能鍵按下 INCA CJNZA,#2,EXIT MOV22H,AKEY1: JNBP2.1,KEY2 JBP2.1,$ ;等待按鍵彈起 CJNE23H,#0,XIAXIAN MOVA,20H ;設(shè)置上限加 INCA MOV20H,A XIAXIAN: MOVA,21H ;設(shè)置下限加 INCA MOV21H,A KEY2: JNBP2.1,EXIT JBP2.1,$ ;等待按鍵彈起 CJNE23H,#0,XIAXIAN0 MOVA,20H ;設(shè)置上限加 DECA MOV20H,A XIAXIAN: MOVA,21H ;設(shè)置下限加 DECA MOV21H,AEXIT: MOV22H,#00 RET;=================================；中斷程序;=================================INT0: lcall dat_cov ;數(shù)據(jù)處理 CLRF0 RET;=================================；報(bào)警函數(shù);=================================BAOJING: SETBP2.4 ;光報(bào)警 SETBP2.5 ;聲報(bào)警 LCALLDELAY CLRP2.4 CLRP2.5 RET;=================================;數(shù)碼管顯示部分;入口參數(shù)：A,B,C;使用資源：DPTR,P3,P1,R7;=================================DISPLAY:NOP;第一位顯示