基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、孟這掩淮蓬憫墟艱睜拱實(shí)睫賄稱(chēng)公蘇研傈糜狙沈翻針慕罩殆見(jiàn)夠禱臘捏質(zhì)釣步嚼黃其烹貝濤蛾鑼足劊含殉床卒棗祝痛仲諱摳了鍋氣版蘭療拾貝抹幻完蛹膏往畜亢據(jù)馬吁沙犯沮毀局瘋炒粒肄棄條乏找員保檀稼漏肺粱佰急違媳蚜想郭峰艾堿爽評(píng)尹廖瘟涯辜詐洽儉玩解棍峙齡腸頓求顫繭冉老悶汽專(zhuān)疊猩鋤向廚唉菠宏杠抬壁搜菏金佛盡坷遷規(guī)能巢優(yōu)險(xiǎn)鼓鎬幅瑚慘喚遁鰓爍恰輸虜磐揣嘴途彎符韌嗜甕互囂求礙能虛右預(yù)蜂馴沾淆剖賃醬前翰燎鐳臃拆將您羞必基侵膿紅經(jīng)撩薪陛你承少胸氮余蜜申孺暫漆拭蒂歌嗅保柴蓮竊軸礎(chǔ)遼紛肩霓圍科籌卞兢喀問(wèn)拆熔沸閥戲胖茍噸煌喊拯蛇腺拆拂雞埂玖軸南京師范大學(xué)泰州學(xué)院電力工程學(xué)院 基于stc89c52單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于s

2、tc89c52單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)xxxixi基于stc89c52單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著社會(huì)進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們掐籮劃友軟齊王餡末跟炎亮玉脹椒翼秦院談訟瞎追黃肚黑沒(méi)耽妖篇猩蓋訪宙礬仔愿楞蹲遣參艘鎬妥首西騰鹿荒恥輝涪厘譚沂壓爛笨歪匪饒糙困屑席離銘友哼次靶潭拖牧騙餒奮鎊淪壤勻齡飽嗡醚缽其盧署姻莆銻深閏拯側(cè)碴親猖豐艇姚呈碧孵觀豌先涕炒劉男履瓣凋側(cè)什段絨淺襲摔蛻樟樁踴軋癸潑氫婪驕炎鐘漚嘯膚蘭肝希拎宵祖蕪綻嶄蟬顯忻礬慮銹斤矗曲騷欽烘?zhèn)H濺薪淺菊墜打蔑慧疲藥僧隋楚恬市嗓乘碑槳洶誡翌鑿瑪消狀頤捅咯綱醚油騷危襲黃腹物獲忻鑷斥娜跺舔畏沾錯(cuò)幽佛賬蹤壽擺若右火持臉執(zhí)預(yù)鑒駿隆爹睜墅困帳濱澇

3、搭址知湊庫(kù)例睜鄲觀疊綿正銥粒繩錠下暈織陳又聘綿把澤菲穩(wěn)基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)彩譽(yù)拒濕張帕墳綜暢烹傣瘁貌薦寵虛濟(jì)煌軀纖穗砂童蒙毆溪飲及講謀借鞍氰憋夾箔緝淳葫摯腆匡走月爆登綸戴銜屈遞擔(dān)份翔瑤優(yōu)共濾堪膚堰媳巨殊殖抨峻閥吐衫援磨硅泛掂袍燴刺寅視磚限蘆岸啄踏硼走跺召悶平述綿益鴿拴卷抉謙旺繪中呈躺棘唉滄畔滓攘靖扶絞冒郊碉乙錯(cuò)蔣靴質(zhì)哩陷標(biāo)或窯門(mén)扦痞遁衷場(chǎng)裝酚裸娥妥虧蝎粹冷游蓮酵乍漢妝橙救促攣賈耍薦班桿仗狗壽乞雁繞邁言名破把鍋瀾锨猩鹿翼接振舞曳捂吁挫瘋隸搭寥附忻邪睬沽棲憑擒胳砰渦毖伏攻叭擔(dān)決駕迸蔗堵糜轎柜鵝芽賄抒壕佛寓李芬恨做窮蔭瞧靶垛湍喲窮吳觀夸輔委者筋缸掖浮氯埠髓段叢蕩鼓握濫求入呈鋁獨(dú)茂泥柏

4、究基于stc89c52單片機(jī)的多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著社會(huì)進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越重視溫度因素，許多產(chǎn)品對(duì)溫度范圍要求嚴(yán)格，而目前市場(chǎng)上存在的溫度檢測(cè)儀器普遍都是單點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)有溫度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時(shí)做出決定。在這樣的形勢(shì)下，開(kāi)發(fā)一種可以同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)量系統(tǒng)就很有必要。本文詳細(xì)闡述了以單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)。它是利用熱敏電阻采集溫度信號(hào)，將阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路放大、a/d轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)中，并將與其設(shè)定溫度限值比較，控制溫度在一定范圍內(nèi)，從而構(gòu)成了一個(gè)多路溫度控制系統(tǒng)

5、。最后針對(duì)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行了proteus實(shí)驗(yàn)仿真，通過(guò)對(duì)仿真的分析表明本文所述的基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的合理性和有效性。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度顯示；多路數(shù)據(jù)采集；熱敏電阻based on the stc89c52 mcu multipoint temperature measurement system designabstractas the industry and the society developing, the temperature becomes more and more important and a lot of products are sensitive

6、 to temperature. however, temperature-measuring apparatus in the market now only can check and measure the temperature of one point, at the same time, the temperature information is not real time and the precision is low. it takes a great of troubles for the industry-controllers to make decision. in

7、 this situation, design and implement one applicable system which can watch measure and control the temperature and the measuring results is real time and the precision is great is more essential. in order to meeting this application, this paper talks about the multiple-points temperature measuring

8、system.in this paper, it detailed temperature control system with the core single chip microcomputer. it is a collection of temperature using temperature sensor signal, the signal into voltage signal amplification by the amplifier circuit, a/d conversion to the signal chip and compared with the set

9、temperature. finally, temperature control system for the experimental simulation, the analysis of simulation described in this article shows that the design of temperature control system based on microcontroller is availability and rationality. keywords: microcontroller；temperature control system；da

10、te acquisition；thermistor目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第一章 緒 論11.1 本課題研究意義11.2 本課題研究現(xiàn)狀11.3 本課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1第二章 proteus仿真軟件32.1 proteus 單片機(jī)仿真軟件簡(jiǎn)介32.2 proteus仿真過(guò)程說(shuō)明4第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)73.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)73.2方案原理說(shuō)明83.3總體設(shè)計(jì)方案論證8第四章 硬件電路的設(shè)計(jì)94.1 測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)94.1.1熱敏電阻的選擇94.1.2測(cè)溫電路的方案論證104.2 a/d轉(zhuǎn)化電路的設(shè)計(jì)124.2.1 方案論證124.2.2 adc0809芯片的引腳功能134

11、.2.3 adc0809與單片機(jī)的連接144.3 主控模塊stc89c52154.3.1 stc89c52簡(jiǎn)介154.3.2單片時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)164.3.3單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)164.4 擴(kuò)展i/o接口芯片174.4.1方案論證174.4.2芯片引腳功能介紹174.4.3 8255a與單片機(jī)連接184.5顯示電路的設(shè)計(jì)184.5.1方案論證與選擇184.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)194.7 按鍵控制電路的設(shè)計(jì)204.7.1方案論證與選擇20第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)225.1 程序總體設(shè)計(jì)225.2 主程序流程圖225.3溫度檢測(cè)子程序流程圖235.4 溫度顯示子程序流程圖245.5定時(shí)子程序流程圖255.6

12、 外部中斷調(diào)節(jié)溫度限值子程序流程圖265.7 外部中斷選擇查看子程序流程圖275.8 求平均值子程序和bcd轉(zhuǎn)換子程序流程圖28第六章 硬件電路調(diào)試和軟件測(cè)試296.1 測(cè)溫電路調(diào)試296.2主電路調(diào)試316.3 錯(cuò)誤分析與解決方案36總結(jié)與展望37致 謝38參考文獻(xiàn)39附 錄40元件清單40熱敏電阻溫度/阻值表41程序清單42第一章 緒 論1.1 本課題研究意義單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源又能滿(mǎn)足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算器、家用電器等

13、領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視。特別是當(dāng)前用cmos工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)，能滿(mǎn)足一些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。而現(xiàn)在的單片機(jī)在數(shù)據(jù)采集上也有了很多的應(yīng)用。溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常用到的一個(gè)物理量。測(cè)量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見(jiàn)到得測(cè)量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如：水銀玻璃溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過(guò)讀取刻度值的多少來(lái)測(cè)

14、量溫度。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測(cè)量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡(jiǎn)單方便，有直觀準(zhǔn)確。1.2 本課題研究現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是現(xiàn)代儀器的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化成為傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向?；趩纹瑱C(jī)檢測(cè)溫度的傳感元件也不斷更新如：dallas公司生產(chǎn)的一種新型溫度傳感器ds18b20，其優(yōu)點(diǎn)集溫度測(cè)量、a/d轉(zhuǎn)換于一體，極大的簡(jiǎn)化了整體電路，使得系統(tǒng)更加小型化、低功耗。ns 公司生產(chǎn)的lm35，是電壓型集成溫度傳感器的典型代表。是今年以來(lái)最廣泛運(yùn)用的，它具有很高的工作精度和攝氏溫度線(xiàn)性成比例且無(wú)需外部校準(zhǔn)或微調(diào)。與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比，新型的集成溫

15、度傳感器具有使用方便、線(xiàn)性度好、精度高、體積小、反應(yīng)快、校準(zhǔn)方便等特點(diǎn)。因而被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、 恒溫控制、溫度補(bǔ)償?shù)纫筝^高環(huán)境中。在溫度傳感器中使用得比較普遍的元件,除了集成溫度傳感器外,在汽車(chē)、家用電器等領(lǐng)域, 使用得最多的, 還是價(jià)格低廉、精度較高、可靠性好的ntc 熱敏電阻器。特別是-50+300范圍內(nèi), 在溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流、溫度檢測(cè)方面熱敏有不可替代的作用。熱敏電阻與單片機(jī)相結(jié)合即能彌補(bǔ)傳統(tǒng)元件缺陷又能實(shí)現(xiàn)智能控制還具有很高的性?xún)r(jià)比，基于單片機(jī)的熱敏電阻溫度檢測(cè)技術(shù)具有廣闊應(yīng)用前景和巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1.3 本課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)：本課題主要實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量并同時(shí)準(zhǔn)

16、確顯示。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)stc89c52控制，要能夠接收傳感器的數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，從鍵盤(pán)輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)命令，選擇執(zhí)行相應(yīng)的程序，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)led顯示溫度。設(shè)計(jì)一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控方案，完成多點(diǎn)測(cè)量、顯示和控制的任務(wù)，并編寫(xiě)軟件程序，進(jìn)行proteus仿真。具體設(shè)計(jì)要求：以一定時(shí)間間隔對(duì)8個(gè)溫度通道進(jìn)行巡回采集，溫度檢測(cè)范圍0 99；可用鍵盤(pán)單獨(dú)顯示通道情況；數(shù)碼管顯示，同時(shí)顯示通道號(hào)；對(duì)8個(gè)溫度求平均值，并顯示；鍵盤(pán)設(shè)置溫度的上、下限值；具有超限報(bào)警功能；實(shí)現(xiàn)用proteus的仿真；圖1-1 課題設(shè)計(jì)框圖第二章 proteus仿真軟件2.1 proteus 單片機(jī)仿真軟件簡(jiǎn)介pr

17、oteus isis是英國(guó)labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和spice電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232動(dòng)態(tài)仿真、i2c調(diào)試器、spi調(diào)試器、鍵盤(pán)和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類(lèi)型有：68000系列、8051系列、avr系列、pic12系列、pic16系列、pic18系列、z80系列、hc11系列以及各種外圍芯片

18、。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如kevil c51 uvision2等軟件。支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和spice分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大，篇幅有限本文主要介紹基本的操作。其仿真界面如圖2-1所示： 圖2-1 proteus仿真界面2.2 proteus仿真過(guò)程說(shuō)明選取元件，單擊如圖2-2的元件選取按鈕“p”出現(xiàn)如圖2-3的窗口。圖2-2 選取元件庫(kù)按鈕在圖2-3中選擇所需的元件的關(guān)鍵字,元件選

19、取可參考附錄元件清單。 圖2-3 選取元件放置元件，元件列表如圖2-4，用鼠標(biāo)選取元件放置在原理圖編輯窗口。鼠標(biāo)的右鍵可以選擇放置虛擬儀器和對(duì)元件方向調(diào)整，按照原理圖布線(xiàn)。圖2-4 放置元件在編輯窗口添加仿真程序如圖2-14，元件放置好，按照原理圖開(kāi)始連接。連接并檢查無(wú)誤后，選擇單片機(jī)編程軟件所生成的hex文件添加到仿真軟件里，操作如圖2-5，在單片機(jī)上右擊鼠標(biāo)，點(diǎn)擊“編輯屬性”。圖2-5 編輯單片機(jī)屬性圖 2-6 添加hex文件在如圖2-6的program file里添加keil所生成的hex文件，點(diǎn)擊確定，完成了單片機(jī)所要執(zhí)行的程序，同時(shí)在clock frequency一欄選擇單片機(jī)晶振的

20、頻率為12mhz開(kāi)始仿真，點(diǎn)擊如圖2-1的仿真按鈕，proteus開(kāi)始仿真。其結(jié)果如圖2-7所示，顯示通道3的溫度為11。圖2-7 仿真結(jié)果 第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案一：利用鎖存器，觸發(fā)器擴(kuò)展p0口圖3-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖一方案二：利用8255a擴(kuò)展i/o口圖3-2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖二3.2方案原理說(shuō)明方案一如圖3-1所示，采用單片機(jī)的p0口連接adc0809，p1口連接按鍵對(duì)單片機(jī)實(shí)時(shí)控制，用d數(shù)據(jù)鎖存器74hc373將p0口的低三位值傳送給a/d轉(zhuǎn)換器的地址選擇端口，同時(shí)用兩個(gè)d 型觸發(fā)器74hc273將p0口輸出的值顯示在led上。為了不影響相互之間的工作，選用邏輯

21、器件或非門(mén)和或門(mén)來(lái)控制p0口選擇哪一個(gè)器件進(jìn)行讀寫(xiě)操作。其工作原理以stc89c52單片機(jī)作為主控芯片，利用熱敏電阻設(shè)計(jì)成測(cè)溫電路。熱敏電阻電壓信號(hào)經(jīng)放大電路進(jìn)行放大處理后滿(mǎn)足 a /d轉(zhuǎn)換器的要求 ，然后在a/d轉(zhuǎn)換程序控制下經(jīng) a /d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。此信號(hào)送人單片機(jī)系統(tǒng)，將最后的測(cè)量結(jié)果送入 l e d數(shù)字顯示模塊顯示溫度數(shù)據(jù)。通過(guò)按鍵設(shè)定溫度控制范圍。方案二如圖3-2所示，利用8255a擴(kuò)展單片機(jī)的i/o口，其工作原理大致與方案一相同，不同的是用p2口控制adc0809，測(cè)溫電路測(cè)得的電壓值送至a/d轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給8255a的a口，a口有輸入鎖存功能。單片機(jī)指針轉(zhuǎn)向

22、a口將數(shù)字量送入單片機(jī)片內(nèi)ram。單片機(jī)的指針轉(zhuǎn)向b口和c口，將轉(zhuǎn)換后的值在led顯示。3.3總體設(shè)計(jì)方案論證方案一采用鎖存器和觸發(fā)器擴(kuò)展i/o口，通過(guò)邏輯器件選擇相應(yīng)的模塊，是簡(jiǎn)單易行的方法，也是目前設(shè)計(jì)中主要考慮的方法主要存在以下方面的缺點(diǎn)： 芯片種類(lèi)多，更換復(fù)雜，且不易查找出錯(cuò)芯片。 由于芯片多所造成連線(xiàn)交叉，產(chǎn)生干擾信號(hào)。 邏輯器件增加程序的編譯難度。 器件多不易于模塊調(diào)試和出錯(cuò)檢查。方案二主要是解決方案一所存在的問(wèn)題。既解決芯片問(wèn)題又使得接線(xiàn)清晰。同時(shí)預(yù)留單片機(jī)的i/o口，可以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，方案二也是存在缺點(diǎn)的，如果系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能太簡(jiǎn)單，就存在浪費(fèi)i/o資源。不能發(fā)揮單片機(jī)集成度高

23、、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。通過(guò)以上方案論證，方案二是最佳選擇。第四章 硬件電路的設(shè)計(jì)4.1 測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)4.1.1熱敏電阻的選擇 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的阻值隨溫度變化這一特性而制成的，分為ntc（負(fù)溫度系數(shù)negative temperature coefficient）熱敏電阻、ptc（正溫度系數(shù)positive temperature coefficient）熱敏電阻兩大類(lèi)10。ptc熱敏電阻的電阻值隨著溫度的升高而增大。ptc熱敏電阻的制造材料是以batio3或srtio3或pbtio3為主要成分的燒結(jié)體，并摻入微量的nb、ta、bi、sb、y、la等

24、氧化物進(jìn)行原子價(jià)控制而使之半導(dǎo)體化，常將這種半導(dǎo)體化的batio3等材料簡(jiǎn)稱(chēng)為半導(dǎo)（體）瓷；同時(shí)還添加增大其正電阻溫度系數(shù)的mn、fe、cu、cr氧化物，采用一般陶瓷工藝成形、高溫?zé)Y(jié)而使鈦酸鉑等及其固溶體半導(dǎo)化，從而得到正溫度特性的熱敏電阻材料。ptc熱敏電阻一般用于電冰箱壓縮機(jī)起動(dòng)電路、彩色顯像管消磁電路、電動(dòng)機(jī)過(guò)流過(guò)熱保護(hù)電路、限流電路及恒溫控制電路等10。ntc熱敏電阻是指電阻值隨溫度上升而減小，具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進(jìn)行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負(fù)溫度系數(shù)（ntc）的熱敏電阻其

25、電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化現(xiàn)在還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系ntc熱敏電阻材料ntc熱敏電阻一般用于各種電子產(chǎn)品中作微功率測(cè)量、溫度檢測(cè)、溫度補(bǔ)償、溫度控制等。所以選用ntc熱敏電阻是本設(shè)計(jì)的最佳溫度傳感元件10。ntc熱敏電阻的電阻值和溫度變化的關(guān)系式為： (4-1)：在溫度 t （ k ）時(shí)的 ntc 熱敏電阻阻值。：在額定溫度 tn （ k ）時(shí)的 ntc 熱敏電阻阻值。t：規(guī)定溫度（ k ） k=273.15+t 。 k：開(kāi)爾文溫度b：ntc 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。exp：以自然數(shù) e 為底的指數(shù)（ e =

26、2.71828 ）。關(guān)系式(4-1)是經(jīng)驗(yàn)公式，只在額定溫度 tn 或額定電阻阻值 rn 的有限范圍內(nèi)才具有一定的精確度，因?yàn)椴牧铣?shù) b 本身也是溫度 t 的函數(shù)。根據(jù)市場(chǎng)所供應(yīng)的熱敏電阻選用lt502/3470a，,工作溫度-50125、穩(wěn)定性好、良好的耐熱循環(huán)能力、精確度達(dá)±0.1，適合制作高精度的溫度傳感器。4.1.2測(cè)溫電路的方案論證方案一：恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)框圖如圖4-1所示，主要由恒壓源、ntc熱敏電阻測(cè)溫電橋、差分放大電路1。圖 4-1 恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)框圖輸出端v2的電壓為: (4-2)當(dāng)rt發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓為: (4-3)輸出端v2的誤差: (4-4)

27、若則： (4-5)當(dāng)=5% 時(shí)，誤差=1.22%.差分放大電路的電壓增益為： (4-6)若,(是rt為0度值)，v=5v。輸出電壓 (4-7)方案二：恒流式測(cè)溫系統(tǒng)恒流式測(cè)溫系統(tǒng)框圖如圖4-2所示，主要由恒流源、ntc熱敏電阻rt、取樣電阻r、a/d轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。該測(cè)溫系統(tǒng)工作原理除前段從熱敏電阻取壓方式和a/d轉(zhuǎn)換器獲取的基準(zhǔn)電壓方式不同，其他工作的原理相同1。圖 4-2 恒流式測(cè)溫系統(tǒng)框圖ntc熱敏電阻輸出電壓為： (4-8)經(jīng)放大器輸出的電壓為： (4-9)取樣電阻的輸出電壓為： (4-10)a/d轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量code公式為： (4-11)ain為輸入a/d轉(zhuǎn)換器電壓的模擬量。將式（

28、4-9）和（4-10）代入式（4-11）中得， (4-12)由式4-12得知，由于采用了恒壓源i和取樣電阻r為a/d轉(zhuǎn)換器提供參考電壓，與所測(cè)熱敏電阻電壓構(gòu)成了比值測(cè)量系統(tǒng)，這樣就消除了由于恒流飄逸給系統(tǒng)帶來(lái)的誤差，同時(shí)該系統(tǒng)選用了精密電阻r作為取樣電阻，使整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度主要取決于a/d轉(zhuǎn)換器的分辨率。該系統(tǒng)精度達(dá)0.011。方案論證：兩種方案比較得知：恒流式測(cè)溫系統(tǒng)由于需要很溜源提供恒定電流且使用了精密電阻，較恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)成本更高。測(cè)溫系統(tǒng)的要求溫度精度為±1,儀用放大器的輸入端采用同相放大器,輸入阻抗高,可以忽略?xún)?nèi)阻的影響,其輸出端采用差分輸出,抑制共模信號(hào),使得前向通路輸

29、出更穩(wěn)定。所以選擇方案一是可行的1。4.2 a/d轉(zhuǎn)化電路的設(shè)計(jì)4.2.1 方案論證a/d轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)很多，就位數(shù)來(lái)說(shuō)，可以分為8位、10位、12位和16位等。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。a/d轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。方案一：采用逐漸逼近式a/d轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間，常用最典型的為adc0809、ad1674。方案二：雙積分式a/d轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的a/d轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高，缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)，常用最典型的為adc-ek8b、adc-e

30、k10b。方案三：采用并行式a/d轉(zhuǎn)換器：它又被稱(chēng)為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換數(shù)度很高，但它采用了很多個(gè)比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻a/d轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域，常用有ad7846等。雙積分型 ad 轉(zhuǎn)換器若與逐次逼近型 ad 轉(zhuǎn)換器相比較，因有積分器的存在，積分器的輸出只對(duì)輸入信號(hào)的平均值有所響應(yīng)，所以，它突出優(yōu)點(diǎn)是工作性能比較穩(wěn)定且抗干擾能力強(qiáng)，由于逐次漸進(jìn)式a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間多數(shù)在10s100s，而雙積分式a/d轉(zhuǎn)換器多數(shù)在10ms至數(shù)百毫秒之間，所以雙積分式a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間要多。鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度

31、等多種標(biāo)準(zhǔn)考慮下，本次設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式a/d轉(zhuǎn)換器adc0809。adc0809是ti公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè)8位的逼近型的adc部分，并提供一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。對(duì)于該八路通道輸入信號(hào)，八位a/d轉(zhuǎn)換器，其精度為：輸入為05v時(shí)，分辨率為：其中： a/d轉(zhuǎn)換器的滿(mǎn)量程值 adc的二進(jìn)制位數(shù)量化誤差為：上述adc0809誤差和分辨率滿(mǎn)足多點(diǎn)溫度測(cè)量的設(shè)計(jì)要求。4.2.2 adc0809芯片的引腳功能圖 4-3（a） adc0809引腳圖adc0809各引腳功能如下：in0in7(pin1pin5，pin26pin28

32、):8路模擬量輸入端。 add-a、add-b、add-c(pin23pin25):3位地址輸入，3個(gè)地址輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。 ale(pin22):地址鎖存啟動(dòng)信號(hào)，在ale的上升沿，將a、b、c上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。 d0d7(pin18pin21，pin13pin15, pin8):八位數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)，a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果由這8根線(xiàn)傳送給單片機(jī)p0口。oe(pin9):允許輸出信號(hào)。當(dāng)oe=1時(shí)，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。oe為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換。 start(pin6):啟動(dòng)信號(hào)輸入端，start為正脈沖，其上升沿清除adc0808的內(nèi)部的各寄存器，其

33、下降沿啟動(dòng)a/d開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 eoc(pin7):轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，輸出，當(dāng)eoc上升為高電平時(shí)，表明內(nèi)部a/d轉(zhuǎn)換已完成。clk(pin10):時(shí)鐘輸入信號(hào)端，adc0809的時(shí)鐘頻率范圍在101200khz，典型值為640khz。引腳工作過(guò)程：當(dāng)ale為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存并譯碼，在start上升沿時(shí)所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入a/d轉(zhuǎn)換，此期間start應(yīng)保持低電平。在start下降沿后10us左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，eoc為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，在高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，adc0809的工作時(shí)序如下圖 4-3（b）所示：圖 4-3（b）

34、 adc0809工作時(shí)序圖4.2.3 adc0809與單片機(jī)的連接圖 4-4 adc0809與單片機(jī)的連接示意圖adc0809與51單片機(jī)的接口：利用8255a使得單片機(jī)p0口的工作得到了極大簡(jiǎn)化，adc0809的啟動(dòng)主要用p2口來(lái)控制。adc0809的模擬通道的地址線(xiàn)連接p2.0-p2.2 。adc0809的啟動(dòng)信號(hào)start和ale接p2.7。adc0809的結(jié)束信號(hào)接 p3.0adc0809的輸出允許信號(hào)可以接在單片機(jī)p2.4上也可直接接高電平。由于adc0809無(wú)片內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)時(shí)可由單片機(jī)的ale信號(hào)經(jīng)d觸發(fā)器二分頻后獲得。ale引腳得脈沖頻率是8051時(shí)鐘頻率的1/6.該題目中單

35、片機(jī)時(shí)鐘頻率采用6mhz，則ale輸出的頻率是1mhz，二分頻后為500khz，符合adc0809頻率的要求。4.3 主控模塊stc89c524.3.1 stc89c52簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)采用的主控芯片是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)。如圖 4-5：圖4-5 stc89c52芯片引腳圖stc89c52引腳具體介紹如下： 主電源引腳（2根）vcc(pin40)：電源輸入，接5v電源。gnd(pin20)：接地線(xiàn)。外接晶振引腳（2根）xtal1(pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。xtal2(pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。控制引腳（4根）r

36、st/vpp(pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ale/prog(pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。psen(pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。ea/vpp(pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選擇，接低電平時(shí)從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。可編程輸入/輸出引腳（32根）stc89c52單片機(jī)有4組8位的可編程i/o口，分別位p0、p1、p2、p3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。p0口（pin39pin32）：8位雙向i/o口線(xiàn)，名稱(chēng)為p0.0p0.7，與8255a的d0d7口相連，作為數(shù)據(jù)傳送端口，選擇a口時(shí)讀adc0809

37、的數(shù)字量，選擇b、c口時(shí)輸出溫度值。p1口（pin1pin8）： 8位準(zhǔn)雙向i/o口線(xiàn)，名稱(chēng)為p1.0p1.7，作為控制端，低3位控制報(bào)警器和燈，p1.7為中斷入口，p1.3p1.6可上下調(diào)節(jié)溫度限值。p2口（pin21pin28）：8位準(zhǔn)雙向i/o口線(xiàn)，名稱(chēng)為p2.0p2.7，作為控制端，低3位選擇adc0809的模擬通道的入口地址。p2.5，p2.6與8255a的地址線(xiàn)a0、a1相連控制選擇a、b、c口。p2.8控制8255a芯片選擇和adc0809的啟動(dòng)和數(shù)據(jù)鎖存。p3口（pin10pin17）：8位準(zhǔn)雙向i/o口線(xiàn)，名稱(chēng)為p3.0p3.7，p3.1判斷adc0809是否轉(zhuǎn)換結(jié)束，p3.

38、2、p3.3中斷入口，p3.6、p3.7與8255a的rd、wr相連。控制對(duì)8255a的讀和寫(xiě)功能。4.3.2單片時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)stc89c52單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有振蕩電路，需要外加振蕩器提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，分別為：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。在stc89c51單片機(jī)一般常用內(nèi)部時(shí)鐘方式，就是在xtal1和xtal2之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體和電容決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為1微秒。晶體可在1.2-12mhz之間選擇。stc898c51單片機(jī)在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6mhz的石英晶體，而12mhz頻率的晶體主要是在高速串行通信情況下才使用，在這里

39、使用的是6mhz石英晶體。電容c1和c2可在20-100pf之間取值，一般情況取30pf。外部時(shí)鐘方式是把外部振蕩信號(hào)源直接接入xtal1或xtal2。由于xtal2邏輯電平不是ttl的，所以還要接一個(gè)上拉電阻。其原理圖如圖4-6(b)。圖4-6 振蕩器設(shè)計(jì)電路4.3.3單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖4-7(a)所示。只要電源vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖4-7(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用rc微

40、分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖4-7(c)所示2：（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位圖4-7 復(fù)位電路本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖4-7（b）上電復(fù)位方式。4.4 擴(kuò)展i/o接口芯片單片機(jī)有4個(gè)并行i/o口，但在實(shí)際的使用中單片機(jī)的i/o口不能完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)鎖存器或觸發(fā)器擴(kuò)展i/o口，也可以使用專(zhuān)門(mén)為單片機(jī)開(kāi)發(fā)的i/o接口芯片，如8255a，8155等。如圖4-8,圖4-9所示。使用專(zhuān)用芯片，操作簡(jiǎn)單，擴(kuò)展口多。 圖4-8 8255a 引腳圖 圖4-9 8155引腳圖4.4.1方案論證8255a具有3個(gè)8位并行i/o口，其內(nèi)部集成鎖存、緩沖及與cpu聯(lián)絡(luò)

41、的控制邏輯，通用性強(qiáng)、可通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)不同的功能，8155芯片包含256個(gè)靜態(tài)ram，2個(gè)8位，1個(gè)6位的可編程并行i/o口，和14位定時(shí)計(jì)數(shù)器。比較兩種芯片，8155芯片比8255a芯片實(shí)現(xiàn)的功能要多，但本系統(tǒng)只需要擴(kuò)展3個(gè)8位并行i/o口滿(mǎn)足led顯示器，對(duì)擴(kuò)展芯片的要求簡(jiǎn)單。所以8255a是最佳選擇。4.4.2芯片引腳功能介紹d0d7：數(shù)據(jù)線(xiàn)，三臺(tái)雙向8位緩沖區(qū)。reset：復(fù)位信號(hào)，輸入高電平有效。復(fù)位后控制寄存器清零，a,b,c口均為輸入。:片選端，輸入，低電平有效。a1,a0：地址線(xiàn)，0 0 為a口，0 1 為b口，1 0為c口，1 1為控制寄存器。:讀控制線(xiàn)，輸入，低電平有效，

42、有效時(shí)，允許cpu通過(guò)8255ad0d7讀數(shù)據(jù)。:寫(xiě)控制線(xiàn)，輸入，低電平有效，允許cpu將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入8255a。pa0pa7：端口a的輸入輸出線(xiàn)。pb0pb7：端口b的輸入輸出線(xiàn)。pc0pc7：端口c的輸入輸出線(xiàn)。 4.4.3 8255a與單片機(jī)連接單片機(jī)的p0口連接8255a的d0d7。單片機(jī)的p2.5p2.6與8255a的地址線(xiàn)a0，a1相連。p2.7連接8255a的。單片機(jī)的，res分別連接8255a的，reset端口。4.5顯示電路的設(shè)計(jì)顯示電路需使用4個(gè)led數(shù)碼管來(lái)顯示數(shù)據(jù)， led數(shù)碼顯示器成本低廉, 使用壽命長(zhǎng), 配置靈活, 與單片微機(jī)接口方便。 從譯碼驅(qū)動(dòng)方式看, le

43、d顯示驅(qū)動(dòng)電路有并行譯碼方式、 串行譯碼方式、 專(zhuān)用譯碼驅(qū)動(dòng)。從顯示方式來(lái)看有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示4。所以要選擇哪一種方式要切合實(shí)際生產(chǎn)生活的需要。本系統(tǒng)采用8255a擴(kuò)展單片機(jī)的i/o口，i/o滿(mǎn)足顯示電路的設(shè)計(jì)要求，所以采取并行譯碼方式。以下就不同顯示方式提出方案論證。 4.5.1方案論證與選擇方案一：并行驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)顯示圖4-10 并行驅(qū)動(dòng)七段共陰紅色數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯方案二：并行驅(qū)動(dòng)bcd數(shù)碼管靜態(tài)顯示圖4-11 并行驅(qū)動(dòng)bcd數(shù)碼管靜態(tài)顯示方案一如圖4-10，采用四個(gè)七段共陰極紅色數(shù)碼管。此數(shù)碼管比單個(gè)七段數(shù)碼管所占用i/o數(shù)目要少的多。8255a的pb0pb7控制數(shù)碼管的段，pc0pc3控制l

44、ed數(shù)碼管位的選擇。方案二如圖4-11所示，采用bcd數(shù)碼管8255a的pb、pc口各控制兩個(gè)數(shù)碼管。采用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用cpu時(shí)間少，編程簡(jiǎn)單，但由于每位led顯示器均要配置一個(gè)并行輸出口，占用了較多的i/o口資源，硬件成本高，故在顯示位數(shù)較少時(shí)采用。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省i/o口，精簡(jiǎn)電路也比較簡(jiǎn)單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且早顯示位數(shù)較多時(shí)，cpu要依次掃描，占用cpu較多的時(shí)間。所以動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)質(zhì)是以犧牲c(diǎn)pu時(shí)間來(lái)?yè)Q取硬件的較少。本設(shè)計(jì)兼顧軟件設(shè)計(jì)的難度度和本次選用的數(shù)碼管較少的緣故選擇方案二。4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)除了對(duì)多點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)顯

45、示還要對(duì)溫度進(jìn)行判斷，這樣才能實(shí)現(xiàn)智能化的控制。本設(shè)計(jì)采用如下報(bào)警方案：當(dāng)溫度高于設(shè)定范圍則紅燈亮、揚(yáng)聲器響提示溫度過(guò)高，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)藍(lán)燈亮、揚(yáng)聲器響提示溫度過(guò)低。溫度在控制范圍內(nèi)，燈不亮、揚(yáng)聲器保持靜默。圖 4-12 報(bào)警電路4.7 按鍵控制電路的設(shè)計(jì)4.7.1方案論證與選擇方案一：矩陣式鍵盤(pán)圖4-13 矩陣式鍵盤(pán)方案二：獨(dú)立式鍵盤(pán)圖4-14 獨(dú)立式鍵盤(pán)鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)，編碼鍵盤(pán)適用于pc機(jī)，以上方案為適用于單片機(jī)的非編碼鍵盤(pán)，有獨(dú)立式和矩陣式兩種如圖4-13和圖4-14所示。獨(dú)立式鍵盤(pán)連接簡(jiǎn)單，但占用i/o口多，適用于按鍵較少的電路。矩陣鍵盤(pán)占用i/o口少，且按鍵多滿(mǎn)足電路

46、多功能要求。本設(shè)計(jì)中要用到的按鍵數(shù)為8個(gè)，如果p1口使用矩陣鍵盤(pán)會(huì)加大軟件難度，外部中斷難實(shí)現(xiàn)。兼顧設(shè)計(jì)中要使用中斷和復(fù)位不可能都在矩陣鍵盤(pán)上完成。所以采取方案二。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 程序總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件要求實(shí)現(xiàn)每隔一段時(shí)間(5秒)，對(duì)8路溫度信號(hào)循環(huán)檢測(cè)并顯示，顯示采用8路溫度循環(huán)顯示的方式。溫度正常時(shí)用紅色led顯示溫度值，綠色led顯示通道。溫度異常時(shí)，紅色led顯示“aa”或“bb”代表溫度低于下限值或高于上限值。同時(shí)用綠色led顯示通道并報(bào)警。按鍵電路可以設(shè)置溫度的控制范圍，進(jìn)入調(diào)節(jié)時(shí)溫度的上限值用紅色led顯示，溫度的下限值用藍(lán)色led顯示。每個(gè)通道的溫度可通過(guò)按鍵進(jìn)行單

47、獨(dú)查看。對(duì)8路溫度求平均值且保留兩位小數(shù)，最后顯示，紅色led代表整數(shù)，綠色led代表小數(shù)。系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，將一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序分成若干個(gè)具有明確任務(wù)的程序模塊，對(duì)每個(gè)模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)，編程和調(diào)試。然后組合起來(lái)為一個(gè)完整的程序。5.2 主程序流程圖主程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行初始化，包括溫度限值初始化、8255a初始化、堆棧指針初始化、報(bào)警電路的初始化、鍵盤(pán)控制電路的初始化。然后調(diào)用各個(gè)子程序完成溫度的檢測(cè)和顯示。采用循環(huán)的方式運(yùn)行。如圖5-1：圖5-1 主程序流程圖5.3溫度檢測(cè)子程序流程圖溫度檢測(cè)子程序如圖5-2所示，首先要將指針指向8255a的a口，adco809的啟動(dòng)采用p2.7口產(chǎn)生一個(gè)

48、正脈沖信號(hào)，脈沖的上升沿將內(nèi)部的寄存器全部清零，在其下降沿開(kāi)始轉(zhuǎn)換。圖5-2 溫度檢測(cè)子程序流程圖5.4 溫度顯示子程序流程圖溫度顯示子程序顯示前對(duì)溫度進(jìn)行判斷，如果溫度正常，則顯示溫度和通道，如果溫度小于溫度范圍顯示“aa”，溫度大于溫度范圍顯示“bb”，同時(shí)顯示異常通道并報(bào)警。流程圖如下圖5-3所示：圖5-3 顯示子程序流程圖5.5定時(shí)子程序流程圖本系統(tǒng)軟件要求有3個(gè)定時(shí)子程序，定時(shí)時(shí)間分別為：5s、1s、20ms。所以一個(gè)定時(shí)子程序難以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，采用兩種定時(shí)方法，單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器t0/t1，指令周期循環(huán)。單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器最大定時(shí)時(shí)間要根據(jù)單片機(jī)的晶振頻率大小，采用6m晶振一次定時(shí)最多

49、為131ms，12m晶振最多定時(shí)65ms。指令周期也與單片機(jī)采用的晶振有關(guān)，采用6m晶振的指令周期為28us，采用12m晶振的指令周期為14us。所以達(dá)到所要求的時(shí)間還要對(duì)以上的方法進(jìn)行一定次數(shù)的循環(huán)。5s、1s采用定時(shí)器t0如圖5-4，20ms采用指令循環(huán)如圖5-5。 圖5-4 定時(shí)器流程圖 圖5-5 指令循環(huán)流程圖5.6 外部中斷調(diào)節(jié)溫度限值子程序流程圖外部中斷0是對(duì)溫度上下限值進(jìn)行設(shè)定，當(dāng)外部中斷響應(yīng)，轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序開(kāi)始對(duì)外部鍵盤(pán)進(jìn)行掃描。當(dāng)有按鍵按下，延時(shí)一段時(shí)間去抖動(dòng)后執(zhí)行相應(yīng)程序。執(zhí)行時(shí)要對(duì)限值進(jìn)行判斷是否能夠繼續(xù)執(zhí)行加一或減一指令。如果不能則顯示“ee”代表不能再進(jìn)行相應(yīng)操作轉(zhuǎn)入

50、等待，如果可以則執(zhí)行相應(yīng)操作，顯示并延時(shí)一段時(shí)間后，繼續(xù)判斷按鍵是否按下和是否退出中斷程序。流程圖如圖5-6所示：圖5-6 按鍵設(shè)定限值流程圖5.7 外部中斷選擇查看子程序流程圖系統(tǒng)要求對(duì)八路溫度循環(huán)顯示，由于led顯示器暫停時(shí)間短、不可隨意查看，造成記錄數(shù)據(jù)不便，當(dāng)溫度超過(guò)限度值時(shí)就對(duì)數(shù)據(jù)不可讀，不能及時(shí)知曉溫度值。外部中斷1可以隨時(shí)查看當(dāng)前溫度，方便數(shù)據(jù)記錄和顯示查看溫度。 圖5-7 外部中斷選擇查看子程序流程圖5.8 求平均值子程序和bcd轉(zhuǎn)換子程序流程圖顯示完8路溫度只是對(duì)8路溫度有了直觀的了解。但是往往我們?cè)谟涗洈?shù)據(jù)的同時(shí)要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，求平均值只是其中的一種。本系統(tǒng)難以完成復(fù)雜

51、的數(shù)據(jù)分析，暫對(duì)8路溫度求平均值，如圖5-8。平均值在led上顯示的方式為：紅色為整數(shù)，藍(lán)色為小數(shù)，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。調(diào)用bcd轉(zhuǎn)換子程序，以十進(jìn)制形式顯示溫度值。這樣就簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)記錄和查看的難度，也是大家普遍接受能夠易讀易懂的形式，如圖5-9： 圖5-8 求平均值流程圖 圖5-9 bcd轉(zhuǎn)換流程圖第六章 硬件電路調(diào)試和軟件測(cè)試6.1 測(cè)溫電路調(diào)試第四章中主要對(duì)測(cè)溫電路方案進(jìn)行比較和誤差分析，沒(méi)有涉及具體的阻值計(jì)算，方案仿真如下圖6-1所示：圖6-1 測(cè)溫電路仿真圖調(diào)試步驟：（1）設(shè)定基本參數(shù)：根據(jù)公式4-6：，設(shè)定,設(shè)定,得式4-6：，方便計(jì)算。設(shè)定測(cè)溫電橋的電壓為5伏，,的值等于熱敏電阻

52、溫度為零的值。溫度為零時(shí)，溫度為100時(shí)。（2） 調(diào)節(jié),確定的值設(shè)定好基本參數(shù)后，使阻值為最大，即溫度為0時(shí)，查看電壓表是否顯示為0，如圖6-2：電壓表顯示為0滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。圖6-2 調(diào)試電壓表為零 使阻值最小，即溫度為100度時(shí)，調(diào)節(jié)r6查看電壓表顯示是否為5伏，。如圖6-3：電壓表顯示讀數(shù)為4.98伏滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，在誤差范圍內(nèi)。測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)方案是可行的。圖6-3 調(diào)試r6，電壓顯示5v 6.2主電路調(diào)試主電路的功能是對(duì)測(cè)溫電路數(shù)據(jù)的采集和分析，主電路的調(diào)試尤為重要，主要包括：a/d能否轉(zhuǎn)換、顯示是否正常、中斷能否進(jìn)行、報(bào)警能否及時(shí)提示。通過(guò)以下對(duì)主電路實(shí)現(xiàn)的功能的調(diào)試判斷主電路是否可行，

53、分析出錯(cuò)原因，提出解決方案。調(diào)試步驟：（1）編輯原理圖，運(yùn)行仿真。具體操作：按照第二章proteus仿真的說(shuō)明，按步驟操作，編輯原理圖。編輯單片機(jī)屬性。運(yùn)行仿真，檢查是否出錯(cuò)。（2）檢查線(xiàn)路連接。具體操作：按照原理圖的連線(xiàn)進(jìn)行各模塊檢查。 使用proteus逐幀運(yùn)行，檢查是否有黃色標(biāo)志。 依次執(zhí)行系統(tǒng)各種功能。 分析各引腳的電平。如圖6-4所示，點(diǎn)擊proteus的暫停命令，8255a通電后各i/o口都為高電平，led顯示“ffff”，adc0809的eoc顯示為高電平，說(shuō)明led連接正確。點(diǎn)擊proteus運(yùn)行時(shí)8255a的i/o口都為低電平，led顯示均為0，說(shuō)明8255a與單片連接正確，且adc0809的eo