多路溫度檢測系統(tǒng)的設計與研究

多路溫度檢測系統(tǒng)的設計與研究多路溫度檢測系統(tǒng)的設計與研究52/52多路溫度檢測系統(tǒng)的設計與研究多路溫度檢測系統(tǒng)的設計與研究1緒論溫度是一個很重要的物理參數(shù)，自然界中任何物理、化學過程都緊密地與溫度相聯(lián)系。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度檢測和控制都直接和安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)最、生產(chǎn)效率、節(jié)約能源等重大技術經(jīng)濟指標相聯(lián)系，因此在國民經(jīng)濟的各個領域中都受到普遍重視。溫度檢測類儀表作為溫度計量工具，也因此得到廣泛應用。隨著科學技術的發(fā)展，這類儀表的發(fā)展也日新月異。特別是隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，以單片機為主的嵌入式系統(tǒng)已廣泛應用于工業(yè)控制領域，形成了智能化的測量控制儀器，從而引起了儀器儀表結(jié)構(gòu)的根本性變革。1.1溫度檢測類儀表的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的機械式溫度檢測儀表在工礦企業(yè)中己經(jīng)有上百年的歷史了。一般均具有指示溫度的功能，由于測溫原理的不同，不同的儀表在報警、記錄、控制變送、遠傳等方面的性能差別很大。例如熱電阻溫度計，它的測溫范圍是-200℃～650℃，測量準確，可用于低溫或溫差測量，能夠指示報警、遠傳、控制變送，但維護工作量大并且不能記錄；光學溫度計測溫范圍是300℃～3200近年來由于微電子學的進步以及計算機應用的日益廣泛，智能化測量控制儀表己經(jīng)取得了巨大的進展。我國的單片機開發(fā)應用始于80年代。在這20年中單片機應用向縱深發(fā)展，技術日趨成熟。智能儀表在測量過程自動化，測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能的多樣化方面。都取得了巨大的進展。目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用單片機使之成為智能儀表的。從技術背景來說，硬件集成電路的不斷發(fā)展和創(chuàng)新也是一個重要因素。各種集成電路芯片都在朝超大規(guī)模、全CMOS化的方向發(fā)展，從而使用戶具有了更大選擇范圍。這類儀器能夠解決許多傳統(tǒng)儀器不能或不易解決的問題，同時還能簡化儀表電路，提高儀表的可靠性，降低儀表的成本以及加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度。智能化控制儀表的整個工作過程都是在軟件程序的控制下自動完成的。裝在儀表內(nèi)部EPROM中的監(jiān)控程序由許多程序模塊組成，每一個模塊完成一種特定的功能，例如實現(xiàn)某種算法、執(zhí)行某一中斷服務程序、接受并分析鍵盤輸入命令等。編制完善的監(jiān)控程序的某些功能模塊。能夠取代某些硬件電路的功能。這就為設計者擴展或改變儀表具體功能提供了方便。例如打印的內(nèi)容、格式，報警值的上、下限，報警的方式（如發(fā)光、發(fā)聲）等就完全可以通過改變具體的某一段程序來實現(xiàn)，同時又不會影響軟件中其它程序的功能。儀表在使用上更具有靈活性。智能化控制儀表在引入單片機之后，己經(jīng)降低了對某些硬件電路的要求，但是測試電路仍然占有很重要的位置。尤其是直接獲取被測信號的傳感器部分仍應給予充分的重視，有時提高整臺儀器性能的關鍵仍然在于測試電路尤其是傳感器的改進?，F(xiàn)在傳感器也正在受著微電子技術的影響，不斷發(fā)展變化。傳感器正朝著小型、固態(tài)、多功能和集成化的方向發(fā)展。有許多國家正致力于將微處理器與傳感器集成于一體，以構(gòu)成超小型、廉價的測量儀器的主體。與國內(nèi)己經(jīng)出現(xiàn)的各種各樣的智能化測量控制儀表相比，國際上更是品種繁多。國內(nèi)的開發(fā)規(guī)模也相對較小，開發(fā)費用相對較高，與國際相比還存在很大的差距。1.2課題的提出多路溫度的測量、記錄、傳輸在工業(yè)及民用領域應用中一直是量大面廣的設備之一，所以目前多路溫度巡檢儀并不少見。甚至其中有很多己經(jīng)作為典型例題出現(xiàn)在許多關于單片機應用的教科書中，雖然在電路結(jié)構(gòu)、元器件的選擇和相應的軟件編程上略有區(qū)別，但是它們均能以單片機為核心，完成巡檢、顯示、報警和記錄等功能。但是這些溫度巡檢儀都有一個共同的主要缺點，那就是只能檢測的路數(shù)不能任意增加。這是由于溫度的檢測離不開溫度傳感器，而傳統(tǒng)的溫度傳感器例如PT—100、K、J等都是模擬量輸出，需要進行信號的放大和A/D轉(zhuǎn)換方能被單片機接受，如果要增加測試路數(shù)，那未必定要增加放大器和A/D轉(zhuǎn)換器的個數(shù)，接線將十分復雜。并且它們的準確性易受環(huán)境、接線、放大等因素的影響，因而誤差大，遠傳受距離的限制等，多路共測時，檢測效果也大打折扣。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴大和對生產(chǎn)管理的自動化水平的要求越來越高，在很多場合，諸如啤酒、飲料、食品、白酒發(fā)酵生產(chǎn)線，中頻熱處理行業(yè)的水路溫度保護，提升機、通訊機、發(fā)電廠等軸溫記錄，變電所各電節(jié)點的溫度檢測，農(nóng)業(yè)大棚、雞舍等，溫度巡檢儀有著越來越廣闊的應用與發(fā)展前景。但是上述場合通常需要監(jiān)測的點遠大于8個，則上述溫度巡檢儀遠遠不能滿足其要求。本課題則主要針對這一點而提出。監(jiān)測點的增加，就硬件電路和軟件編程而言，并非意味著簡單的增加幾條電路連線和循環(huán)指令，而是與相關的軟硬件技術有極為密切的聯(lián)系。隨著單片機技術及其外圍芯片、現(xiàn)場總線技術的發(fā)展越來越完善，使得設計能夠滿足對更多測試點的溫度的測試、報警、記錄等的溫度巡檢儀成為可能。目前，溫度傳感器的發(fā)展日新月異，種類繁多，各有千秋，特別是數(shù)字式溫度傳感器開始越來越多的應用于溫度檢測儀表中。所謂數(shù)字式溫度傳感器即集溫度感應、變換、數(shù)碼調(diào)制于一體，對外輸出數(shù)字信號。具有抗干擾性好、可靠性高、硬件電路簡單、使用方便等優(yōu)點。尤其是對于數(shù)十個乃至上百個點的檢測，采用數(shù)字式溫度傳感器便可以摒棄A/D轉(zhuǎn)換和放大器，無疑對簡化電路起到不可估量的作用。在設計電路時，使用不同的溫度傳感器，對電路性能有極大的影響。測控對象與計算機之間的信息交換是通過總線進行的，常見的有C總線、SPI總線等被廣泛應用著，它們技術成熟，有眾多的芯片和功能完善的軟件相支持。近年美國DALLAS半導體公司推出了一項新技術單總線技術，即用一根信號線(1-wire)在其上可以掛接許多測控對象，甚至電源也經(jīng)這根信號線饋給，從而可以方便地組建一個測控系統(tǒng)。該技術有較高的性能價格比，適用于溫度測控場合，當測控對象很多時更可以顯示其優(yōu)越性，抗干擾性能好，具有CRC校驗功能，系統(tǒng)簡明直觀易于掌握。特別是國內(nèi)未見深入研究，軟件編程相應復雜，因而使用單總線技術研制溫度巡檢儀則保證了其技術上的先進性，但是同時也具有一定的開發(fā)難度.本課題將綜合運用先進的元器件和技術設計溫度巡檢儀，使其可以真正方便地實現(xiàn)對溫度監(jiān)控的自動化，為生產(chǎn)管理部門提供高精度的實時溫度，使操作者可以在生產(chǎn)過程中及時了解關于溫度的參考信息，保證生產(chǎn)能夠在正常的環(huán)境溫度下進行，對于保障安全生產(chǎn)、節(jié)約能源、提高效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量有重要的社會意義。并且在上面提到的行業(yè)中，都需要多路同時檢測，應用面廣，需求量大，任何一個廠的一次使用量都在10臺儀器以上，因此32路溫度巡檢儀一旦設計成功并投入生產(chǎn)必將帶來良好的經(jīng)濟效益，前景非常廣闊。1.3課題的內(nèi)容針對目前溫度檢測儀表的發(fā)展趨勢和存在的問題，本課題主要解決以下內(nèi)容：a)對32處不同的測試點巡回檢測其溫度，進行集中管理，集中控制。b)在其測量范圍內(nèi)可以設定任意測試點溫度的報警值。c)在溫度異常時能夠發(fā)出報警信號和采取保護措施，能對故障及時地跟蹤和記錄。d)可以方便地設置打印方式，包括定時自動打印和任意時刻打印。e)功耗低，整個系統(tǒng)體積小。f)現(xiàn)場安裝配線簡單，調(diào)試簡捷方便。g)采用少量按鍵來設置現(xiàn)場參數(shù)，系統(tǒng)具有較強的對話性和可操作性；測試點的個數(shù)可在某一范圍內(nèi)任意刪加。h)使系統(tǒng)具有較強的抗干擾性能。i)有較高的分辨率，極好的可維護性。2系統(tǒng)的總體設計在本章的設計中將進行系統(tǒng)的總體方案設計，以便在后續(xù)章節(jié)中選擇合適的單片機及外圍芯片，完成具體的硬件電路設計?？傮w設計應考慮以下幾點：a)從整體到局部設計b)經(jīng)濟性要求c)可靠性要求d)操作和維護的要求。2.1系統(tǒng)的總體設計思想不同的控制對象和不同的要求，應該有不同的設計思想。本系統(tǒng)實際上是一個專用的單片機系統(tǒng)，儀表內(nèi)部除單片機以外的其它硬件部分均可看作是單片機的外設部分。在本系統(tǒng)中，CPU在溫度采集和處理時，主耍是對溫度值進行巡回檢測、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和整理、數(shù)據(jù)越限報警并對這些數(shù)據(jù)進行積累和實時分析。CPU不直接參與過程控制。對生產(chǎn)過程不會直接產(chǎn)生影響。從這一點出發(fā)，可作出總體設計思路圖2.l:測試對象測試對象采樣轉(zhuǎn)換報警打印顯示單片機····圖2.1總體設計思路圖溫度經(jīng)過采樣、轉(zhuǎn)換后以數(shù)字形式進入CPU，利用CPU具有運算、邏輯判斷能力速度快等特點，在它內(nèi)部可以對這些輸入數(shù)據(jù)進行必要的集中、加工和處理，在溫度參數(shù)的測量和記錄中則代替大量的常規(guī)顯示和記錄儀表，對整個環(huán)境溫度進行集中監(jiān)視。另外，添加存儲器，預先存入各個測試點的溫度極限值和其他的相關數(shù)據(jù)，以便在處理過程中可以進行越限報警、調(diào)整參數(shù)和維修調(diào)試等。2.2方案論證與選擇設計方案的不同將直接決定儀表硬件的繁簡程度，從而確定軟件的不同編寫思32路溫度巡檢儀應對當前的環(huán)境溫度進行巡回檢測，所以它是一個實時監(jiān)測系在設計時應考慮以下幾個方面：a)應保證前向的溫度傳感電路的精確度、靈敏度、電路結(jié)構(gòu)的合理性；b)儀表本身要具備一定的抗干擾能力，應在硬件及軟件上引入各種抗干擾措施，以增強它的穩(wěn)定性和準確性；c)儀表應預留接口以便于功能擴展和聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)以上要求，硬件電路有以下幾種方案可供選擇。溫度采樣和測試部分第一種方案：各測試點的溫度值經(jīng)過測溫元件熱電偶、熱電阻等，被轉(zhuǎn)換為電信號，這樣得到的多路采樣信號經(jīng)放大器、多路模擬開關及A/D轉(zhuǎn)換電路，由單片機控制多通道A/D轉(zhuǎn)換，分時對電壓信號進行循環(huán)采樣和A/D轉(zhuǎn)換。這種方案是單片機處理非電量信號的傳統(tǒng)方法，它的優(yōu)點是測溫范圍廣：選用合適的測溫元件可以檢測-300℃～3000℃第二種方案：使用在溫度測控領域中有廣泛應用的二端式半導體集成溫度傳感器AD590、LM35等，將采集到的電流信號經(jīng)多路A/D轉(zhuǎn)換器送入單片機，由單片機控制數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換。以AD590為例，它的測溫范圍為-55～+150℃第三種方案：選用先進的數(shù)字式溫度傳感器，將采集到的數(shù)字式的溫度信號直接送入單片機進行處理。隨著傳感器技術的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了先進的數(shù)字式溫度傳感器。這種方案中的溫度傳感器兼有測溫和A/D轉(zhuǎn)換的功能，輸出值是數(shù)字信號，所以不必使用A/D轉(zhuǎn)換器和相關的接口芯片，能夠直接進入單片機進行數(shù)字處理。硬件電路非常簡潔，有較好的線性關系和較強的抗干擾能力，同以上兩種方案相比有明顯的優(yōu)勢和極其廣泛的開發(fā)前景。但是測量范圍較小，一般在-50℃～+150℃由于本課題的溫度巡檢儀是面腳一般的環(huán)境溫度即常溫區(qū)，對測溫范圍要求并不嚴格，比較以上幾個方案，我選用了第三種方案。各種數(shù)據(jù)的存儲在電路設計沖，溫度值、溫度傳感器的相關數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)等都需要保存。并且掉電時要求數(shù)據(jù)不丟失。有兩種電路可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的非易失性保存。第一種方案：選用靜態(tài)RAM及專用的上電、掉電數(shù)據(jù)保護電路，但這種結(jié)構(gòu)占用較多的軟硬件資源，不宜采用。第二種方案：使用串行PROM作為數(shù)據(jù)存儲器，且串行PROM具有很強的抗干擾能力，與單片機硬件接口非常簡單可擦寫次數(shù)多（目前為次）。因此本設計采用第二種方案。時鐘部分在32路溫度巡檢儀中需要記錄故障發(fā)生的時間，所以要考慮實時時鐘。實時時鐘分為硬時鐘和軟時鐘兩種。硬時鐘有獨立的實時時鐘芯片組成，硬時鐘的優(yōu)點是時鐘的準確度與單片機無關，不易產(chǎn)生誤差；缺點是成本較高、體積大，并且與單片機通信時可能會受到外界的干擾。軟時鐘是利用單片機內(nèi)部的定時器，由軟件程序產(chǎn)生實時時閡。節(jié)省了外都硬件資源。缺點是當單片機發(fā)生故障時，時鐘也容易遭到破壞，特別是單片機采用了看門狗電路時，會影響軟時鐘的準確度。因此，本設計采用獨立的硬件時鐘芯片。這樣，即使看門狗電路令單片機復位，程序也只須將時鐘芯片里的數(shù)據(jù)讀出即可，不會影響時鐘的準確度。打印輸出打印機輸出是計算機系統(tǒng)最基本的輸出形式，在本系統(tǒng)中要求有方便的打印記錄，打印機一般有擊打式和非擊打式打印兩類。擊打式打印機是利用機械作用，擊打活字載體上的字符，使之與色帶和紙相擊打而印出字符，或者利用打印銅針撞擊色帶和紙打印出點陣組成的字符圖形。其特點是一次性購置價格較高，耗材便宜，經(jīng)久耐用。非擊打式印字機的印字，不是機械的擊打動作，而是利用各種物理的或化學的方法印刷字符，如靜電感應，電灼，熱敏效應，激光掃描及噴墨等。較常用的是噴墨打印機，雖然價格便宜但是經(jīng)常要更換墨盒，耗材費用高?？紤]到為方便用戶長期使用，不至于經(jīng)常拆卸儀表外殼而去更換墨盒，因此選用擊打式打印機。擊打式輸出打印設備按工作方式又可分為串行輸出打印機和并行輸出打印機。所謂串行打印即逐字，逐行，逐頁地打印。串行輸出打印機根據(jù)活字載體的形狀，分球形、字輪、針式、菊花、杯形等多種，其中菊花式和針式打印機發(fā)展比較快，而后者使用更廣泛，針式打印機是由點陣組成不同字符擊打成字。它們的特點是打印速度高，機械結(jié)構(gòu)比較簡單，適合作為微小型計算機的打印輸出設備。所謂并行打印即逐行逐頁地打印。并行式打印速度高于串行式打印。并行輸出打印機按結(jié)構(gòu)分為鼓式、鏈式、帶式等種。一般適用于大型計算機系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)僅需要打印溫度值、時間和測試點的序號，所以選用串行的針式微型打印機。系統(tǒng)顯示

單片機應用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED(LightEmittingDiode)。液晶顯示器，簡稱LCD(LiquidCrystalDisplay);CRT顯示器。LED的發(fā)光效率和顏色取決于制造的材料，一般常用紅色，偶爾也用黃色或綠色。發(fā)光二極管LED是智能化測量控制儀表中簡單而常用的輸出設備，通常用來指示機器的狀態(tài)或其他信息，它的優(yōu)點是耗電省，配置靈活，接口方便，價格低，壽命長，對電流電壓的要求不高及容易實現(xiàn)多路等，因而在智能化測量控制儀表中獲得了廣泛的應用。LCD是一種被動顯示器，它本身并不發(fā)光，只是調(diào)節(jié)光的亮度。目前常用的LCD是根據(jù)液晶的扭曲--向列效應原理制成的，可得到黑底白字或白底黑字的顯示形式。對于采用電池供電的便攜式智能化測量控制儀表，考慮到低功耗的要求，常常需要采用液晶顯示器，它體積小，重量輕，功耗極低，因此在儀器儀表中的應用十分廣泛。但是必須借助外來光顯示。CRT顯示器可以進行圖形顯示，但接口較復雜，成本也較高。在32路溫度巡檢儀中只需要顯示4位數(shù)字形式的溫度和路數(shù)，可以不必使用價格較高的CRT;4位LED的工作電流為240mA左右，由于使用交流電源供電，足以提供LED顯示器所需要的功率，對于LED而言，僅有4位，體積也很小，這樣比較LED和LCD的諸多特點，本系統(tǒng)選擇LED印顯示器。鍵盤格式鍵盤是一組按鍵的組合，它的作用主要是控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)和命令，有編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩類。編碼式鍵盤除了按鍵之外，還包括了產(chǎn)生鍵碼的硬件電路、去抖動電路和多鍵、竄鍵保護電路。每按下一個鍵，能自動產(chǎn)生這個鍵的鍵碼，與此同時，產(chǎn)生一個脈沖信號。通知CPU接收。這種鍵盤使用方便，接口程序簡單，但是需要較多的硬件電路，價格較貴，一般的單片機應用系統(tǒng)較少采用。非編碼式鍵盤僅由排成行、列矩陣形式的按鍵組成，按鍵的作用只是簡單的實現(xiàn)接點的接通或斷開，鍵的去抖動、鍵的編碼的形成和鍵的識別等均由軟件來完成。由于它經(jīng)濟實用，在單片機應用系統(tǒng)中廣泛采用。經(jīng)過以上對比，可以采用非編碼式鍵盤。2.3系統(tǒng)設計的技術關鍵根據(jù)以上所述的總體設計思想，設計中需解決的技術關鍵性問題是：第一，這種巡檢儀由于需要檢測的點多達幾十個，為了便于用戶安裝使用，在硬件設計時，應盡可能地使用各種先進的現(xiàn)場總線技術，力求電路最簡單，安裝調(diào)試最方便。第二，為保證本系統(tǒng)高可靠性運行，儀器本身要具備很強的抗干擾能力，為此應在硬件及軟件設計上引入各種抗干擾清施。特別是系統(tǒng)中各部分電路的電源均設計為直流穩(wěn)壓電源供電，當儀器用于復雜的工業(yè)環(huán)境時，直流電源能夠不受干擾的對各部分電路提供直流電壓就顯得十分重要了。第三，由于硬件電路十分簡潔，那么軟件勢必功能很強大，在軟件設計時也應尋找盡可能簡單完善的設計思路，保證程序易于修改、調(diào)試。第四，系統(tǒng)是一個實時運行的系統(tǒng)，當主機電源因某種原因停電時，為了保證系統(tǒng)工作時的數(shù)據(jù)的實時性，其后備電源應能可靠工作。3系統(tǒng)的硬件設計3.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)根據(jù)上一章所選的總體方案確定的思路，下面將進行具體的系統(tǒng)硬件電路的設計。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖3.l所示。CPUCPU打印機顯示器測試點測試點溫度傳感器溫度傳感器鍵盤報警電路存儲器看門狗實時時鐘··············3.1整體結(jié)構(gòu)框圖數(shù)字式溫度傳感器主要是采集每個測試點的溫度值，在其內(nèi)部將采集到的溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入單片機集中進行處理。因為單片機的I/O口有限，所以每個溫度傳感器不可能直接接入單片機，必須應采用總線技術，將數(shù)字式的溫度值通過總線循環(huán)的送入單片機。存儲器將存儲各種與溫度傳感器有關的數(shù)據(jù)，例如，每個傳感器的相關信息、每個測試點的溫度值和相關的時間數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)單片機對數(shù)據(jù)的集中管理，并防止丟失?？撮T狗電路用來監(jiān)視單片機的正常運行：LED顯示器顯示溫度值和對應的測試點即路數(shù)，當需要修改某些數(shù)據(jù)或進行現(xiàn)場調(diào)試時，顯示器應能配合鍵盤顯示相關的信息。實時時鐘電路為巡檢儀提供準確的時鐘：報警電路在溫度異常時送出保護信號并能進行故障點的跟蹤定位。鍵盤在本系統(tǒng)中是操作員控測巡檢儀的唯一途徑，是安裝調(diào)試的必備手段。在儀表需要改變某些數(shù)據(jù)，以及操作員在出現(xiàn)故障時能夠?qū)崟r打印故障路數(shù)、對應的時間、溫度數(shù)據(jù)等均應通過鍵盤完成相應的操作。打印機主要打印某一時刻的各路溫度值。直流穩(wěn)壓電源為單片機、存儲器、報警電路和顯示器提供直流電壓，后備電源則是為了實時時鐘電路在主機掉電時也能正常工作，防止時鐘停走導致計時不準確。3.2溫度巡檢儀的硬件構(gòu)成選擇單片機目前國內(nèi)市場上可供選擇的單片機的類型有很多種，以MCS-51、MCS-96為主流系列。其中MCS-51系列性能價格高，開發(fā)用的仿真機研究較早并日趨完善，生產(chǎn)廠家較多，支持芯片種類繁多，適合不同應用場合的新機種不斷涌現(xiàn)，使得MCS-51系列單片機在國內(nèi)成為開發(fā)中小型嵌入式系統(tǒng)的首選。能夠與80C51兼容的單片機有諸如ATMEL、PHILIPS、INTEL等公司的產(chǎn)品。AT89C51是ATMEL公司生產(chǎn)的、在我國應用較早、技術較成熟的MCS-51系列單,片機，目前價格僅為七點五元錢。它功耗低、性能高、片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器（FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）,是一種8位微控制器，使用高密度、非易失存儲技術制造。并且與80c51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復編程，為很多嵌入式控制應用提供了非常靈活而又價格適宜的方案，其性能價格比極高。除此之外還有很多單片機可供選擇，例如83C552是PHILIPS公司80C51系列的增強型產(chǎn)品，是一種高性能微控制器，也廣泛用于儀器儀表、工業(yè)控制、汽車、控制、電機調(diào)速等實時測控領域。它的價格高于AT89C51，并且有5個8位I/O口，外加1個與模擬輸入共享的8位輸入口，1個8路輸入的10位A/D轉(zhuǎn)換器。但是對口對于32路溫度巡檢儀來說，僅用一個8路A/D轉(zhuǎn)換顯然不能滿足需要，而假設在溫度檢測部分采用先進的傳感器而不再使用A/D轉(zhuǎn)換后，CPU內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器和6個I/O口也就顯得太浪費了。溫度傳感器及接口電路a)選擇溫度傳感器①MAX公司的MAX6575，測溫范圍是-55℃～+125℃,6管腳引線。MAX6575要求在一個單片機的一條控制總線上只允許掛接8個溫度傳感器，管腳數(shù)太多，單個傳感器也不方便在總線上掛接。MAX6575的分辨率在25℃時為0.8℃（最大為3℃），電源電壓為2.7～5.5V，電流值為160μA，測溫范圍為-40②DALLAS半導體公司提供了先進的數(shù)字式溫度計DS1820系列。該系列采用了與眾不同的原理，利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關系，通過對振蕩周期的計數(shù)來實現(xiàn)溫度測量的。輸出值是數(shù)字信號，所以不必使用A/D轉(zhuǎn)換器和相關的接口芯片，直接送入單片機進行數(shù)字處理。為了擴大測溫范圍和提高分辨率，使用了低溫系數(shù)振蕩器和一個高溫系數(shù)振蕩器分別進行計數(shù)，并采用了非線性累加器來改善線性，其中DS18B20是常用的溫度傳感器，它采用一根I/O數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)和命令，售價低廉，廣泛用于食品庫、冷庫、糧庫，是Ds1820的改進型產(chǎn)品。由于本系統(tǒng)是32路巡檢，如果采用Max6575，則至少需要4條控制總線，占用I/O口資源較多：DS18B20則至多需要2條總線便可以掛接至少32個傳感器，從而CPU還能留有較多的I/O口繼續(xù)擴展檢測路數(shù)或其它功能，使用相當靈活，所以在本系統(tǒng)中我選擇了DS18B20。b)單總線技術Ds18B20與單片機是單總線連接方式，單總線技術比傳統(tǒng)的方案具有較高的性能價格比，具有以下特點：①適用于低速測控場合,測控對象越多越顯出其優(yōu)越性②性價比高，硬件施工,維修方便，抗干擾性能好③具有CRC校驗功能，可靠性高④軟件設計規(guī)范，系統(tǒng)簡明直觀，易于掌握c)DS18B20及接口電路具體地說它有以下特性：·溫度測量范圍：-55℃～+125·分辨率：+0.5℃（-10℃～+·溫度值輸出：9～12位二進制數(shù)字量（其中包括1位符號位），可由編程決定具體位數(shù)?！まD(zhuǎn)換時間與設定的分辨率有關，當設定為9位時最大轉(zhuǎn)換時間為93.75ms，當設定為10位時最大轉(zhuǎn)換時間為187.5ms,11位時為375.5ms,12位時為750ms?！び脩艨稍O置報警溫度的上下限·供電方式有兩種：①外加電源電壓為3.0v～5.5v：②寄生電源管腳如圖3.2所示。GNDGNDDQVdd1（地線）2（數(shù)據(jù)線）3（電源線）圖3.2DS18B20的管腳圖Ds18B20內(nèi)含程序設置寄存器：可以設置分辨率位數(shù)。該寄存器是DS18B20所專有的。其格式為：TMTMR1R011111TM：測試模式位.當TM=1時，寄存器處于測試模式；當TM=0時，寄存器處于工作模式。傳感器出廠時均設置為何，且不可改變。R1和R0的設置組合與溫度分詳見下表3.1:片內(nèi)帶64位激光ROM，這是單總線芯片的特點。DS18B20的家庭代碼是28H,從高位算起，ROM中有一個字節(jié)的CRC校驗碼，6個字節(jié)的產(chǎn)品序號和一個字節(jié)的家庭代碼。Dsl8B20內(nèi)含由兩個字節(jié)組成的溫度數(shù)據(jù)寄存器。表3.1分辨率關系表R1R0位數(shù)最大轉(zhuǎn)換時間（ms）00993.750110187.510113751112750用戶通過單總線對DS18B20進行操作，其順序如下：復位—ROM功能命令—存儲器功能命令—執(zhí)行／數(shù)據(jù)它的ROM命令有5個，存儲器的命令有6個，與DS182O完全一樣。命令的組成都是由復位、多個讀時隙或/和寫時隙等基本時序單元組成?！臀唬篋S18B20使用前需將其復位，然后才能執(zhí)行其它命令。復位時，主機將數(shù)據(jù)線激發(fā)為低電平并保持480μs，然后釋放數(shù)據(jù)線，再由上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉升15～60μS，然后由DS18B20發(fā)出響應信號將數(shù)據(jù)線激發(fā)為低電平60～240μS,完成操作。時序圖3.3如下所示：VccVccGND480—960us15—60us60—240us480us等待圖3.3復位時序圖在電路中設計了三條I/O口線，這樣做是考慮到以下兩點：①實驗過程中發(fā)現(xiàn)由于總線驅(qū)動能力的限制，如果一條線上掛接太多的元件，單片機有可能讀不到遠端的數(shù)據(jù)，應盡里縮短總線和分支的長度，所以分成兩條獨立的總線，每條掛接16個溫度傳感器，保證每條總線都足以傳輸溫度信號。②在使用過程中如果某個傳感器損壞了，就需要更換新的，那么新傳感器的序列號必須存入儀表，否則單片機不能讀取它發(fā)出的溫度值，所以又增加了一條I/O口線作為測試口，專門讀取新元件的序列號。由于溫度傳感器的三個引腳在工作不能相互接觸，但是實際上又相隔很近，因此在電路中必須用絕緣套管將之分離。三個引腳不能直接浸入水或?qū)щ姷慕橘|(zhì)中，應用導熱性較好的細鋼管引入溫度傳感器，然后用導熱硅脂封住細銅管一頭，另一頭將三個引腳線引出，再接入整個溫度系統(tǒng)。盡管DS18B20可以采用寄生電源方式，但是為了可靠工作，只要條件允許，還是外接電源電壓。每個DS18B20在電路中還有自己的序號，即路數(shù)。這是因為：①序列號是64位二進制數(shù)，用它來區(qū)分每個傳感器不便于觀察和記錄；②序號還可以在編程時換算。成每個傳感器在內(nèi)存中存儲序列號和溫度值的地址，有利于軟件設計。因此，在變更傳感器時，特別注意不要混淆。其接口電路如圖3.4所示。89C89C51151431191891716123456781312P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EANPX1X2RESETDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQDS18B20DQ圖3.4DS18B20與CPU的接口電路實時時鐘／日歷芯片a)選擇芯片實時時鐘芯片選擇的是PCF8563PCF8563具體來說有以下特點：①低工作電流：典型值為0.25μv（v=3.0v,T=25℃時）；低休眠電流：典型值為0.25μv（v=3.0v,T=25②世紀標志③大工作電壓范圍：l.OV～5.5v④400KHz的C總線接口（V=1.8～5.5V時）⑤可編程時鐘輸出頻率為：32768Hz,1024Hz,32Hz,1Hz⑥報警和定時器⑦內(nèi)部集成的振蕩器電容、片內(nèi)電源復位功能、掉電檢測器⑧C總線從地址：讀，OA3H；寫，OA2H⑨開漏中斷引腳管腳圖3.5:5串行數(shù)據(jù)I/O6串行時鐘輸入5串行數(shù)據(jù)I/O6串行時鐘輸入7時鐘輸出8正電源地線4中斷輸出3振蕩器輸入1振蕩器輸出2OSCIVddOSCOCLKOINTSCLVssSDA圖3.5PCF8563管腳圖PCF8563有16個8位寄存器：一個可自動增量的地址寄存器，一個內(nèi)置32.768KHz的振蕩器（帶有一個內(nèi)部集成的電容），一個分頻器（用于給實時時鐘RTC提供源時鐘），一個可編程時鐘輸出，一個定時器，一個報警器，一個掉電檢測器和一個40OKHzC總線接口。所有16個寄存器設計成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個寄存器（內(nèi)存地址ooH,olH）用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H～08H用于時鐘計數(shù)器（秒～年計數(shù)器），地址09H～OCH用于報警寄存器（定義報警條件），地址ODH控制CLKOUT管腳的輸出頻率，地址OEH和OFH分別用于定時器控制寄存器和定時器寄存器。秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器，編碼格式為BCD碼，星期和星期報警寄存器不以BCD碼格式編碼。當一個RTC寄存器被讀時，所有計數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，在傳送條件下，可以禁止對時鐘舊歷芯片的錯讀?？撮T狗+存儲器＋電壓監(jiān)控電路在總體方案中確定了需要硬件看門狗和存儲器，目前市場上己經(jīng)出現(xiàn)了看門狗＋存儲器＋電壓監(jiān)控的三種功能于一體的集成芯片。a)CATll61是CATALYST公司的CMOS低功耗產(chǎn)品。它的特點有400KHz的時鐘頻率，與C總線兼容，工作電壓為2.7—6.0v,16字節(jié)頁寫，16K的EEPRoM,內(nèi)建偶然性的寫保護，上電掉電保護電路，寫鎖存，使用期限100,000周期/字節(jié)，數(shù)據(jù)保存期100年，5種閾值電壓,價格較高。b)x5045是Xicor公司的產(chǎn)品，它把三種常用的功能?？撮T狗定時器，電壓監(jiān)控和ProM組合在單個封裝之內(nèi),這種組合降低了系統(tǒng)成本并減少了對電路板空間的要求。X5045看門狗定時器對控制器提供了獨立的保護系統(tǒng),當系統(tǒng)故障時，在可選的超時周期之后，X5045看門狗將以RESET信號作出響應,用戶可從三個預置的值中選擇此周期,一旦選定，即使在電源周期變化之后，此周期也不改變。利用x5045低電壓檢測電路，可以保護系統(tǒng)使之免受低電壓狀況的影響,當Vcc降到最小Vcc轉(zhuǎn)換點以下時，系統(tǒng)復位,復位一直確保到VCC返回且穩(wěn)定為止。X5045的存儲器部分是CMOS的4096位串行EEPROM，它在內(nèi)部按512*8來組織。因為本系統(tǒng)只需要存儲傳感器的序列號和溫度值等幾百個數(shù)據(jù)，cAT1161ProM對于本系統(tǒng)而言顯然太大，并且價格較高；x5045的ProM足夠本系龔使用，價格相對便宜。因此我選擇X5045。以下是X5045及接口的特點:①可編程的看門狗定時器；低電壓檢測，直至Vcc=1V復位信號有效②IMHZ時鐘速率；512*8位串行EEPROM③低功耗CMOS:10μA備用電流，3mA工作電流④2.7V至5.5V電源電壓⑤塊鎖定：保護1/4、1/2或所有的EEPROM陣列⑥內(nèi)建偶然性的寫保護：上電/掉電保護電路，寫鎖存，寫保護引腳⑦高可靠性：使用期限100,000周期/字節(jié)，數(shù)據(jù)保存期100年，ESD保護所有引腳2000V⑧溫度范圍：民用，工業(yè)，軍品級管腳圖3.6如下所示:RESETSOSCKSI（芯片選擇輸入）1（串行輸入）2（寫保護輸入）36（復位輸出）4（串行輸出）5（串行時鐘輸出）圖3.6X5045的管腳圖X5045具有簡單的三總線工作的串行外設接口（SPI）和軟件協(xié)議。當X5045被CPU選中時，還、需要根據(jù)在操作時序上具體提供的讀命READ或?qū)懨頦RITE來決定是從SI上輸入數(shù)據(jù)還是從SO上輸出數(shù)據(jù)。讀時序當從ProM存儲器陣列讀數(shù)據(jù)時，首先把/CS拉至低電平以選擇芯片,8位的讀(READ)指令被發(fā)送到X5045，其后是8位的字節(jié)地址,讀指令的位3包含地址A8,此位用于選擇器件的上半部或下半部,在發(fā)送了讀操作碼和字節(jié)地址之后，在所選定地址的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)被移出到SO線上,繼續(xù)提供時鐘脈沖可接著讀出下一地址的存儲器中存儲的數(shù)據(jù),在每一數(shù)據(jù)字節(jié)移出之后，字節(jié)地址自動增量至下一個較高的地址,當達到最高地址（IFFH）時，地址計數(shù)器翻轉(zhuǎn)至000H，使得讀周期無限地繼續(xù)下去,把/CS置為高電平可以終止讀操作。如圖3.7所示。/CS/CSSCKSCK12834567SISI543210地址SOSO76543210數(shù)據(jù)輸出圖3.7讀時序圖b)寫時序在把數(shù)據(jù)寫入X5045之前。必須首先發(fā)出WREN指令把“寫使能”鎖存器置位。/CS首先被拉至低電平，然后WREN指令由時鐘同步送入X5045，在指令的所有8位被發(fā)送之后。必須接著使/CS變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻脩粼诎l(fā)出WREN指令之后不把/CS變?yōu)楦唠娖蕉^續(xù)寫操作，那么寫操作將被忽略。為了把數(shù)據(jù)寫至PRoM存儲器陣列，用戶要發(fā)出WRITE指令，后繼以地址，接著是要寫的數(shù)據(jù)，寫指令的位3包含地址A8。此位用于選擇器件的上半部或下半部。這是最少為24個時鐘的操作。在此操作期內(nèi)，CS必須變?yōu)榈碗娖角冶３衷诘碗娖?。主機可以繼續(xù)寫多達4年字節(jié)的數(shù)據(jù)至x5045。唯一的限制是4個字節(jié)的地址必須停留在同一個頁上。頁地址從地址xxxxx0000開始，至xxxxx1111結(jié)束。如果字節(jié)地址記數(shù)器達到xxxxxllll而時鐘仍繼續(xù)，那么計數(shù)器將翻轉(zhuǎn)至首頁并重寫可能寫入的任何數(shù)據(jù)。為了結(jié)束寫操作，只能在第24，第32，第40或第48個時鐘之后把/CS變?yōu)楦唠娖健Ｈ绻谌魏纹渌鼤r間使之變?yōu)楦唠娖?，那么將不能結(jié)束寫操作。如圖3.8所示。/CS/CSSCKSCK12834567SISI543210地址432SOSO高阻圖3.8寫時序圖c)復位操作當Vcc降至低于最小轉(zhuǎn)換電壓和／或看門狗定時器已達到其可編程的超時極限值，RESET輸出便變?yōu)楦唠娖?，則系統(tǒng)復位。達到看門狗和電壓監(jiān)控的目的。/CS/CS片選時間RESET看門狗時間復位時間圖3.9復位操作時序圖具體的x5045與AT89C51的接口電路如圖3.9所示。X5045的數(shù)據(jù)輸入線sI和數(shù)據(jù)輸出線so可以合并為一根數(shù)據(jù)線。這樣，x5045有三根線分別與AT89C51的三根I/O口線相連。芯片選擇線/CS有效時，x5045和AT89C51之間才能在串行時鐘信號SCK的節(jié)I/O下通過數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)傳輸。PRoM從地址00H至FFH，每8個一組分別存儲32個溫度傳感器的序列號：從100H至11FH存儲序號；從120H至13FH按序號的順序存儲溫度值；從140H至15FH順序存儲32個溫度傳感器的報警值；從l60H至，l64H存儲年、月、日、時、分等時間信息?？撮T狗超時周期設為1.4秒。在軟件編程中，設t約ls訪問一次x5045，當程序跑飛或大于1.4秒沒有訪問看門狗時，X5045將輸出復位脈沖，直到程序正常運行。由此增強CPU工作的可靠性和穩(wěn)定性，增強抗干擾能力。RESETRESETSOSCKSIP02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RESETRXDTXDALE/PSEN36353433322122232425262728910113029123765+5R1R210K10KX5045圖3.10X5045與AT89C51的接口電路

鍵盤及接口a)鍵盤非編碼式鍵盤中有獨立式非編碼式鍵盤和行列式非編碼式鍵盤兩種。行列式鍵盤主要用于鍵數(shù)較多時為了減少鍵盤與單片機接口時所占用I/O口線的數(shù)目的情況。當鍵盤上沒有鍵閉合時，行列線之間是斷開的，所有行線輸入全為高電平。當某個鍵被按下閉合時，則對應的行線和列線短接，行線輸入即為列線輸出，根據(jù)的口讀入的狀態(tài)信息，便可判斷出是否有鍵按下。鍵盤中究竟哪一個鍵被按下，還要通過鍵盤掃描來確定。鍵盤掃描有三種方式：程序控制掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式。獨立式按鍵是各按間相互獨立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線。每個按鍵安排一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不影響其他I/O口線上的工作狀態(tài)。當任何一個鍵按下時。與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即被置0，而平時該線為1，要判別是否有鍵按下，用單片機的位處理指令十分方便。這種鍵盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是電路簡單，缺點是當鍵數(shù)較多時要占用較多的I/O口線。在32路溫度巡檢儀中我們只定義了四個鍵，而且采用DS18B20之后AT89C51的I/O口綽綽有余，所以選擇獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。b)接口電路①去抖動措施目前。鍵盤上的按鍵大部分都是機械式的。機械觸點在閉合和斷開瞬間，一連串的抖動過程。從而使電壓信號也出現(xiàn)抖動，抖動的時間一般為5～1Oms。按鍵的穩(wěn)定閉合時間，一般為十分之幾秒至幾秒。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。通常去抖動影響的措施有硬、軟件兩種。在硬件上采取的措施是：在鍵的輸出端加RS觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成去抖動電路。利用雙穩(wěn)態(tài)電路的延時性。使其輸出為正規(guī)的矩形波。軟件上采取的措施是：在檢測到有鍵閉合時，執(zhí)行一個IOms左右的延時程序，產(chǎn)生10ms的延時，讓前沿.抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認為真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后，也要給10ms的延時，待后沿抖動消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。由于電路中定義了四個鍵，如果采用硬件去抖動措施，則需要較多的集成電路增加了電路的復雜程度，所以采用軟件去抖動措施。②接口電路鍵盤的接口電路如圖3.11所示。P10P10P11P12P13P14P15P16P17INTINT功能鍵回車鍵增量鍵123456781312減量鍵圖3.11鍵盤與AT89C51的接口電路P1口內(nèi)部有上拉電阻，按鍵斷開時。I/O口線有確定的商電平，外電路可以不配置上拉電阻。如果選擇P0口的I/O口線，由于P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，則外電路將接4個電阻，相對而言較復雜。當然也可以選擇P2口或P3口，因為它們內(nèi)部都有上拉電阻。按下功能鍵則可以進入不同的功能處理，以便操作員設置工作狀態(tài)。增量鍵將當前的操作值加1。減量鍵將當前的操作值減1，回車鍵是表示當前操作被認可的按鍵，一旦按下，CPU回立即進入相應的處理程序。具體的功能編號表3.2功能號功能說明1第一端口設定所掛溫度傳感器的個數(shù)2第二端口設定所掛溫度傳感器的個數(shù)3設定各路溫度報警值4重新設定溫度傳感器在本系統(tǒng)中的網(wǎng)絡地址5系統(tǒng)時鐘設置6是否啟用自動隔時打印，并設置自動隔時打印時間間隔7手動選擇是否打印當前所有各路溫度值LED顯示器及接口電路a)LED顯示器發(fā)光二極管顯示器中最常用的一種形式是由七段條形的LED組成即七段數(shù)碼管，分為共陽極接法和共陰極接法，點亮適當?shù)淖侄?，就可顯示出不同的數(shù)字。還有一種形式是點陣式LED顯示器。點陣一般由7行5列共35個LED組成，可以顯示大小寫字母、數(shù)字和其它字符。它的成本顯然高于七段數(shù)碼管。由于在32路溫度巡檢儀中只需要顯示數(shù)字形式的溫度和路數(shù)，所以本設計選擇了七段數(shù)碼管作為顯示器。b)接口電路LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某個字符時，相應的段（發(fā)先二極管）恒定地導通或截止，直到顯示另一個字符為止。動態(tài)顯示方式采用掃描方法輪流點亮各位LED，利用人眼的視覺暫留效果，看上去每個數(shù)碼管總在亮。具體地說通常有以下幾種接口電路。①用可編程并行接口芯片8155的PB口作為LED的字形物出口，PA口作為LED的字位控制口。預先在內(nèi)存中存儲一張段碼表，根據(jù)要顯示的數(shù)字或字符去查表取得相應的段碼，將找到的段碼加到LED的驅(qū)動器上即可顯示出數(shù)字或字符。這是一種軟件譯碼的動態(tài)顯示方案，經(jīng)常用于顯示多位數(shù)字或字符，并且和鍵盤做成同一個接口電路，以達到節(jié)約I/O口線的目的。缺點是動態(tài)掃描占用CPU時間較多。②串行口控制的LED顯示器接口電路。TXD工作在方式0下可作同步移位寄存器用，其數(shù)據(jù)由RXD(P3.0)端串行輸入或輸出，而同步移位時鐘由TXD(P3.1)端串行輸出，在同步時鐘作用下，實現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。在不需要使用串行通信的場合，利用串行口加雙向移位寄存器74HC164就可構(gòu)成一個或多個并行輸I/O輸出口，用于顯示器LED驅(qū)動。由于74HC164在輸出低電平時，允許通過的電流達8mA，故不必添加驅(qū)動電路，亮度也較理想。這種電路屬于靜態(tài)顯示，與動態(tài)掃描相比較，無須CPU不停地掃描，頻繁地為顯示服務，節(jié)省了CPU的時間，軟件設計也較簡單。如圖3.12所示。74HC16474HC164151431191891716123456781312P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/NPX1X2RESET89C51QHQGQFQEBQDAQCQBCLKQACLRavccbcdefdpQHQGQFQEBQDAQCQBCLKQACLRavccbcdefdpQHQGQFQEBQDAQCQBCLKQACLRavccbcdefdpQHQGQFQEBQDAQCQBCLKQACLRavccbcdefdp+574HC16474HC16474HC164圖3.12LED顯示器及接口電路打印機及接口a)選擇打印機隨著微型打印機的價格的下降，它們在單片機系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。目前，常用的微型打印機有GP16、TPμP-16A、TPμP-40A等。TPμP-40A與TPμP-16A的接口時序要求完全相同，操作方式相近。硬件電路及插腳完全兼容，只是指令代碼不完全相同。GP16和TPμP-16A是超小型的智能點陣式打印機，每行可打印16個字符。TPμP-40A也是智能打印機，每行可打印40個字符，字符點陣為5*7，內(nèi)部有一個240種字符的字庫，并有繪圖功能，而且價格適中?？紤]到打印格式為：xx年xx月xx日xx時xx分01:XX℃02:XX℃03:XX℃04:XX℃05:XX℃06：XX℃07:XX℃08:XX℃09:XX℃10:XX℃11:XX℃12:XX℃13:XX℃14:XX℃15:XX℃16:XX℃17:XX℃18:XX℃19:XX℃20:XX℃21:XX℃22:XX℃23:XX℃24:XX℃25:XX℃26:XX℃27:XX℃28:XX℃29:XX℃30:XX℃31:XX℃32:XX℃即每行34個字符，所以選擇TPμP-40A型打印機。在眾多的打印機生產(chǎn)廠家中，沈陽榮達電子有限公司的MP系列漢字微型打印機設計完善、制作精湛、質(zhì)量可靠，它的MP-A面板式針式打印機等同于TPμP-40A型打印機。b)接口具體地說有以下特性：①采用單片機控制，具有空打程序及標準的串并行接口，便于和計算機應用系統(tǒng)或智能儀器儀表聯(lián)機使用。+5v電源供電，可選加電池，”可選自動切刀。②有較豐富的打印命令，可在劃windows下使用，指令與普通微打兼容。③可產(chǎn)生所有的ASCII代碼字符以及128個非標準字符和圖符。內(nèi)置12X12、16X16兩種點陣國標一、二級漢字庫，緩存4-30KB。有16個代碼字符可由用戶通過程序自行定義，并可通過命令用這16個去更換任何駐留代碼字型，以便用于多種文字的打印。

④可打印出8X240點陣的圖樣（漢字或圖案點陣），代碼字符和點陣圖樣可在一行中混合打印。

⑤字符、圖符、點陣圖可以在寬和高的方向上放大2倍、3倍或4倍。⑥每行字符的點行數(shù)（包括字符的行間距）可用命令來更換，即字符行間距空點行在0到256間任選。⑦帶有水平和垂直制表命令，便于打印表格。⑧具有重復打印同一字符命令。以減少輸送代碼的數(shù)量.⑨帶有命令格式的檢錯功能，當輸入錯誤命令時，打印機立即打印出錯誤信息代碼。4系統(tǒng)硬件的整體實現(xiàn)在本課題進行過程中，采用了模塊化分步設計方案。對主處理板進行了各種功能模塊的硬件設計，可以完成32路溫度巡檢儀的課題要求，并對系統(tǒng)進行了較為全面的抗干擾設計，使得其可靠性大大提高。最后作出了印刷電路板，形成樣機，通過對其進行實測，發(fā)現(xiàn)基本上達到了預期的效果。具體地說有：a)電源的抗電磁干擾及屏蔽措施發(fā)揮了其應有的作用，輸出電壓正常，輸出功率合理，達到很好的效果．b)溫度傳感器可以完成計量溫度的任務并能及時送出報警信號，CPU可以在≤200米的距離內(nèi)準確無誤的接收到數(shù)據(jù)。c)其余電路包括X5045、PCF8563、顯示器、打印機等功能正常，在部分調(diào)試和整機工作時沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。在幾種不同的環(huán)境中檢測溫度，取得了比較滿意的效果。樣機主要由CPU板、顯示操作板、電源變壓器和外掛的溫度傳感器以及微型打印機組成。系統(tǒng)硬件的接線示意圖如圖4.1所示，連接關系分別有： ①CPU板與電源變壓器的輸出9v連接線2根。②用于CPU認定溫度傳感器位置序號的測試口3根。③給用戶提供的保護信號3根，用戶選擇使用其中的常開、常閉觸點。④給用戶提供的外接溫度傳感器的第二總線端口和第一總線端口各3根。⑤CPU板與顯示操作板的連接線10根，用10芯排線來連接，使用時圖中CPU板和顯示操作板給出的l號位置應相通（