畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) (3).doc

前言二十一世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代,電子技術(shù),微型單片機(jī)技術(shù)的 應(yīng)用更是空前廣泛,伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展,需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn) 行溫度測(cè)量.因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多,與之相對(duì) 應(yīng)的,溫度控制和測(cè)量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語(yǔ),同時(shí)它們?cè)诟?行各業(yè)中也發(fā)揮著重要的作用.如在日趨發(fā)達(dá)的工業(yè)之中,利用測(cè)量與控制 溫度來(lái)保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行.在農(nóng)業(yè)中,用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等. 溫度是表征物體冷熱程度的物理量,溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一 個(gè)很重要而普遍的參數(shù).溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率, 節(jié)約能源,生產(chǎn)安全,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用.由于溫度 測(cè)量的普遍性,溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位.而且隨著科學(xué)技 術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展,溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來(lái)滿足生產(chǎn)生 活中的需要. 在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測(cè)量溫度,控制溫度和保持溫度,溫 度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一.因此,單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫 度進(jìn)行有效的測(cè)量,并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,尤其在電力 工程,化工生產(chǎn),機(jī)械制造,冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中,擔(dān)負(fù)著重要的測(cè) 量任務(wù).在日常生活中,也可廣泛實(shí)用于地?zé)?空調(diào)器,電加熱器等各種家 庭室溫測(cè)量及工業(yè)設(shè)備溫度測(cè)量場(chǎng)合.但溫度是一個(gè)模擬量,如果采用適當(dāng) 的技術(shù)和元件,將模擬的溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難,但電路較復(fù)雜,成 本較高.目錄1.設(shè)計(jì)要求2.設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)2.1at89c51單片機(jī)的介紹2.2 adc0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器2.3 數(shù)碼顯示管 led2.4運(yùn)算放大器lm3582.5溫度傳感器ad5902.6 光電隔離器3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1組成系統(tǒng)的硬件模塊3.2單片機(jī)的選擇3.3溫度采樣部分3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分3.5模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)3.6顯示部分4.系統(tǒng)主程序5總結(jié)6.參考文獻(xiàn)1.設(shè)計(jì)要求培養(yǎng)目的、設(shè)計(jì)方法和功能要求本課題要求采用單片機(jī)控制技術(shù)、a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)和傳感器技術(shù)等設(shè)計(jì)制作溫度測(cè)控電路。使學(xué)生進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路、模擬電路、傳感器、單片機(jī)編程等知識(shí)，提高實(shí)際動(dòng)手和設(shè)計(jì)能力。主要技術(shù)指標(biāo)：測(cè)量范圍：溫度：0-100，精確度1%；電流輸出：4-20ma，精度：1%，負(fù)載電阻500；4位數(shù)碼顯示；輪流顯示和變送；交流供電。文獻(xiàn)閱讀文獻(xiàn)閱讀：應(yīng)查閱中外文文獻(xiàn)10篇以上；了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究方向、進(jìn)展情況、存在問(wèn)題和參考依據(jù)等；論文或設(shè)計(jì)說(shuō)明：8000字以上。2.設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)1、at89c51單片機(jī)的介紹at89c51是一種帶4k字節(jié)flash存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。主要特性：1、與mcs-51 兼容2、4k字節(jié)可編程flash存儲(chǔ)器3、壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)4、數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年5、全靜態(tài)工作：0hz-24mhz6、三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定7、1288位內(nèi)部ram8、32可編程i/o線9、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10、5個(gè)中斷源11、可編程串行通道12、低功耗的閑置和掉電模式13、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說(shuō)明：1.vcc：供電電壓。2.gnd：接地。3.p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須接上拉電阻。4.p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為低八位地址接收。5.p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。6.p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。2.2 adc0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的cmos工藝8通道，8位逐次逼近式a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用a/d芯片1主要特性1）8路輸入通道，8位a/d轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640khz時(shí))，130s（時(shí)鐘為500khz時(shí)） 4）單個(gè)+5v電源供電 5）模擬輸入電壓范圍0+5v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度 7）低功耗，約15mw。2內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0809是cmos單片型逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型a/d轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。3外部特性（引腳功能）adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。 2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。 adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 start： a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換）。 eoc： a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。 clk：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，單一+5v。 gnd：地。2.3 數(shù)碼顯示管 ledled 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件,而在單片機(jī)的應(yīng)用上 也是被廣泛運(yùn)用的.如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母,使用 led 數(shù) 碼管是一種較好的選擇.led 數(shù)碼管顯示清晰,成本低廉,配置靈活,與單 片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行. led 數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件,它是由若干個(gè)發(fā)光二極管 組成的.當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí),相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮,控制不同組 合的二極管導(dǎo)通,就能顯示出各種字符,常用的 led 數(shù)碼管有 7 段和米字 段之分.這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種.共陰極 led 顯示器的發(fā)光二極 管的陰極連在一起,通常此共陰極接地.當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平 時(shí),發(fā)光二極管點(diǎn)亮,相應(yīng)的段被顯示.同樣,共陽(yáng)極 led 顯示器的發(fā)光二 極管的陽(yáng)極接在一起,通常此共陽(yáng)極接正電壓,當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接 低電平時(shí),發(fā)光二極管被點(diǎn)亮,相應(yīng)的段被顯示.本次設(shè)計(jì)所用的 led 數(shù)碼 管顯示器為共陽(yáng)極. led 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同,根據(jù)材料不同正向壓降一般為 1.52v,額定電流為 10ma,最大電流為 40ma.靜態(tài)顯示時(shí)取 10ma 為宜, 動(dòng)態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流,但一般不超過(guò) 40ma.2.4運(yùn)算放大器lm358lm358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。特性：內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高(約100db) 單位增益頻帶寬(約1mhz) 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330v)； 雙電源(1.5 一15v) 低功耗電流，適合于電池供電 lm358 低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大(0 至vcc-1.5v)2.5溫度傳感器ad590ad590 電流輸出型兩端溫度傳感器 ad590 是 ad 公司利用 pn 結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器.(熱敏器件) ad590 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源.它的主要特性如下: 1,流過(guò)器件的電流(ma)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文)度數(shù),即:ma/k 式中: 流過(guò)器件(ad590) 的電流,單位為 ma; t熱力學(xué)溫度,單位為 k. 2,ad590 的測(cè)溫范圍為-55+150. 3,ad590 的電源電壓范圍為 4v30v.電源電壓可在 4v6v 范圍變化,電流 變化 1ma,相當(dāng)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(huì)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+150范圍內(nèi),非線性誤差為0.3. ad590 溫度感測(cè)器是一種已經(jīng) ic 化的溫度感測(cè)器,它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流,在 8051 的各種課本中?？吹剿?相當(dāng)常用 到. 其規(guī)格如下:溫度每增加 1,它會(huì)增加 1a 輸出電流. 可量測(cè)范圍-55至 150. 供應(yīng)電壓范圍+4v 至 30v. ad590 的接腳圖及零件符號(hào)如下圖所示: ad590 的輸出電流值說(shuō)明如下: 其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度(-273)為基準(zhǔn),每增加 1,它會(huì)增加 1a 輸出電流,因此在室溫 25時(shí),其輸出電 流 io=(273+25)=298a. vo 的值為 io 乘上 10k,以室溫 25而言,輸出值為 2.98v(10k298a). 量測(cè) vo 時(shí),不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn). 電路分析 ad590 的輸出電流 i=(273+t)a(t 為攝氏溫度),因此量測(cè)的電壓 v 為(273+t)a 10k= (2.73+t/100)v.為了將 電壓量測(cè)出來(lái)又需使輸出電流 i 不分流出來(lái),我們使用電壓追隨器其輸出電壓 v2 等于輸入電壓 v. 由于一般電源供應(yīng)較多零件之后,電源是帶雜訊的,因此我們使用齊納二極體作為穩(wěn)壓零件,再利用可變電阻分壓.2.6 光電隔離器光電隔離器,簡(jiǎn)稱光耦.光 耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào). 它對(duì)輸入, 輸出電信號(hào)有良好的隔離作用, 所以, 它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用.目前它已成為種類最多,用途最廣的光電器件 之一.光耦合器一般由三部分組成:光的發(fā)射,光的接收及信號(hào)放大.輸入的電 信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(led),使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光,被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生 光電流,再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大后輸出.這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換,從而起到輸 入,輸出,隔離的作用.由于光耦合器輸入輸出間互相隔離,電信號(hào)傳輸具有單 向性等特點(diǎn),因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力.又由于光耦合器的輸入 端屬于電流型工作的低阻元件,因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力.所以,它在長(zhǎng)線 傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比. 在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控 制中作為信號(hào)隔離的接口器件,可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性.2. 光耦合器的性能及類型 用于傳遞模擬信號(hào)的光耦合器的發(fā)光器件為二極管, 光接收器為光敏三極管. 當(dāng)有電流通過(guò)發(fā)光 二極管時(shí),便形成一個(gè)光源,該光源照射到光敏三極管表面上,使光敏三極管產(chǎn)生集電極電流, 該電流的大小與光照的強(qiáng)弱, 亦即流過(guò)二極管的正向電流的大小成正比. 由于光耦合器的輸入端 和輸出端之間通過(guò)光信號(hào)來(lái)傳輸, 因而兩部分之間在電氣上完全隔離, 沒(méi)有電信號(hào)的反饋和干擾, 故性能穩(wěn)定,抗干擾能力強(qiáng).發(fā)光管和光敏管之間的耦合電容小(2pf 左右),耐壓高(2.5kv左右),故共模抑制比很高.輸入和輸出間的電隔離度取決于兩部分供電電源間的絕緣電阻.3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1組成系統(tǒng)的硬件模塊顯示電路溫度采集a/d轉(zhuǎn)換控制電路at89c51單片機(jī)pc機(jī)數(shù)據(jù)通訊3.2單片機(jī)的選擇at89c51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)， 縮小系統(tǒng)體積， 增加系統(tǒng)的可靠性， 降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于 4k，四個(gè) i/o 口全部提供給用戶。可用 5v 電壓 編 程 , 而 且 擦 寫(xiě) 時(shí) 間 僅 需 10 毫 秒 ， 僅 為 8751/87c51 的 擦 除 時(shí) 間 的 百 分 之 一 , 與 8751/87c51 的 12v 電壓擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔 下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7v6v） ，全靜態(tài)工作，工作 頻率寬在 0hz24mhz 之間， 8751/87c51 等 51 系列的 6mhz12mhz 更具有靈活 比 性,系統(tǒng)能快能慢。at89c51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的 硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。p0 口是三態(tài)雙向口,通稱數(shù)據(jù)總線口, 因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)操作。3.3溫度采樣部分溫度采樣單元,如 3-2,用于采集被控對(duì)象的溫度參數(shù),它由溫度 電壓轉(zhuǎn)換,小信號(hào)放大及 a/d 轉(zhuǎn)換三部分組成.其中,將溫度轉(zhuǎn)化為電量的 溫度電壓轉(zhuǎn)換由溫度傳感器-熱敏電阻實(shí)現(xiàn),小信號(hào)放大由橋式放大電路實(shí)現(xiàn),a/d 轉(zhuǎn)換選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器 adc0809,將采集到的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 at89c51 能夠處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào).溫度傳感器: 廣義來(lái)講,一切隨溫度變化而物體性質(zhì)亦發(fā)生變化的物質(zhì)均可作為溫度 傳感器.例如,我們平常使用的各種材料,元件,其性質(zhì)或多或少地都會(huì)隨 其所處的環(huán)境溫度變化而變化,因而它們幾乎都能作為溫度傳感器使用.但 是,一般真正能作為實(shí)際中可使用的溫度傳感器的物體一般需要具備下述條 件: 1.物體的特性隨溫度的變化有較大的變化,且該變化量易于測(cè)量. 2.對(duì)溫度的變化有較好的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即對(duì)除溫度外其他物理量的變化不 敏感. 3.性能誤差及老化小,重復(fù)性好,尺寸小. 4.有較強(qiáng)的耐機(jī)械,化學(xué)及熱作用等的特點(diǎn). 5.與被檢測(cè)的溫度范圍和精度相適應(yīng). 6.價(jià)格適宜,適合于批量生產(chǎn)3.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分模數(shù)轉(zhuǎn)換是將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為 n 位二進(jìn)制數(shù)字輸出信號(hào)的技術(shù).采 用數(shù)字信號(hào)處理能夠方便地實(shí)現(xiàn)各種先進(jìn)的自適應(yīng)算法,完成模擬電路無(wú)法 實(shí)現(xiàn)的功能,因此,越來(lái)越多的模擬信號(hào)處理正在被數(shù)字技術(shù)所取代.與之 相應(yīng)的是,作為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間橋梁的模數(shù)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用日趨廣泛. 為了滿足市場(chǎng)的需求,各芯片制造公司不斷推出性能更加先進(jìn)的新產(chǎn)品,新 技術(shù),令人目不暇接.a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)3.5模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)本次設(shè)計(jì)還涉及到數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù),而模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)包括采樣,保持,量 化和編碼四個(gè)過(guò)程. 1.采樣就是將一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào) x(t)轉(zhuǎn)換成時(shí)間上離散的采樣信號(hào) x(n).根據(jù)奈奎斯特采樣定理,對(duì)于采樣信號(hào) x(t),如果采樣頻率 fs 大于或等 則可以無(wú)失真地重建恢復(fù)原始信號(hào) x(t). 于 2fmax(fmax 為 x(t)最高頻率成分), 實(shí)際上,由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器器件的非線性失真,量化噪聲及接收機(jī)噪聲等因素 的影響采樣速率一般取 fs=2.5fmax.通常采樣脈沖的寬度 tw 是很短的,故采 樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖. 2.要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化,需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持 一段時(shí)間,這就是保持過(guò)程. 3.量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間,離散幅度的數(shù)字信號(hào),量 化的主要問(wèn)題就是量化誤差.假設(shè)噪聲信號(hào)在量化電平中是均勻分布的,則 量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān). 4.編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制代碼輸出.這些過(guò)程有些是合并進(jìn)行 的,例如,采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成,量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過(guò) 程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的,且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分.3.6顯示部分主機(jī)處理的溫度信息顯示在 led 數(shù)碼管上.下圖則為溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)顯示部分.而顯示部分在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中的作 用也是很大的. 4.系統(tǒng)主程序#include sbit st=p30;sbit eoc=p31;sbit oe=p32;sbit ale=p33;sbit shuchu=p34;bit t;unsigned int shuju,i,j,k,n,m,y,x,z,yo,sheding,shiji;char a=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x98;void delay(int i)/延時(shí)程序int k;while(i-0)for(k=125;k0;k-);void display()/顯示程序j=shuju*2*99/100/5%100/10;k=shuju*2*99/100/5%10;p2=0xf1;p0=ai;delay(5);p2=0xf2;p0=an;delay(5);p2=0xf4;p0=aj;delay(5);p2=0xf8;p0=ak;delay(5);void adc()/adc0809 啟動(dòng)程序st=ale=0;st=ale=1;st=ale=0;while(eoc=1);oe=1;shuju=p1;oe=0;void key()/按鍵if(p2_6=0)if(p2_6=0)shuchu=0;if(p2_4=0)if(x+8)i+;x=0;if(i9)i=0;if(p2_5=0)if(y+8)n+;y=0;if(n9)n=0; void main()tmod=0x01;th0=(65536-10000)/256;tl0=(65536-10000)%256;et0=1;ea=1;tr0=1;x=y=0;n=i=5;while(1)adc();key();display();sheding=i*10+n;shiji=j*10+k