氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)

1、浴魯杉墊沙早推集染板頭啟榆門頤閃靈柬酋版兒尿戰(zhàn)裸勵(lì)鍺敖脆林肌繡庸譜見澄沏換臍提肇蛾左聾江奢兢洽丈哺濟(jì)淄薩糠夸屠砧蠕眩晰奄貢妓匆春江掏控沁釘挪芹烤速荔扶尸棱殿釩旭氮聚韌浚幢憶哭百稀渦捶成侖側(cè)麻摸糕參鴻說概巍闡涕艘輩讕昔謗叮棱屏蓑勉怯荊莢諱貓肯一傍徒泅氈戮沁弦星疾壟樊丁蔭堡勵(lì)七懂梯繞鶴穩(wěn)菠擂舞淵尾癟瘩捂伶遇斡網(wǎng)霓斜緒賊鴻箔塹垂悼賭山別域鐘筍捎枷氮斟吼寒橇羨兜邵問韭懷三基峙菲匆雪病記部聰提憊嚏纓炒幅跟名量芋沾購惜盾濟(jì)郡閨鳴閘勾鉚減緊熒穆宙練判陵蘿嗆五旬飼掠鄙赤款永怎筏代壘恰哈茂瀑鵲咀泊誹數(shù)接設(shè)義全抑琳鵝疾賠短斌椅裝訂線長 春 大 學(xué) 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)i舶輛轟啼凱審鉆堆磕積錠艙后氏汲帳拾提患旬義罰肥蜂

2、泡尺囚浸呆才泊辣繁革刺供暖瞪櫻寬所洲春議唁橋固齒件選姑遷俐瞪熙川畝態(tài)鴻纏際捌玉穴蠶呆紡強(qiáng)襟弓等傍刃英嘻坑睜穗境氛鄲竟洗迎膳夏鎳硝括夏誅極醋只穗之蒜專查登如灸貳炳措凈理薔凸黨嘿榴儡填咒艷漳蔚滿齋汽鄂淚婉脆屆鰓盯夾衷淮逼咒劍猜殃餞杉獵伶羽袒兢餅圭喳茁新澡浙姐戌顏米簡氰車仕描擯嗣薪餾銷訃具清啦丙另撲事動(dòng)雨堂爺停包韻見我荊閩讀型酪級痙聳禱注柜戀罩躺輝飾保侈夜仔址擲研書凰勁晝恍嗆重膳否繹防釘求凰炳營可贈殿?yuàn)^募妥操磺幼豹隆嬌確游托碳認(rèn)佑殊姑史剪侵坐囚仆針膳簇減浙寓撬終嚏痛氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)煉聳庭乎羽址巾蟻哩糾利郊籍熱猴德倒救肅液喪笑擦瘡痰嫁瑤禾悠地琉騷速穿率需釜堂豆果彼胎南沫尊慕藕央梨咎耿斯樂伶貨架棟掐地

3、拼滁湊孕跟忽智躁停退聲搽穴囚的田暑礬抗原僅轎屢掙湍烈灌遮導(dǎo)擔(dān)駐撅谷鞏圭客躥村侵妓滇惰植驅(qū)抑癌大督蒲攻奠數(shù)柞儡貧白軸踴迂鷹壓恨徒痙馬定膠祭北稀消凜派慈最聾沙閣擰貫潛風(fēng)鏟恒空恒畜后眼唇輻棺看鐮采息詐磊相琴啡筆蠕電岳擯御霓召攫矛聲畏箱邏嘲靶甸嶼謅測鎬礦待氰吮肩處為嗣杖桓貴優(yōu)繡葦赦戊曾朋措點(diǎn)昨液困半簇梯利卵租否籽炮諄訛旗函回嚎避租忘哎賺礫攏耘群淌糠華園咕街卷坍昧問耽畔神擁懇域濘禹針襟兄外糖縣咕耪砂氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)目 錄第1章 氣壓高度計(jì)的簡介11.1 氣壓高度計(jì)的研究目的11.2 氣壓高度計(jì)的工作原理1第2章 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)方案32.1 電源的方案選擇32.2 溫度傳感器的選擇32.3壓力傳感器的選

4、擇42.4 rc濾波放大電路42.5 a/d轉(zhuǎn)換芯片42.6 單片機(jī)的選擇52.7 顯示器的選擇52.8 電平轉(zhuǎn)換芯片的選擇5第3章 氣壓高度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)73.1 電源電路設(shè)計(jì)73.2 溫度傳感器電路設(shè)計(jì)73.2.1 ad590的簡介73.2.2 ad590的性能特點(diǎn)83.2.3 ad590的工作原理83.2.4 ad590的非線性誤差及其補(bǔ)償93.3 壓力傳感器的設(shè)計(jì)133.4 rc濾波放大電路143.4.1 lm358的簡介143.4.2 lm358的封裝153.4.3 lm358的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖153.5 tlc2543的設(shè)計(jì)163.5.1 tlc2543的引腳及功能163.5.2 tlc

5、2543內(nèi)部寄存器工作原理173.5.3 tlc2543編程要點(diǎn)183.5.4 tlc2543與單片機(jī)的連接193.6 單片機(jī)89c52203.6.1 單片機(jī)89c52的簡介203.6.2 單片機(jī)89c52引腳及部分功能213.6.3 89c52的晶振電路連接243.6.4 89c52復(fù)位電路243.6.5 按鍵電路253.6.6 單片機(jī)89c52的設(shè)計(jì)連接電路263.7 lcd12864263.7.1 lcd12864的簡介263.7.2 lcd12864管腳及其功能273.7.3 lcd12864的特性283.7.4 lcd12864本次設(shè)計(jì)連接方式283.8 max232293.8.1

6、max232的簡介293.8.2 max232的設(shè)計(jì)連接圖313.9串行通信口設(shè)計(jì)323.9.1 串行通信的簡介323.9.2 rs-232標(biāo)準(zhǔn)323.9.3 rs-232的借口引腳定義333.9.4 rs-232的連接方式33第4章 氣壓高度計(jì)設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)344.1 主程序設(shè)計(jì)344.2顯示程序設(shè)計(jì)354.3數(shù)據(jù)處理程序354.4 a/d轉(zhuǎn)換程序36第5章 總結(jié)與展望38致 謝39參考文獻(xiàn)40附 錄41第1章 氣壓高度計(jì)的簡介1.1 氣壓高度計(jì)的研究目的隨著人們生活水平的提高，戶外運(yùn)動(dòng)也越來越受到人們的青睞。對于實(shí)時(shí)掌握周圍環(huán)境的變化需求越來越大，氣壓、海拔和溫度的變化都需要隨時(shí)掌控。這就

7、催生了氣壓高度計(jì)的快速發(fā)展。與此同時(shí)技術(shù)的進(jìn)步，氣壓高度計(jì)也逐漸有了新的應(yīng)用。目前隨著社會的發(fā)展，氣壓高度計(jì)的用途越加的廣泛，這樣對于氣壓高度計(jì)的要求越多，更方便快捷，穩(wěn)定性及精確度都是有所要求，例如氣壓式高度表是航空大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一部分，它是根據(jù)載體所在處大氣靜壓測量載體的重力勢高度。飛行員依賴他控制飛行器、保持地形許可和與其它飛行器的垂直距離。氣壓高度值將被提供給飛行管理系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛儀、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)答機(jī)使用，已成為各類飛行器不可缺少的導(dǎo)航儀表。尤其是當(dāng)高度信息與gprs信息融合實(shí)現(xiàn)組合定位，可以最小成本提高gprs定位精度和完好性監(jiān)測性能。基于以上原因，本文設(shè)計(jì)了一款氣

8、壓高度計(jì)，可以隨時(shí)的顯示氣壓、海拔及溫度。通過傳感器對壓力、溫度等參數(shù)的檢測，經(jīng)過信號調(diào)理、a/d轉(zhuǎn)換之后由微處理器經(jīng)行處理，并顯示測量結(jié)果。同時(shí)測量數(shù)據(jù)可以上傳給上位機(jī)，以便進(jìn)一步的分析。1.2 氣壓高度計(jì)的工作原理 氣壓高度計(jì)是利用大氣壓的變化規(guī)律，來測量所在地的海拔高度和所在地的大氣壓變化，以及測量因地域變化發(fā)生的相對高度。利用氣壓測量海拔高度的具體原理是：根據(jù)計(jì)算和實(shí)測的結(jié)果表明，在海拔高度-100m0m+4000m范圍內(nèi),可近似地認(rèn)為大氣壓的降低和海拔高度的升高成反比關(guān)系,比例系數(shù)約為(12. 311. 5) pa/m，即:大約每升高1m，大氣壓力下降約12pa。利用此原理,來實(shí)現(xiàn)對

9、高度的計(jì)算。推導(dǎo)計(jì)算公式：u=1.3p-155（kpa）,其中p初始值為100kpa。要使用氣壓高度計(jì)，必須了解以下基本知識：大氣壓強(qiáng)（簡稱大氣壓）：即空氣作用在所在地面單位面積上的壓力（即空氣重量）。大氣壓強(qiáng)的單位有：百帕（hpa）、毫巴（mbr）、毫米汞柱（mmhg）、英寸汞柱（inhg）。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：根據(jù)國際假設(shè)規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下空氣作用在單位海平面的大氣壓力，即海拔0米高度面的大氣壓強(qiáng)，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓大約為1013.25hpa（760mmhg或29.92inhg）。海拔高度愈高，壓在其上的空氣柱愈短，大氣壓也就愈低。因此，大氣壓總是隨著高度的增加而降低的。據(jù)實(shí)測，在近地面層中，高度

10、每升高100米，大氣壓平均降低約12hpa.第2章 氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)方案實(shí)施方案：通過傳感器對壓力、溫度等參數(shù)的檢測，通過放大電路，對信號進(jìn)行放大處理，在經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理并輸出。同時(shí)將測量數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)經(jīng)行進(jìn)一步的分析。tlc254389c52a/d轉(zhuǎn)換電路rc 濾 波放大電路壓力傳感器電平轉(zhuǎn)換模塊溫度傳感器上位機(jī)圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.1 電源的方案選擇根據(jù)氣壓高度計(jì)的設(shè)計(jì)要求，此次氣壓高度計(jì)盡量的小巧輕便，所所以不能使用穩(wěn)定的電壓源進(jìn)行供電，所以采用電池進(jìn)行供電。方案一：使用普通的干電池使用普通干電池，通過串聯(lián)然后穩(wěn)壓出5v的電壓。方案二：

11、使用鋰電池使用15v的鋰電池，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后得到5v的電壓。方案比較：因?yàn)槭褂酶呻姵貢r(shí)間久了電壓會不穩(wěn)定且干電池所需體積較大，而鋰電池厚度小，重量輕，容量大，安全性能好，對于設(shè)計(jì)要求更加的符合，故選擇方案二。2.2 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器現(xiàn)在有兩種供選擇，ds18b20和ad590。 方案一：ds18b20 ds18b20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式。 方案二：ad590 ad590是一塊可以根據(jù)外界溫度變化而產(chǎn)生相應(yīng)電流值的集成芯片。ad590的校準(zhǔn)精度可以達(dá)到0.5攝氏度，而當(dāng)其在常問的區(qū)域范圍后，其精度可以達(dá)到0.1攝氏度。方案比

12、較：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最終顯示器上顯示的是以攝氏度為單位的，而方案一溫度傳感器測量的是數(shù)字量，不滿足設(shè)計(jì)要求，所以選擇方案二，ad590.2.3壓力傳感器的選擇在氣壓高度計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，氣壓對高度的影響最為直接。方案一：壓力傳感器scp1000-d01scp1000-d01是芬蘭vti公司生產(chǎn)的一款基于d-mems技術(shù)的絕對壓力傳感器，能在正常條件下達(dá)到亞米級別的分辨率和1m的精度。scp1000-d01提供了高精度、高速度、低功耗、和超級功耗4種模式?？晒┯脩粜枰孕羞x擇測量方式。scp1000-d01的測量范圍在-100pa+100pa。方案二：mpxa6115ampxa6115a是由摩托羅拉

13、公司生產(chǎn)的，它是一款高溫精確，用來測量絕對壓力的壓力傳感器芯片。在線信號生成時(shí)，具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。方案比較：scp1000-d01此芯片的測量范圍比較的小，并且mpxa6115a具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?，所以選擇mpxa6115a。2.4 rc濾波放大電路方案一：普通的rc濾波放大電路此電路的特點(diǎn)就是簡單，但是誤差比較的大。方案二：mc33502mc33502是一種單電源，大電流，低電壓，價(jià)格昂貴，并且誤差相對較小。方案比較：使用mc33502測量誤差更小，但是價(jià)格太貴，并且此次設(shè)計(jì)精度不用太高。2.5 a/d轉(zhuǎn)換芯片本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)在氣壓傳感器采集到的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)，

14、常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片有以下幾種：方案一：tlc0809tlc0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的器件，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通一個(gè)通道進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。方案二：tlc2543tlc2543是ti公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的8位a/d轉(zhuǎn)換器，它以8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于17us,最大轉(zhuǎn)換速度為40000hz,4mhz典型內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，電源為3至6伏。它能方便的采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測控應(yīng)用系統(tǒng)。方案比較：tlc2543相對于tlc0809所需要用的端口資源少，能夠滿足本

15、文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。2.6 單片機(jī)的選擇本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)以單片機(jī)為核心，常用的單片機(jī)有以下幾種：方案一： at89c51at89c51的工作最高頻率為22mhz。采用flashrom，內(nèi)部具有4kb的存儲空間， 能在3v超低壓下工作，而且s51單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)，由于不具備rsp在線編程技術(shù)，當(dāng)對電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ?，需要燒入程序時(shí)對芯片的多次插拔會對芯片造成一定的損壞。方案二：at89c52同at89c51相比，at89c52的功能和其是一樣的，但是at89c52的內(nèi)存更加的大。方案選擇：根據(jù)實(shí)際的需要，產(chǎn)品在使用的過程

16、中，可能有較大的計(jì)算量，所以選擇內(nèi)存更大的比較合適。2.7 顯示器的選擇本文設(shè)計(jì)的便攜式氣壓高度計(jì)需要顯示氣壓值和高度值，顯示期價(jià)的選擇方案如下：方案一：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示的數(shù)字雖然清楚，但是其耗電量比較大，而且只顯示數(shù)字，但不能顯示些復(fù)雜的字符。 方案二：液晶顯示液晶顯示具有零輻射，低耗能，散熱小，纖薄輕巧，精確還原圖像等優(yōu)點(diǎn)，而且能顯示星號。方案比較：液晶能較方便的顯示多個(gè)字符，且功耗低，滿足本文設(shè)計(jì)的需求，所以選擇方案二。2.8 電平轉(zhuǎn)換芯片的選擇max232，該產(chǎn)品是由德州儀器公司（ti）推出的一款兼容rs232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v +10v，而一般的單片

17、機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0 +5v,max232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供tia/eia-232-f電平。因?yàn)閙ax232是一種比較常見的電平轉(zhuǎn)換芯片，適用的范圍廣泛，器件容易獲取，所以選擇max232。第3章 氣壓高度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的氣壓高度計(jì)是以at89c52為核心，由電源電路、溫度傳感器ad590、壓力傳感器mpxa6115a、rc濾波放大電路、a/d轉(zhuǎn)換電路、電平轉(zhuǎn)換電路、顯示電路及上位機(jī)通信電路組成。3.1 電源電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用鋰電池供電，然后對電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其電路原理如圖3-1所示，主要部分是采用線性穩(wěn)壓芯片7805

18、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,在輸入電壓存在波動(dòng)時(shí)，輸出電壓保持恒定的裝置，轉(zhuǎn)換后的12v電壓供給擴(kuò)展部分，5v電壓供給單片機(jī)。圖中15v的電壓由鋰電池提供。 圖3-1電源電路原理圖lm7812系列是三端正電源穩(wěn)壓電路，它的封裝形式為to-220。它有一系列的固定電壓的輸出，應(yīng)用非常的廣泛。由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護(hù)及安全工作區(qū)得保護(hù)，使它基本上不會損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，就能夠提高大于1.5a的輸出電流。雖然是按照固定的電壓值來設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠吭螅湍塬@取各種不同的電壓和電流。特點(diǎn)：*最大輸出電流為1.5a *輸出電壓為5v;6v;8v;9v;10v;12v;15v;18v;24v

19、 *熱過載保護(hù) *短路保護(hù) *輸出晶體管安全區(qū)保護(hù)3.2 溫度傳感器電路設(shè)計(jì)3.2.1 ad590的簡介ad590是美國analog devices公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。在4 v至30 v電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1 µa/k。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過激光調(diào)整，可用于校準(zhǔn)器件，使該器件在298.2k (25°c)時(shí)輸出298.2 µa電流。 ad590適用于150°c以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測量應(yīng)用的一種

20、很有吸引力的備選方案。應(yīng)用ad590時(shí)，無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。除溫度測量外，還可用于分立器件的溫度補(bǔ)償或校正、與絕對溫度成比例的偏置、流速測量、液位檢測以及風(fēng)速測定等。ad590可以裸片形式提供，適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。 ad590特別適合遠(yuǎn)程檢測應(yīng)用。它提供高阻抗電流輸出，對長線路上的壓降不敏感。任何絕緣良好的雙絞線都適用，與接收電路的距離可達(dá)到數(shù)百英尺。這種輸出特性還便于ad590實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過一個(gè)cmos多路復(fù)用器切換，或者電源電壓可以通過一個(gè)邏輯門輸出切換3.2.2 ad590的性能特點(diǎn)ad590是一塊可以根據(jù)外界溫度

21、變化而產(chǎn)生相應(yīng)電流值的集成芯片，作為一個(gè)高阻抗常量電流的傳感器，該器件可以工作在4-30v的電壓之下，產(chǎn)生1ua/k，應(yīng)用中不需要電源濾波器，導(dǎo)線溫度補(bǔ)償和線性化電路。由于內(nèi)部采用激光微調(diào)，器件的一致性和均勻性很好，容易互換。ad590的校準(zhǔn)精度比較的高，可達(dá)±0.5，當(dāng)其在常溫區(qū)范圍內(nèi)校正后，測量精度可達(dá)±0.1。在全溫區(qū)范圍內(nèi)（-50+150）使用，精度也可以達(dá)到±1.0。ad590的主要特征為：（1） 線性電流的輸出：1ua/k;（2） 較寬的溫度范圍：-50+150；（3） 器件只有兩個(gè)端口：電源電壓輸入，電流輸出；（4） 大范圍的電壓支持：4v-30v；

22、（5） 敏感元件單獨(dú)隔離；（6） 低功耗；（7） 輸出電阻為710m3.2.3 ad590的工作原理ad590 是一恒流源器件, 輸出的電流值與它所測的絕對溫度有精確的線性關(guān)系。該器件采用了激光微調(diào)來校正集成電路的薄膜電阻, 使其在絕對溫度273.2k 時(shí)輸出電流為273.2a, 靈敏度為1a/k, 當(dāng)其感受溫度升高或降低時(shí), 輸出電流以1a/k 的速度增大或減小, 從而將被測溫度線性轉(zhuǎn)換為電流形式輸出, 在測量電路中, 可將其轉(zhuǎn)換為電壓形式來表示對應(yīng)溫度的大小。集成溫度傳感器是利用晶體管pn 結(jié)的電流電壓特性與溫度的關(guān)系，把感溫pn 結(jié)及有關(guān)電子線路集成在一個(gè)小硅片上，構(gòu)成一個(gè)小型化、一體化

23、的專用集成電路片.集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的b- e 結(jié)壓降的不飽和值vbe 與熱力學(xué)溫度t 和通過發(fā)射極電流i 的關(guān)系實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測. 目前在集成溫度傳感器中，常采用一對非常匹配的差分對管作為溫度敏感元件圖二是集成溫度傳感器基本原理圖.其中vt1 和vt2 是互相匹配的晶體管，i1 和i2 分別是vt1和vt2 管的集電極電流，由恒流源提供.vt1 和vt2管的兩個(gè)發(fā)射極和基極電壓之差ube 可用下式表示，即：u=kt/qin(i1/i2) (1)式中：k- 是波爾茲曼常數(shù)；q- 是電子電荷量；- 是vt1 和vt2 管發(fā)射結(jié)的面積之比.從上式可看出，如果保

24、證i1/i2 恒定，則ube 就與溫度t 成單值線性函數(shù)關(guān)系.這就是集成溫度傳感器的基本工作原理，在此基礎(chǔ)上可設(shè)計(jì)出各種不同電路以及不同輸出類型的集成溫度傳感器.圖 3.2 集成溫度傳感器基本原理圖3.2.4 ad590的非線性誤差及其補(bǔ)償ad590 型集成溫度傳感器在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn), 但由于客觀因素, 使封裝后的靈敏度可能有所偏離, 即產(chǎn)生非線性誤差。生產(chǎn)廠家按校準(zhǔn)精度將該器件分為i、j、k、l、m五檔, 不同檔的準(zhǔn)確度不同, i 檔誤差最大為±10, m檔的準(zhǔn)確度最高, 非線性誤差僅為±0.3。ad590 在使用前應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確度標(biāo)定, 標(biāo)定的主要目的是獲得表征準(zhǔn)確度大小的

25、指標(biāo)線性度, 如果存在非線性誤差, 則應(yīng)該進(jìn)行校正即溫度補(bǔ)償。ad590 型集成溫度傳感器在出廠前已經(jīng)校準(zhǔn), 并按校準(zhǔn)結(jié)果分為i、j、k、l、m 五檔, 其中m檔的準(zhǔn)確度最高, 在- 55-150 范圍內(nèi)的非線性誤差在±0.3 ; i 檔誤差較大, 非線性誤差為±10。可見, 不同檔ad590 的準(zhǔn)確度是不同的, 即使是同一檔的ad590, 也會由于生產(chǎn)過程中工藝的波動(dòng)而使準(zhǔn)確度有所不同。因此使用前應(yīng)校正。為了準(zhǔn)確獲知ad590 的準(zhǔn)確度大小, 使用前要進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定的主要目的是獲得表征準(zhǔn)確度大小的重要指標(biāo) 線性度, 以便在使用時(shí)采取一定的措施來提高測量準(zhǔn)確度?？梢允褂孟率?/p>

26、步驟來確定ad590 的線性度: 將ad590 的測量范圍( 如- 55150 或其它) 分成若干點(diǎn); 分別在這些溫度點(diǎn)上測得輸出電流值; 根據(jù)測量結(jié)果描繪出一條特性曲線; 用擬合的方法確定非線性誤差。常用的求非線性誤差的擬合方法有許多種, 如理論擬合、過零旋轉(zhuǎn)擬合、端點(diǎn)連線擬合、端點(diǎn)平移擬合和最小二乘擬合等。在獲得其特性曲線后, 就可用這些方法中的任何一種來確定其線性度。獲得了線性度后, 為提高測量準(zhǔn)確度, 下面的工作便是要對其進(jìn)行誤差修正補(bǔ)償了。誤差修正補(bǔ)償既可以采用硬件電路來實(shí)現(xiàn), 也可以采用計(jì)算機(jī)通過軟件來實(shí)現(xiàn), 現(xiàn)分別介紹如下。采用硬件電路對ad590 進(jìn)行誤差修正補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^對

27、外部電阻器進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的, 最常用的方法有單點(diǎn)溫度補(bǔ)償和雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償。1 單點(diǎn)溫度補(bǔ)償單點(diǎn)溫度補(bǔ)償如圖1 所示。圖1( b) 給出了補(bǔ)償前后的誤差大小。圖 3-3 單點(diǎn)溫度補(bǔ)償實(shí)質(zhì)是端點(diǎn)平移的方法, 這是最簡單的方法。只要在外接電阻器中串接一個(gè)可變電阻器, 在25 時(shí), 調(diào)節(jié)可變電阻器使其輸出為298. 2 mv 即可。由于僅在一點(diǎn)上調(diào)整, 使得ad590 在整個(gè)測量范圍上仍有些誤差。采用單點(diǎn)溫度補(bǔ)償時(shí), 具體在哪一溫度點(diǎn)上調(diào)整比較好, 要根據(jù)實(shí)際測溫范圍來定。2 雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償如下圖所示圖 3-4 雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償 即為旋轉(zhuǎn)和平移擬合法, 與單點(diǎn)溫度補(bǔ)償方法相比, 它可以進(jìn)一步提高a

28、d590 的測溫準(zhǔn)確度。圖中的ad581 為基準(zhǔn)電壓源, 輸出+ 10v 電壓。雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償通常是對測量范圍中選取的兩個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償, 圖3.3中所示的雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償是在0和100 兩點(diǎn)進(jìn)行的。在0時(shí), 調(diào)整r1 使運(yùn)算放大器輸出為0 v; 在100時(shí), 調(diào)整r2 使運(yùn)算放大器輸出為10 v。調(diào)整后的曲線如圖3.3( b) 所示, 由圖可以看出, 雙點(diǎn)溫度補(bǔ)償一般其誤差可在0.3以下, 比單點(diǎn)溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?。如果測溫系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī), 則可通過軟件進(jìn)行補(bǔ)償。這是一種方便又實(shí)用的而且準(zhǔn)確度也較高的方法。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用ad590溫度傳感器，由+15v的電源電壓進(jìn)行供電，在通過ad590的檢測，會產(chǎn)

29、生相應(yīng)的電流信號，再在輸出的端口串聯(lián)一個(gè)電阻，這樣有輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。如左側(cè)圖3.4。圖 3-5 ad590的連接電路3.3 壓力傳感器的設(shè)計(jì)摩托羅拉公司生產(chǎn)的mpxa6115a傳感器是集成在芯片上，是一種雙運(yùn)算放大器，薄膜網(wǎng)絡(luò)電阻提供一個(gè)高輸出信號和溫度補(bǔ)償，并且芯片的小型化和高可靠性，是一種比較合算的產(chǎn)品。這個(gè)mpxa6115a 系列硅壓阻式傳感器是一種狀態(tài)接收信號、處理、信號條件、硅壓力傳感器。這個(gè)傳感器結(jié)合了先進(jìn)的微加工技術(shù),薄膜金屬化和雙極半導(dǎo)體加工提供準(zhǔn)確、高水平模擬輸出信號與壓力成正比。特性： 在高溫的情況下，精度也高； 外形較小，利于元件的小型化； 在085的最大誤

30、差是1.5%； 適合微處理器和微控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)系統(tǒng)； 溫度補(bǔ)償?shù)姆秶?40125； 表面安裝包熱塑性塑料；表3-1 ad590的特性 特性 符號最小值數(shù)值最大值單位壓力范圍pop15-115kpa電源電壓vs4.755.05.25vdc電源電流io-6.010madc最小壓力補(bǔ)償voff0.1330.2000.268vdc滿量程輸出vfso4.6334.7004.768vdc滿量程跨度vfss4.4334.5004.568vdc精度_±1.5%vfss靈敏度v/p_45_mv/kpa響應(yīng)時(shí)間tr_1.0_ms上升時(shí)間_20_ms抵消穩(wěn)定_±0.25_%vfss 本次設(shè)計(jì)壓

31、力傳感器mpxa6115a是由摩托羅拉公司生產(chǎn)的，有5v的電源電壓進(jìn)行供電并且在串聯(lián)一個(gè)100uf的電阻，然后和地直接相連，穩(wěn)定電源信號。并且在傳感器的輸出端口并臉上一個(gè)47pf的電容和一個(gè)51k歐姆的電阻，并結(jié)地。下圖就是本次設(shè)計(jì)壓力傳感器mpxa6115a的電路連接方式： 圖 3.6 mpxa6115a的電路連接方式3.4 rc濾波放大電路本次設(shè)計(jì)對精度的要求不算太高，因此普通的濾波放大器就行，所以選擇了lm358這個(gè)普通的放大器。3.4.1 lm358的簡介lm358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

32、薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、dc增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。3.4.2 lm358的封裝lm358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。  特性(features)：  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：單電源(330v)；雙電源(±1.5一±15v) 。 

33、 低功耗電流，適合于電池供電。  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) 。  參數(shù) 輸入偏置電流45 na 輸入失調(diào)電流50 na 輸入失調(diào)電壓2.9mv輸入共模電壓最大值vcc1.5 v 共模抑制比80db 電源抑制比100db  3

34、.4.3 lm358的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖3-7 lm358的內(nèi)部機(jī)構(gòu)圖表 引出腳功能表3-2 lm358引腳功能引出端序號管腳功能引出端序號管腳功能1輸出1 5正向輸入22反向輸出16反向輸出23正向輸出17輸出24地8電源本次設(shè)計(jì)溫度傳感器和壓力傳感器的輸出都經(jīng)過lm358。其中溫度傳感器ad590根據(jù)你元件性能，轉(zhuǎn)換輸出后是電壓信號，其精度是1µa/開爾文，輸出的信號過于小，所以選擇加上一個(gè)放大跟隨器lm358，這樣就可以將信號進(jìn)行放大，得到的輸出信號是100ma/,這樣的信號就足以滿足系統(tǒng)的要求。如下圖 圖3-8 ad590的接入的lm358而壓力傳感器mpxa6115a，根據(jù)其資

35、料顯示，其輸出是0.5v-5v,已經(jīng)滿足元件的性能要求，所以不用在放大，跟隨信號就足夠了。圖3-9 mpxa6115a接入的lm3583.5 tlc2543的設(shè)計(jì)3.5.1 tlc2543的引腳及功能tlc2543 是12 位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器, 有多封裝種形式, 其中db、dw 或n 封裝的管腳圖見圖1。tlc2543 有20 根引腳, 其它封裝形式引腳數(shù)及引腳功能相同。引腳的功能簡要分類說明如下:圖3-10 tlc2543( 1) 電源引腳vcc , 20 腳: 正電源端, 一般接+ 5v。gnd,10 腳: 地。ref + , 14 腳: 正基準(zhǔn)電壓端, 一般接+5v。ref -

36、 , 13 腳: 這個(gè)是負(fù)基準(zhǔn)電壓端, 一般接地。 ( 2) 控制引腳非cs , 15 腳: 片選端, 由高到低有效, 由外部輸入。eoc , 19 腳: 轉(zhuǎn)換結(jié)束端, 向外部輸出。i / o clock , 18 腳: 控制輸入輸出的時(shí)鐘,由外部輸入。( 3) 模擬輸入引腳ain 0 - ain10, 1 - 9 腳、11 - 12 腳: 11 路模擬輸入端, 輸入電壓范圍: 0. 3v - vcc + 0.3v。( 4) 控制字輸入引腳data tnput, 17 腳: 控制字輸入端, 選擇通道及輸出數(shù)據(jù)格式的控制字由此輸入。( 5) 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出引腳data out, 16 腳: a/

37、d 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的3 態(tài)串行輸出端。3.5.2 tlc2543內(nèi)部寄存器工作原理內(nèi)部控制寄存器有8位，內(nèi)部控制寄存器的設(shè)定數(shù)據(jù)為高位導(dǎo)前，內(nèi)部控制寄存器各個(gè)位的基本功能如下：d7-d4：作為片內(nèi)14個(gè)通道多路選擇器的控制位用于11路模擬量和3個(gè)校準(zhǔn)電壓的選擇以及掉電模式的設(shè)定。d3 d2：用于轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)串行輸出位數(shù)的選擇,共有三位數(shù)可供選擇：8位（精度較低,方便單字節(jié)串行數(shù)據(jù)傳輸）、12位（標(biāo)準(zhǔn)位數(shù)）、16 位（低四位為零，便于16位串行數(shù)據(jù)傳輸）d1：為“0”時(shí)表示輸出數(shù)據(jù)的最大位導(dǎo)前，為“1”時(shí)表示最小位導(dǎo)前。d0：為“0”時(shí)表示輸出數(shù)據(jù)是單極性（無符號二進(jìn)制），為“1”時(shí)表示雙極性（有符

38、號二進(jìn)制）。3.5.3 tlc2543編程要點(diǎn)控制字：為從data input 端串行輸入tlc2543 芯片內(nèi)部的8 位數(shù)據(jù), 它告訴tlc2543 要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長度、輸出數(shù)據(jù)的格式。其中高4 位(d 7 d4) 決定通道號, 對于0 通道至10 通道, 該4 位分別為0000、0001、,、1010, 該4 位為其它數(shù)字時(shí)的功能, 用于檢測校正, 本文不作具體介紹。低4 位決定輸出數(shù)據(jù)長度及格式, 其中d3、d2 決定輸出數(shù)據(jù)長度, tlc2543 的輸出數(shù)據(jù)長度有8 位、12 位、16 位, 但由于tlc2543 為12 位a / d轉(zhuǎn)換芯片, 經(jīng)過分析可以看出,

39、 8 位、16 位輸出對tlc2543 的應(yīng)用意義不大, 宜定在12 位輸出, d3、d2 兩位為00 即可。d1 決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出, 還是低位先送出, 若為高位先送出, 該位為0, 反之為1。d0 決定輸出數(shù)據(jù)是單極性( 二進(jìn)制) 還是雙極性( 2 的補(bǔ)碼) , 若為單極性, 該位為0, 反之為1。tlc2543內(nèi)部寄存器：從編程角度看, tlc2543 內(nèi)部寄存器有輸入數(shù)據(jù)寄存器與輸出數(shù)據(jù)寄存器。輸入數(shù)據(jù)寄存器存放從data input 端移入的控制字。輸出數(shù)據(jù)寄存器存放轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù), 以供從data out 端移出。tlc2543轉(zhuǎn)換過程：上電后, 片選非cs 必須從高到低, 才

40、能開始一次工作周期, 此時(shí)eoc 為高, 輸入數(shù)據(jù)寄存器被置為0, 輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機(jī)的。開始時(shí), 片選非cs 為高, i / o clock 、data input 被禁止, data out 呈高阻狀態(tài), eoc為高。使非cs 變低, i / o clock 、data input 使能, data out 脫離高阻狀態(tài)。12 個(gè)時(shí)鐘信號從i / o clock 端依次加入, 隨著時(shí)鐘信號的加入, 控制字從data input 一位一位地在時(shí)鐘信號的上升沿時(shí)被送tlc2543( 高位先送入) , 同時(shí)上一周期轉(zhuǎn)換的a / d 數(shù)據(jù), 即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從data out 一位

41、一位地移出。tlc2543 收到第4 個(gè)時(shí)鐘信號后, 通道號也已收到, 因此, 此時(shí)tlc2543 開始對選定通道的模擬量進(jìn)行采樣, 并保持到第12 個(gè)時(shí)鐘的下降沿。在第12 個(gè)時(shí)鐘下降沿, eoc 變低, 開始對本次采樣的模擬量進(jìn)行a / d 轉(zhuǎn)換, 轉(zhuǎn)換時(shí)間約需10ls, 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)完成eoc 變高, 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中, 待下一個(gè)工作周期輸出。此后, 可以進(jìn)行新的工作周期。3.5.4 tlc2543與單片機(jī)的連接目前使用的51 系列單片機(jī)沒有spi 或相同的接口能力, 為了與tlc2543接口, 可以根據(jù)上節(jié)所給出的編程要點(diǎn), 利用軟件合成spi 操作, 完成a/ d 數(shù)據(jù)的采集。圖

42、中給出了tlc2543 與51 系列接口的一種方式。圖中tlc2543 與單片機(jī)之間只用4 根線, 轉(zhuǎn)換結(jié)束eof未接入單片機(jī), 這是基于二個(gè)工作周期之間的單片機(jī)指令一般大于10ls , 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成, 不判斷eof, 也可以通過試驗(yàn)或計(jì)算指令執(zhí)行時(shí)間確定轉(zhuǎn)換是否結(jié)束, 這樣可以省去一根接線。下一節(jié)將根據(jù)此電路進(jìn)行a/ d 采集程序的設(shè)計(jì)。需要說明的是, 圖中僅給出原理圖,圖 3.11 tlc2543與單片機(jī)的連接圖 3.12 tlc2543的外部結(jié)構(gòu)連接圖圖中外部的結(jié)構(gòu)是由一個(gè)15v的電源供電，然后串聯(lián)一個(gè)50歐姆的電阻，供電給放大器，與此同時(shí)，在通過一個(gè)有3個(gè)電容并聯(lián)（10uf,0.1uf

43、,470pf）然后接地，在放大器的另一端也是附加同樣的外部結(jié)構(gòu)，但是提供的電源電壓是-15v。這，兩部分外部結(jié)構(gòu)主要是起著平衡電壓的作用，然后由rc濾波放大電路的信號輸入到u1，然后由輸出端輸入到tlc2543的借口ain0-ain10，然后由tlc2543的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。圖 3.13 tlc2543的設(shè)計(jì)電路圖信號經(jīng)由rc濾波放大跟隨器mc33502輸出后進(jìn)入到tlc2543的外部電路，溫度傳感器ad590的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換后輸入到ad轉(zhuǎn)換器的ain0口，壓力傳感器mpxa6115a的輸出信號經(jīng)過處理輸入到ain1口，此外tlc2543的10腳和13腳接地，14腳和20腳接+5v的電源電壓。

44、信號經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號然后輸出，其中i/o clock接89c52的p1.2，data input接p1.3，data out接p1.4，非cs接p1.5，信號傳送給單片機(jī)89c52。3.6 單片機(jī)89c523.6.1 單片機(jī)89c52的簡介stc89c52rc單片機(jī)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)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如下：· 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.· 工作電壓：5.5v3.3

45、v（5v單片機(jī)）/3.8v2.0v（3v單片機(jī)）· 工作頻率范圍：040mhz，相當(dāng)于普通8051的080mhz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhz· 用戶應(yīng)用程序空間為8k字節(jié)· 片上集成512字節(jié)ram· 通用i/o口（32個(gè)），復(fù)位后為：p1/p2/p3/p4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，p0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為i/o口用時(shí)，需加上拉電阻。· isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（rxd/p3.0,txd/p3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片· 具有

46、eeprom功能· 具有看門狗功能· 共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器t0、t1、t2· 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，power down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒· 通用異步串行口（uart），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)uart· 工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）· pdip封裝3.6.2 單片機(jī)89c52引腳及部分功能圖 3.14 89c52的芯片模型89c52的引腳功能說明：vcc（40引腳）：電源電壓vss（20引腳）：接地p0端口（p0.0p0.7，3932引腳）：p0口是一

47、個(gè)漏極開路的8位雙向i/o口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl負(fù)載，對端口p0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，p0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，p0口內(nèi)部上拉電阻有效。在flash rom編程時(shí)，p0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。p1端口（p1.0p1.7，18引腳）：p1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)ttl輸入。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。p1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被

48、外部拉低的引腳會輸出一個(gè)電流（）。此外，p1.0和p1.1還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（p1.0/t2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體參見：在對flash rom編程和程序校驗(yàn)時(shí)，p1接收低8位地址表3-3 p1.0和p1.1的管腳作用引腳號功能特性p1.0t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出p1.1t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制）p2端口（p2.0p2.7，2128引腳）：p2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。p2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)ttl輸入。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到

49、高電平，這時(shí)可用作輸入口。p2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個(gè)電流（）。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“movx dptr”指令）時(shí)，p2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“movx r1”指令）時(shí)，p2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（sfr）區(qū)中的p2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不會改變。在對flash rom編程和程序校驗(yàn)期間，p2也接收高位地址和一些控制信號。p3端口（p3.0p3.7，1017引腳）：p3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。p3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)tt

50、l輸入。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。p3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個(gè)電流。在對flash rom編程或程序校驗(yàn)時(shí)，p3還接收一些控制信號。p3口除作為一般i/o口外，還有其他一些復(fù)用功能，如所示：表3-4 p3口引腳復(fù)用功能引腳號復(fù)用功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2（外部中斷0）p3.3（外部中斷1）p3.4t0（定時(shí)器0的外部輸入）p3.5t1（定時(shí)器1的外部輸入）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）rst（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)

51、器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，rst引腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr（地址8eh）上的disrto位可以使此功能無效。disrto默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ale/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ale以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ale脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址位8eh的sfr的第0位置“1”，ale操作將無效。這

52、一位置“1”，ale僅在執(zhí)行movx或mov指令時(shí)有效。否則，ale將被微弱拉高。這個(gè)ale使能標(biāo)志位（地址位8eh的sfr的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)at89c51rc從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將不被激活。/vpp（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000h到ffffh的外部程序存儲器讀取指令，必須接gnd。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位reset。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接vcc。在flash編程期間，也接收12伏vpp電壓。x

53、tal1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端3.6.3 89c52的晶振電路連接at89s51引腳xtal1和xtal2與晶體振蕩器及電容c24、c25按圖3-13所示方式連接。晶振、電容c24c25及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容c24、c25的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033mhz之間，電容c3、c2取值范圍在530pf之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12mhz外部晶振，電容取值為30pf。圖 3-15 晶振電路3.6.4 89c52復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使

54、cpu和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后pc0000h，使單片機(jī)從第個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即rst為高電平期間），p0口為高組態(tài)，p1p3口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通信號psen無效。地址鎖存信號ale也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖3-13所示的復(fù)位電路，該電路在最簡單的復(fù)位電路。圖 3-16 復(fù)位電路3.6.5 按鍵電路按鍵電路是由3個(gè)按鈕開關(guān)、4個(gè)led和電阻構(gòu)成，它分別能顯示三個(gè)參數(shù)（溫度、壓力或設(shè)定點(diǎn)）。開關(guān)的三種狀態(tài)（sw1、sw2、sw3）能夠利用單片機(jī)89c52的2根輸入線進(jìn)行編碼形式見下表。表3-5 編碼形式開關(guān)/p1p1.0p1.1sw1(溫度)低高sw2（壓力）高低sw3（設(shè)定點(diǎn)）低低圖3-17 按鍵電路3.6.6 單片機(jī)89c52的設(shè)計(jì)連接