單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)

PAGEPAGElxxiii摘要單片機(jī)對(duì)溫溫度的測(cè)測(cè)控是一一個(gè)工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中中經(jīng)常遇遇到的控控制問(wèn)題題，采用用單片機(jī)機(jī)對(duì)溫度度進(jìn)行測(cè)控控不僅具具有控制制方便、簡(jiǎn)簡(jiǎn)單和靈靈活等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，而而且可以以大幅度度提高控控制質(zhì)量量。單片片機(jī)構(gòu)成成的溫度度測(cè)控系統(tǒng)統(tǒng)是通過(guò)過(guò)單片機(jī)機(jī)80551及其其溫度檢檢測(cè)和控控制電路路，對(duì)環(huán)環(huán)境的溫溫度進(jìn)行行控制。本文主要介介紹了溫溫度傳感感器的選選取和溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置硬件件部分的的電路設(shè)設(shè)計(jì)。設(shè)設(shè)計(jì)中選選用獨(dú)特特的單總總線溫度度傳感器器DS118200，并且且把整個(gè)個(gè)硬件系系統(tǒng)的電電路設(shè)計(jì)計(jì)劃分為為DS118200與80051的的硬件接接口電路路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)顯示與鍵盤設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)、通信接口電路設(shè)計(jì)。該裝置可實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量與控制，并能記錄、存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，并附有通信接口，能方便地應(yīng)用于各種溫度控制場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：?jiǎn)螁纹瑱C(jī)；；傳感器器；檢測(cè)；控制；；電路AbstrracttMicroocommputtertotemmperratuuremonnitoorinngiisaafrrequuenttlyenccounnterredbytheeinndusstriialprooducctiooncconttroll,aadopptinngmmicrrocoompuuterrtoocaarryyonnthhecconttrolltoothhemnottonnlyhavvettheconntroolcconvveniiencce,simmpleeanndaagillityy,bbutalssowwithhsiigniificcanttimmproovetheequualiityofconntrool.Makkinggusseoof880511anndiitstemmperratuuredettecttionnanndcconttrollciircuuitss,mmicrrocoompuuterrteempeerattureecoontrrolsysstemmcaanccarrryoontthedettecttionnanndcconttrolltoothhettempperaaturreoofttheenvviroonmeent..Thisartticllemmainnlyinttrodduceestthesellecttionnoffthhettempperaaturressenssorssanndtthecirrcuiitddesiignoftheeteempeerattureereeal--timmeddeteectiionanddcoontrrolharrdwaaredevviceepaartiial..IchoooseeDSS18220ttheuniiquee1--wirrebbustemmperratuuresennsorr,aanddivvideethhewwholleccirccuittsoofhharddwarressysttemforrthheDDS18820witthtthe80551oofhharddwarreinnterrfacceccirccuittdeesiggn,dattaddispplayyanndtthedessignnoffkeeybooardd,ttheexppanddciircuuitdessignnoffdaatamemmoryyanndtthecirrcuiitddesiignofcommmunnicaatiooniinteerfaace..Thhisddeviicecannacchieevereaal-ttimeemeeasuuremmenttanndcconttrolloffennvirronmmenttaltemmperratuure,,anndccanreccordd,ssaviingrellateedddataa,aandapppenddthhecoommuuniccatiionssinnterrfacce,socannbeeappplyyinnvaariooussittuattionnoffteempeerattureecoontrroleexpeedieentlly.KeyWWordds：mmicrrocoompuuterr；sennsorr；dettectt；conntrool；；cirrcuiit目錄錄1．概述…………………………111.1單片片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度控控制裝置置的意義義…………1.2溫度度測(cè)控裝裝置所實(shí)實(shí)現(xiàn)的功功能………………2．微機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)介…………………………1..1微微機(jī)控制制系統(tǒng)的的組成………………………1..2微微機(jī)控制制系統(tǒng)的的分類……………………3．溫度傳傳感器的的選擇……………………3.11溫度度傳感器器的分類類………………………3..2溫度傳傳感器信信號(hào)傳輸輸模式………………3.3溫度度傳感器器的確定定…………3..4單總總線溫度度傳感器器DS118200介紹…………4．溫度測(cè)測(cè)控裝置置的電路路設(shè)計(jì)………………4.1Intell80551單片片機(jī)簡(jiǎn)介介……………………4.1.11Intell80551的結(jié)結(jié)構(gòu)及特特性………4.1.22Intell80551時(shí)鐘鐘電路與與復(fù)位電電路……………4.2DS118200與80051的的接口電電路設(shè)計(jì)計(jì)………4.3溫度度顯示與與鍵盤設(shè)設(shè)計(jì)………………………4.3.11LEED數(shù)碼碼管簡(jiǎn)介介及其顯顯示電路路………………4.3.22鍵盤盤電路設(shè)設(shè)計(jì)…………4.4存存儲(chǔ)器的的擴(kuò)展電電路設(shè)計(jì)計(jì)…………………4.5通信信接口電電路設(shè)計(jì)計(jì)…………4.5.11RS-3323CC標(biāo)準(zhǔn)介介紹………………4.5.22MAXX2322與80051的的接口電電路…………………5.總結(jié)………………單片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置設(shè)設(shè)計(jì)1.概述本課題的題題目是“單片機(jī)機(jī)構(gòu)成的的環(huán)境溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置設(shè)計(jì)計(jì)”，主要要論述了了環(huán)境溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置的硬硬件部分分的設(shè)計(jì)計(jì)，包括括核心元元器件的的選取和和介紹、單單片機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的電路路設(shè)計(jì)。1.1單片片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度控制裝裝置的意意義電子技術(shù)和和微型計(jì)計(jì)算機(jī)的的迅速發(fā)發(fā)展，促促進(jìn)了微微型計(jì)算算機(jī)測(cè)量量和控制制技術(shù)的的迅速發(fā)發(fā)展和廣廣泛應(yīng)用用。可以以說(shuō)，微微機(jī)測(cè)控控技術(shù)的的應(yīng)用己己滲透到到國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)的各各個(gè)部門門。國(guó)防防技術(shù)，航航空，航航天，鐵鐵路，冶冶金，化化工等產(chǎn)產(chǎn)業(yè)自不不必說(shuō)，就就連日常常生活中中也用上上了微機(jī)機(jī)控制的的電梯，微微波爐，電電冰箱，電電視機(jī)，電電扇，智智能照相相機(jī)，玩玩具，模模糊控制制洗衣機(jī)機(jī)，模糊糊控制空空調(diào)機(jī)，攜攜帶式心心臟監(jiān)護(hù)護(hù)機(jī)等，所所有這些些智能機(jī)機(jī)電一體體化產(chǎn)品品的出現(xiàn)現(xiàn)，無(wú)不不是微機(jī)機(jī)測(cè)控技技術(shù)的成成功應(yīng)用用。環(huán)境溫度是是一種最最基本的的環(huán)境參參數(shù)，人人民的生生活與環(huán)環(huán)境的溫溫度息息息相關(guān)，在在工業(yè)生生產(chǎn)過(guò)程程中需要要實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)控溫度，在在農(nóng)業(yè)生生產(chǎn)中也也離不開開溫度的的測(cè)控，而溫度度也是最最不易保保障的指指標(biāo)，因此研研究可靠靠并且實(shí)實(shí)用的溫溫度測(cè)控控裝置具具有重要要的意義義。而采采用MCCS—51單單片機(jī)來(lái)來(lái)對(duì)溫度度進(jìn)行控控制，不不僅具有有控制方方便、組組態(tài)簡(jiǎn)單單和靈活活性大等等優(yōu)點(diǎn)，而而且可以以大幅度度提高被被控溫度度的技術(shù)術(shù)指標(biāo)，從從而能夠夠大大提提高產(chǎn)品品的質(zhì)量量和數(shù)量量。環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置在在工業(yè)生生產(chǎn)中也也會(huì)經(jīng)常常會(huì)遇到到，因此此，具有有很強(qiáng)的的實(shí)用價(jià)價(jià)值。測(cè)控溫度的的關(guān)鍵是是控制器器和溫度度傳感器器。環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置的的設(shè)計(jì)采采用的控控制器為為51單單片機(jī)，溫度傳感器是智能集成溫度傳感器DS1820。單片機(jī)作為控制器件，具有體積小、功能強(qiáng)可靠性高、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，再加上近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用。單片機(jī)不僅已成為工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域普遍采用的智能化控制工具，而且已滲入到人們工作和生活的各個(gè)角落，有力地推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。因此，設(shè)計(jì)該裝置時(shí)選用的控制器是8051單片機(jī)，以保證達(dá)到設(shè)計(jì)的控制要求。DS1820是智能集成數(shù)字溫度傳感器，能快速準(zhǔn)確的進(jìn)行溫度采集，從而使溫度的檢測(cè)和控制達(dá)到設(shè)計(jì)要求。1.2溫度度測(cè)控裝裝置所實(shí)實(shí)現(xiàn)的功功能環(huán)境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置可可在0～50℃的范圍圍內(nèi)任意意設(shè)定溫溫度控制制點(diǎn)，數(shù)碼管管可以顯顯示出環(huán)環(huán)境溫度度，并附有有RS--2322通信接口口可使多多個(gè)這樣樣的裝置置方便地地與計(jì)算算機(jī)互聯(lián)聯(lián)，以實(shí)實(shí)現(xiàn)溫度度的測(cè)控控。由于于該裝置置采用了了一線數(shù)數(shù)字溫度度傳感器器DS118200來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)溫度采采樣，所所以也可可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)多點(diǎn)溫溫度采樣樣的集中中控制。此外，該該裝置還還可自動(dòng)動(dòng)控制多多個(gè)設(shè)備備的多點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間控控制電路路，便于功功能的擴(kuò)擴(kuò)展，可可保證溫溫度指標(biāo)標(biāo)滿足設(shè)設(shè)計(jì)要求求。因此能方方便地應(yīng)應(yīng)用于各各種溫度度控制場(chǎng)場(chǎng)合，因而具具有更廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用。環(huán)境溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置的設(shè)設(shè)計(jì)，是是以80051單單片機(jī)為為控制核核心，以以DS118200為溫度度檢測(cè)核核心構(gòu)成成一個(gè)環(huán)環(huán)境溫度度的實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)量與與控制系系統(tǒng)。該裝置可實(shí)實(shí)現(xiàn)的功功能如下下：（1）在00～50℃間可任任意設(shè)定定溫度控控制點(diǎn)；；（2）可以以實(shí)時(shí)顯顯示監(jiān)測(cè)測(cè)環(huán)境溫溫濕度的的變化情情況，并并記錄、存存儲(chǔ)相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)；；（3）具有有多點(diǎn)定定時(shí)設(shè)備備控制電電路，便便于功能能擴(kuò)展；；（4）配有有通信接接口，可可方便地地與計(jì)算算機(jī)進(jìn)行行通信；；（5）溫度度控制的的精度為為：（00～50℃）±0..5℃。本裝置的整整個(gè)硬件件系統(tǒng)的的電路劃分分為DSS18220與880511的硬件件接口電電路、數(shù)據(jù)顯顯示與鍵鍵盤、數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)儲(chǔ)器的擴(kuò)擴(kuò)展電路路、通信信接口電電路，并并通過(guò)這這些電路路來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)上述功功能，在在本論文文中將對(duì)對(duì)這些電電路作詳詳細(xì)介紹紹。2．微機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)介微機(jī)測(cè)控系系統(tǒng)是由由微型機(jī)機(jī)與其它它器件和和裝置適適當(dāng)連接接起來(lái)的的硬件系系統(tǒng)，并并在軟件件的操作作下協(xié)調(diào)調(diào)運(yùn)行執(zhí)執(zhí)行預(yù)定定的測(cè)量量與控制制任務(wù)。電子技術(shù)和和微型計(jì)計(jì)算機(jī)的的迅速發(fā)發(fā)展，促促進(jìn)了微微型計(jì)算算機(jī)測(cè)量量和控制制技術(shù)的的迅速發(fā)發(fā)展和廣廣泛應(yīng)用用?？梢砸哉f(shuō)，微微機(jī)測(cè)控控技術(shù)的的應(yīng)用己己滲透到到國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)的各各個(gè)部門門。國(guó)防防技術(shù)，航航空，航航天，鐵鐵路，冶冶金，化化工等產(chǎn)產(chǎn)業(yè)自不不必說(shuō)，就就連日常常生活中中也用上上了微機(jī)機(jī)控制的的電梯，微微波爐，電電冰箱，電電視機(jī)，電電扇，智智能照相相機(jī)，玩玩具，模模糊控制制洗衣機(jī)機(jī)，模糊糊控制空空調(diào)機(jī)，攜攜帶式心心臟監(jiān)護(hù)護(hù)機(jī)等，所所有這些些智能機(jī)機(jī)電一體體化產(chǎn)品品的出現(xiàn)現(xiàn)，無(wú)不不是微機(jī)機(jī)測(cè)控技技術(shù)的成成功應(yīng)用用。2.1微機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的組組成微機(jī)控制系系統(tǒng)包括括硬件和和軟件兩兩部分。硬件件是微機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的物物質(zhì)基礎(chǔ)礎(chǔ)。它在在軟件的的協(xié)調(diào)下下運(yùn)行，實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)生生產(chǎn)過(guò)程程或被控控對(duì)象參參數(shù)的檢檢驗(yàn)，完完成對(duì)生生產(chǎn)過(guò)程程或被控控對(duì)象的的控制任任務(wù)。硬件件包括::主機(jī)，外外部設(shè)備備，傳感感器和變變送器，功功率放大大和執(zhí)行行機(jī)構(gòu)，模模擬量輸輸入通道道，模擬擬量輸出出通道，開開關(guān)量輸輸入和輸輸出通道道，接口口電路和和電源?？刂葡到y(tǒng)的的軟件，指指的是它它的全部部程序，包包括系統(tǒng)統(tǒng)軟件和和應(yīng)用軟軟件兩大大類。其其中系統(tǒng)統(tǒng)軟件主主要包括括以下內(nèi)內(nèi)容:(1)監(jiān)控控程序和和操作系系統(tǒng)監(jiān)控程序是是一種低低級(jí)計(jì)算算機(jī)的管管理程序序。它的的功能是是掃描鍵鍵盤，實(shí)實(shí)現(xiàn)人機(jī)機(jī)對(duì)話，接接受用戶戶程序，顯顯示、調(diào)調(diào)試、修修改和運(yùn)運(yùn)行用戶戶程序，顯顯示和修修改存儲(chǔ)儲(chǔ)器中的的內(nèi)容。通通電后立立即進(jìn)入入監(jiān)控程程序，各各種程序序均在監(jiān)監(jiān)控程序序下運(yùn)行行。操作系統(tǒng)統(tǒng)是一種種微型計(jì)計(jì)算機(jī)的的大型管管理程序序，是在在監(jiān)控程程序的基基礎(chǔ)上進(jìn)進(jìn)一步擴(kuò)擴(kuò)展許多多控制程程序形成成的。其其主要功功能是實(shí)實(shí)現(xiàn)人機(jī)機(jī)對(duì)話，管管理微型型機(jī)、存存儲(chǔ)器、操操作臺(tái)、外外部設(shè)備備、文件件和作業(yè)業(yè)進(jìn)程。它它控制各各種軟件件，如匯匯編程序序、解釋釋程序、編編譯程序序、I//0驅(qū)動(dòng)動(dòng)程序、連連接程序序等。（2）匯編編程序、解解釋程序序和編譯譯程序匯編程序用用于把匯匯編語(yǔ)言言程序變變?yōu)橛?jì)算算機(jī)能夠夠認(rèn)識(shí)和和執(zhí)行的的機(jī)器語(yǔ)語(yǔ)言程序序，也稱稱為目標(biāo)標(biāo)程序。例例如MCCS-551單片片機(jī)仿真真器里有有MCSS-511匯編程程序，用用戶可以以把自己己用匯編編語(yǔ)言編編寫的程程序送入入仿真器器然后把把它變?yōu)闉闄C(jī)器語(yǔ)語(yǔ)言程序序，再把把這些機(jī)機(jī)器語(yǔ)言言程序固固化到EEPROOM中，EEPROOM中的的程序就就可以在在用戶系系統(tǒng)中執(zhí)執(zhí)行。解釋程程序能把把用某種種程序設(shè)設(shè)計(jì)語(yǔ)言言寫的源源程序((如BAASICC)，翻翻譯成機(jī)機(jī)器語(yǔ)言言的目標(biāo)標(biāo)程序，此此目標(biāo)程程序是可可執(zhí)行程程序。編譯譯程序能能把用高高級(jí)語(yǔ)言言編寫的的源程序序，編譯譯成某種種中間語(yǔ)語(yǔ)言(如如匯編語(yǔ)語(yǔ)言)或或機(jī)器目目標(biāo)程序序。應(yīng)用軟件是是由微機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計(jì)者編編寫的，對(duì)對(duì)不同的的系統(tǒng)，應(yīng)應(yīng)用軟件件的差別別也很大大，就算算是同一一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)，也會(huì)會(huì)有多種種應(yīng)用軟軟件。應(yīng)應(yīng)用軟件件一般采采用模塊塊化結(jié)構(gòu)構(gòu)，一個(gè)個(gè)程序模模塊就是是一個(gè)子子程序?？偪偟膩?lái)說(shuō)說(shuō)，這些些子程序序可分為為兩類::通用軟軟件和專專用軟件件。(1)通用用軟件通用軟件在在一般的的微機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)軟件設(shè)設(shè)計(jì)中經(jīng)經(jīng)常用到到，常見(jiàn)見(jiàn)的有以以下幾種種：a.數(shù)制變變換程序序，例如如二進(jìn)制制與BCCD碼之之間互相相轉(zhuǎn)換程程序；b.運(yùn)算程程序，包包括加、減減、乘、除除、乘方方、開方方、函數(shù)數(shù)運(yùn)算等等；c.數(shù)字濾濾波程序序，用于于對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行處處理；d.工程量量程序，在在工程顯顯示時(shí)往往往會(huì)用用到這類類程序；；e.查表程程序，例例如查找找熱電勢(shì)勢(shì)對(duì)應(yīng)的的溫度值值；f.報(bào)警程程序。(2)專用用軟件這是針對(duì)某某一具體體控制系系統(tǒng)和不不同控制制規(guī)律編編制的程程序，常常見(jiàn)的有有以下幾幾種:a.數(shù)據(jù)采采集程序序;b.輸出程程序;c.各種控控制算法法程序，例例如PIID算法法程序。2.2微機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的分分類微型機(jī)控制制系統(tǒng)有有多種分分類方法法，這里里是按單單片機(jī)在在系統(tǒng)中中參與控控制的方方式來(lái)分分。（1）生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程的的巡回檢檢測(cè)和數(shù)數(shù)據(jù)處理理系統(tǒng)這種系統(tǒng)是是微型機(jī)機(jī)不斷輪輪流檢測(cè)測(cè)生產(chǎn)過(guò)過(guò)程的各各個(gè)參數(shù)數(shù)，即所所謂巡回回檢測(cè)，然然后微型型機(jī)對(duì)所所測(cè)得的的參數(shù)進(jìn)進(jìn)行處理理和加工工，如數(shù)數(shù)字濾波波，并將將處理和和加工的的數(shù)據(jù)存存于半導(dǎo)導(dǎo)體存儲(chǔ)儲(chǔ)器或磁磁盤上，在在需要時(shí)時(shí)可打印印和顯示示這些數(shù)數(shù)據(jù)。如如果發(fā)生生異常情情況，還還可以發(fā)發(fā)出聲光光報(bào)警。這這樣的系系統(tǒng)稱為為生產(chǎn)過(guò)過(guò)程的巡巡回檢測(cè)測(cè)和數(shù)據(jù)據(jù)處理系系統(tǒng)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱為巡巡回檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)或或數(shù)據(jù)采采集系統(tǒng)統(tǒng)。人們可以利利用巡回回檢測(cè)系系統(tǒng)所得得到的數(shù)數(shù)據(jù)和信信息獲得得生產(chǎn)過(guò)過(guò)程的數(shù)數(shù)學(xué)模型型和其它它有用信信息，作作為設(shè)計(jì)計(jì)或修改改微型機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)的依依據(jù)。這這種系統(tǒng)統(tǒng)更多地地是作為為較大型型和復(fù)雜雜的生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程控控制系統(tǒng)統(tǒng)的一部部分，作作為這個(gè)個(gè)控制系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)采集集裝置，它它能快速速向微機(jī)機(jī)提供生生產(chǎn)過(guò)程程的有關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)和和信息，由由微機(jī)行復(fù)復(fù)雜的運(yùn)運(yùn)算和決決策，以以便實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自適應(yīng)應(yīng)控制和和最優(yōu)控控制。（22）直接接數(shù)字控控制系統(tǒng)統(tǒng)(DDDC)DDDC(DiirecctDDigiitallCoontrrol))控制系系統(tǒng)，就就是微型型機(jī)不僅僅對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行采采集，還通過(guò)輸出出通道直直接對(duì)生生產(chǎn)過(guò)程程進(jìn)行控控制。這這里的“數(shù)字”二字是是區(qū)別于于模擬或或連續(xù)控控制系統(tǒng)統(tǒng)而言的的。大多多數(shù)直接接數(shù)字控控制系統(tǒng)統(tǒng)不需配配備磁盤盤驅(qū)動(dòng)器器、打印印機(jī)和顯顯示終端端，而用用簡(jiǎn)單的的數(shù)碼顯顯示器代代替顯示示終端。系系統(tǒng)的控控制過(guò)程程是：DDDC微微型機(jī)通通過(guò)模擬擬量輸入入通道和和開關(guān)量量輸入通通道巡回回檢測(cè)生生產(chǎn)過(guò)程程的參數(shù)數(shù)，并與與事先存存于存儲(chǔ)儲(chǔ)器中的的給定值值進(jìn)行比比較，得得出誤差差(給定定值與生生產(chǎn)過(guò)程程的被調(diào)調(diào)量之差差)，然然后根據(jù)據(jù)誤差及及其變化化趨勢(shì)，運(yùn)運(yùn)用體現(xiàn)現(xiàn)控制規(guī)規(guī)律的控控制算法法(程序序)求出出控制器器的輸出出量，并并通過(guò)模模擬量輸輸出通道道和開關(guān)關(guān)量輸出出通道送送給執(zhí)行行機(jī)構(gòu)，控控制生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程，使使被控量量接近給給定值。（3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC)計(jì)算機(jī)監(jiān)督督控制系系統(tǒng)即SSCC(SuuperrvissoryyCoompuuterrCoontrrol))系統(tǒng)是是比DDDC系統(tǒng)更高一一級(jí)的系系統(tǒng)，它它是一個(gè)個(gè)兩級(jí)控控制系統(tǒng)統(tǒng)。上位位級(jí)是SSSC計(jì)計(jì)算機(jī)，它它根據(jù)原原始的生生產(chǎn)工藝藝信息和和其它信信息，如如運(yùn)行條條件的變變更等，按按照生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程的的數(shù)學(xué)模模型，計(jì)計(jì)算出生生產(chǎn)過(guò)程程的最優(yōu)優(yōu)給定值值(設(shè)定定值或期期望值))送給SSCC計(jì)計(jì)算機(jī)的的下級(jí)計(jì)計(jì)算機(jī)。建建立生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程的的數(shù)學(xué)模模型和求求解控制制策略是是SCCC計(jì)算機(jī)機(jī)的兩個(gè)個(gè)重要任任務(wù)。由由于SCCC計(jì)算算機(jī)的輸輸出不直直接控制制執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)，而而是給出出下級(jí)計(jì)計(jì)算機(jī)的的設(shè)定值值，所以以這種系系統(tǒng)也稱稱為設(shè)定定值控制制系統(tǒng)SSPC(SeetPPoinntCCompputeer)。監(jiān)監(jiān)督控制制系統(tǒng)的的下位級(jí)級(jí)為DDDC計(jì)算算機(jī)或模模擬控制制系統(tǒng)，它它對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程進(jìn)進(jìn)行直接接控制，從從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)整個(gè)生生產(chǎn)過(guò)程程的綜合合最優(yōu)控控制，例例如生產(chǎn)產(chǎn)效率高高、產(chǎn)品品質(zhì)量好好、能源源消耗少少、原材材料省、成成本低、人人員和設(shè)設(shè)備安全全等。（4）計(jì)算算機(jī)多機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)計(jì)計(jì)算機(jī)多多機(jī)控制制系統(tǒng)是是為了適適應(yīng)現(xiàn)代代化工業(yè)業(yè)生產(chǎn)規(guī)規(guī)模大，生生產(chǎn)過(guò)程程復(fù)雜，要要求可靠靠性高的的要求出出現(xiàn)的，它它不僅對(duì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)過(guò)程進(jìn)行行控制，還還進(jìn)行各各種管理理工作。整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)由三級(jí)級(jí)組成::最低級(jí)級(jí)為直接接控制級(jí)級(jí)，中間間級(jí)為計(jì)計(jì)算機(jī)監(jiān)監(jiān)督控制制級(jí)(SSCC))，最高高級(jí)為管管理級(jí)MMIS（ManagementInformationSystem）。直接控制級(jí)級(jí)采集生生產(chǎn)過(guò)程程的參數(shù)數(shù)，接收收來(lái)自SSCC計(jì)計(jì)算機(jī)的的給定值值并按預(yù)預(yù)定的控控制規(guī)律律對(duì)被控控對(duì)象進(jìn)進(jìn)行控制制。監(jiān)督督控制級(jí)級(jí)的SCCC計(jì)算算機(jī)的作作用如前前面所述述，其功功能主要要是建立立過(guò)程的的數(shù)學(xué)模模型，求求解控制制策略，確確定各DDDC級(jí)級(jí)的給定定值并傳傳送給各各DDCC級(jí)以實(shí)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)優(yōu)或自適適應(yīng)控制制。SCCC計(jì)算算機(jī)不僅僅可以與與DDCC級(jí)通訊訊，各SSCC級(jí)級(jí)之間也也有通訊訊聯(lián)系，以以便交流流信息。（5）分布布型綜合合控制系系統(tǒng)分布型綜合合控制系系統(tǒng)TDDCS（TootallDiistrribuuteddCoontrrolSSysttemss）也稱稱為分布布型微處處理機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)(DiistrribuuteddMiicrooproocesssorrsCConttrollSyysteems))或分布布控制系系統(tǒng)(DDisttribbuteedCConttrollSyysteems))，簡(jiǎn)稱稱集散系系統(tǒng)或分分布系統(tǒng)統(tǒng)。它實(shí)實(shí)質(zhì)上就就是一種種多級(jí)控控制系統(tǒng)統(tǒng)，只不不過(guò)系統(tǒng)統(tǒng)各部分分(硬件件和軟件件)以組組件或模模塊的形形式出現(xiàn)現(xiàn)。集散控制系系統(tǒng)由基基本控制制器進(jìn)行行局部分分散控制制，用協(xié)協(xié)調(diào)級(jí)協(xié)協(xié)調(diào)各基基本控制制器的工工作，實(shí)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)優(yōu)控制，并并實(shí)現(xiàn)集集中監(jiān)視視、操作作和管理理，以達(dá)達(dá)到掌握握全局的的目的。集集散系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是：（1）容易易掌握，組組建系統(tǒng)統(tǒng)工作量量少。（2）擴(kuò)充充靈活，可可實(shí)現(xiàn)各各種控制制。（3）分散散控制，故故障分散散，再加加上有完完善的系系統(tǒng)自檢檢功能，故故可靠性性高。（4）集中中協(xié)調(diào)和和管理，可可實(shí)現(xiàn)最最優(yōu)控制制。（5）維修修方便。哪哪一部分分有故障障，換下下來(lái)即可可，系統(tǒng)統(tǒng)可不停停止運(yùn)行行。對(duì)于大型集集散系統(tǒng)統(tǒng)，用戶戶可以購(gòu)購(gòu)買現(xiàn)成成模塊，只只需把模模塊連接接起來(lái)并并對(duì)軟件件進(jìn)行組組態(tài)就可可組成系系統(tǒng)。按按這種方方法組成成系統(tǒng)，節(jié)節(jié)省時(shí)間間，系統(tǒng)統(tǒng)性能優(yōu)優(yōu)良，可可靠性高高。根據(jù)單片機(jī)機(jī)構(gòu)成的的溫度測(cè)測(cè)控裝置置的設(shè)計(jì)計(jì)要求實(shí)實(shí)現(xiàn)的功功能如下下：（1）在00～50℃間可任任意設(shè)定定溫度控控制點(diǎn)；；（2）可以以實(shí)時(shí)顯顯示監(jiān)測(cè)測(cè)環(huán)境溫溫濕度的的變化情情況，并并記錄、存存儲(chǔ)相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)；；（3）具有有多點(diǎn)定定時(shí)設(shè)備備控制電電路，便便于功能能擴(kuò)展；；（4）配有有通信接接口，可可方便地地與計(jì)算算機(jī)進(jìn)行行通信；；（5）溫度度控制的的精度為為：（00～50℃）±0..5℃。為了達(dá)到上上述要求求，并且且使裝置置結(jié)構(gòu)盡盡量簡(jiǎn)單單，本溫度測(cè)測(cè)控裝置置采用的的是直接接數(shù)字控控制方式式，屬于于直接數(shù)數(shù)字控制制系統(tǒng)。3.溫度傳傳感器的的選擇設(shè)計(jì)環(huán)境溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置，首首先遇到到的問(wèn)題題就是選選用什么么樣的溫溫度傳感感器，這這對(duì)于整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)的性能能、簡(jiǎn)繁繁程度以以及設(shè)計(jì)計(jì)成本等等都有一一定的影影響，因因此我對(duì)對(duì)各種溫溫度傳感感器先進(jìn)進(jìn)行了比比較。溫溫度傳感感器的發(fā)發(fā)展經(jīng)歷歷了三個(gè)個(gè)發(fā)展階階段：①①傳統(tǒng)的的分立式式溫度傳傳感器，②模擬集成溫度傳感器，③智能集成溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。3.1溫度度傳感器器的分類類依依據(jù)制作作溫度傳傳感器采采用材料料的不同同，常用用的溫度度傳感器器有熱電電偶、熱熱電阻、NNTC熱熱敏電阻阻、半導(dǎo)導(dǎo)體溫度度傳感器器等。熱熱電偶由由兩種特特定的金金屬材料料(如鉑鉑鍺)結(jié)結(jié)合后制制成，測(cè)測(cè)溫范圍圍一般在在-1884℃至23000℃。熱電電阻是由由一種特特定的金金屬材料料(如鉑鉑等)制制成的，測(cè)測(cè)溫范圍圍一般在在-2000℃至8500℃。以上上兩種溫溫度傳感感器測(cè)溫溫范圍寬寬、可以以在高溫溫場(chǎng)合工工作、體體積較大大、成本本較高。NNTC熱熱敏電阻阻即負(fù)溫溫度系數(shù)數(shù)熱敏電電阻。它它由Mnn-Coo-Nii-Fee-Cuu等過(guò)渡渡金屬氧氧化物的的2至4種種組合，采采用陶瓷瓷工藝燒燒結(jié)而成成。測(cè)溫溫范圍一一般在--55℃℃至3000℃。NTTC熱敏敏電阻阻阻值隨溫溫度的變變化符合合指數(shù)規(guī)規(guī)律，其其最大的的缺點(diǎn)也也在于它它的非線線性，一一般需要要經(jīng)過(guò)線線性化處處理，使使輸出電電壓與溫溫度之間間基本上上成線性性關(guān)系。隨隨著對(duì)檢檢測(cè)溫度度精度要要求越來(lái)來(lái)越高，以以及測(cè)量量環(huán)境要要求越來(lái)來(lái)越苛刻刻，目前前，人們們正在研研制高精精度高可可靠性的的NTCC熱敏電電阻。NNTC熱熱敏電阻阻的綜合合性能以以日本的的產(chǎn)品為為最好。NNTC熱熱敏電阻阻主要用用于靜電電復(fù)印機(jī)機(jī)、自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備備、熱打打印頭、鍋鍋爐、熱熱水器等等做溫度度控制檢檢測(cè)。半導(dǎo)體溫度度傳感器器的溫度度檢測(cè)依依據(jù)是PPN結(jié)正正向電壓壓和溫度度的關(guān)系系。其測(cè)測(cè)溫范圍圍一般在在-555℃至1500℃。半導(dǎo)體溫度度傳感器器很容易易制成集集成溫度度傳感器器。與熱熱電偶、熱熱電阻、熱熱敏電阻阻等其它它溫度傳傳感器相相比，半半導(dǎo)體溫溫度傳感感器具有有靈敏度度高、線線性度好好、響應(yīng)應(yīng)速度快快等特點(diǎn)點(diǎn)。另外外，它將將驅(qū)動(dòng)電電路、信信號(hào)處理理電路以以及必要要的邏輯輯控制電電路集成成在單片片IC上上，有尺尺寸小、使使用方便便等特點(diǎn)點(diǎn)。隨著著集成工工藝的提提高，集集成溫度度傳感器器的功能能和性能能己有了了較大的的提高，已已廣泛應(yīng)應(yīng)用于臺(tái)臺(tái)式計(jì)算算機(jī)、筆筆記本電電腦、打打印機(jī)、數(shù)數(shù)字相機(jī)機(jī)、汽車車電子、家家電控制制器等系系統(tǒng)。集集成溫度度傳感器器一般用用來(lái)測(cè)量量自身封封裝的溫溫度，但但是片上上加熱后后封裝溫溫度上升升，可以以測(cè)量氣氣流溫度度，二極極管連接接方式的的三極管管可以測(cè)測(cè)量遠(yuǎn)端端溫度。集集成溫度度傳感器器的信號(hào)號(hào)輸出有有三種形形式：模模擬輸出出、邏輯輯輸出和和數(shù)字輸輸出。根根據(jù)溫度度傳感器器的輸出出信號(hào)方方式，可可以分為為模擬溫溫度傳感感器、邏邏輯溫度度傳感器器和數(shù)字字溫度傳傳感器。（1）模擬擬溫度傳傳感器模模擬溫度度傳感器器輸出模模擬信號(hào)號(hào)，信號(hào)號(hào)為電壓壓或電流流。模擬擬信號(hào)必必須經(jīng)過(guò)過(guò)專門的的A/DD轉(zhuǎn)換接接口電路路，轉(zhuǎn)換換成數(shù)字字信號(hào)后后才能由由微處理理器進(jìn)行行處理。傳傳統(tǒng)的熱熱電偶、熱熱電阻、熱熱敏電阻阻及半導(dǎo)導(dǎo)體溫度度傳感器器都是將將溫度經(jīng)經(jīng)過(guò)一定定的接口口電路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換后輸輸出電壓壓或電流流信號(hào)，再再用這些些電壓、電電流信號(hào)號(hào)進(jìn)行測(cè)測(cè)量控制制。如果果想將這這種模擬擬信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成微微處理器器可以處處理的信信號(hào)，需需要利用用模數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器將將模擬信信號(hào)轉(zhuǎn)換換為數(shù)碼碼，然后后由微處處理器讀讀取、處處理。另另一種轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換方式式是進(jìn)行行V/FF變換。VV/F變變換器實(shí)實(shí)際上是是一個(gè)振振蕩頻率率隨控制制電壓變變化而變變化的振振蕩電路路。電電壓輸出出溫度傳傳感器主主要特點(diǎn)點(diǎn)是電源源電壓和和電流比比較低，在在傳輸線線路電壓壓降和電電壓噪聲聲不是主主要考慮慮因素時(shí)時(shí)，其電電壓輸出出直接成成為控制制系統(tǒng)和和數(shù)據(jù)采采集系統(tǒng)統(tǒng)的輸入入。常用用的電壓壓輸出半半導(dǎo)體溫溫度傳感感器有NNS公司司的LMM35//45//50等等。電電流輸出出溫度傳傳感器的的主要特特點(diǎn)是輸輸出阻抗抗高，輸輸出電流流不受傳傳輸線路路電壓降降和電壓壓噪聲的的影響，且且對(duì)電源源電壓脈脈沖和漂漂移具有有很強(qiáng)的的抑制能能力。電電流輸出出溫度傳傳感器與與微處理理器接口口時(shí)，一一般仍需需將電流流變成電電壓，再再轉(zhuǎn)換成成微處理理器可以以處理的的信號(hào)。這這樣的傳傳感器有有AD公公司的AAD5990、TTMP117等。（2）邏輯輯溫度傳傳感器邏邏輯溫度度傳感器器在有些些文獻(xiàn)中中將其劃劃分為模模擬溫度度傳感器器，稱為為輸出跳跳變信號(hào)號(hào)的模擬擬溫度傳傳感器。在在有的系系統(tǒng)中，并并不需要要知道精精確的溫溫度值，而而只需了了解溫度度是否高高于或低低于某特特定值即即可。該該信息可可用來(lái)觸觸發(fā)風(fēng)扇扇、空調(diào)調(diào)、加熱熱器等環(huán)環(huán)境控制制單元。這這種特殊殊的模擬擬傳感器器一般只只是輸出出跳變信信號(hào)進(jìn)行行控制，通通常稱之之為溫度度控制器器。邏邏輯溫度度傳感器器可由傳傳統(tǒng)的溫溫度傳感感器和比比較器組組合或集集成而成成。當(dāng)溫溫度超過(guò)過(guò)預(yù)設(shè)門門限時(shí)，輸輸出發(fā)生生變化，一一般是電電平發(fā)生生跳變。如如Maxxim公公司的MMAX665011/65502,,ADD公司的的AD2221005等均均屬于此此類產(chǎn)品品。（3）數(shù)字字溫度傳傳感器習(xí)習(xí)慣上將將具有數(shù)數(shù)字輸出出能力的的溫度傳傳感器稱稱為數(shù)字字溫度傳傳感器。將將模擬溫溫度傳感感器與數(shù)數(shù)字轉(zhuǎn)換換接口電電路集成成在一起起制成的的溫度傳傳感器是是其中的的-種。另另一種是是傳感器器內(nèi)部不不涉及到到模擬量量的真正正意義上上的數(shù)字字溫度傳傳感器，比比如用振振蕩器和和計(jì)數(shù)器器等構(gòu)成成的溫度度傳感器器。由于于半導(dǎo)體體技術(shù)的的迅猛發(fā)發(fā)展，功功能越來(lái)來(lái)越強(qiáng)大大、精確確，廉價(jià)價(jià)的數(shù)字字溫度傳傳感器己己在不斷斷推出。數(shù)數(shù)字溫度度傳感器器目前有有單線輸輸出和多多線輸出出等形式式。單單線輸出出數(shù)字溫溫度傳感感器的特特點(diǎn)是接接口電路路簡(jiǎn)單。由由于只有有一根輸輸出線，測(cè)測(cè)量出的的溫度值值必須轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成某某種方式式以方便便進(jìn)行輸輸出。常常見(jiàn)的輸輸出方式式有時(shí)間間輸出、頻頻率輸出出以及數(shù)數(shù)值輸出出等。由由微處理理器將溫溫度傳感感器輸出出的信號(hào)號(hào)轉(zhuǎn)換成成真實(shí)溫溫度值，再再進(jìn)行進(jìn)進(jìn)一步的的處理與與控制。多多線輸出出數(shù)字溫溫度傳感感器采用用的是目目前比較較成熟的的幾種工工業(yè)總線線形式，輸輸出格式式時(shí)序嚴(yán)嚴(yán)格遵守守某種協(xié)協(xié)議，方方便使用用，適合合于各種種場(chǎng)合，尤尤其是遠(yuǎn)遠(yuǎn)端測(cè)量量。這種種溫度傳傳感器一一般有多多根線進(jìn)進(jìn)行輸出出。3.2溫度度傳感器器信號(hào)傳傳輸模式式溫度傳感器器信號(hào)傳傳輸?shù)哪ＤＪ?，根根?jù)溫度度傳感器器的種類類及其與與數(shù)據(jù)采采集器之之間連接接方式的的不同，可可以分為為多線制制和總線線制。對(duì)于使用模模擬溫度度傳感器器的溫度度檢測(cè)系系統(tǒng)，為為了解決決溫度傳傳感器供供電和信信號(hào)傳輸輸問(wèn)題，溫溫度傳感感器與數(shù)數(shù)據(jù)采集集器之間間采用多多線方式式連接，即即每個(gè)溫溫度傳感感器至少少有兩根根線與數(shù)數(shù)據(jù)采集集器相連連，這樣樣按線的的分配方方式不同同，常見(jiàn)見(jiàn)的有22N線制制，N++2線，即即有2根根公共線線，N++1線線制，有有1根公公共線等等幾種。如如圖3.1所示示是N++1線系系統(tǒng)的連連接形式式。圖3.1N++1線系系統(tǒng)多線制系統(tǒng)統(tǒng)用線量量大，安安裝、調(diào)調(diào)試和維維護(hù)困難難，點(diǎn)數(shù)數(shù)多時(shí)將將造成成成本的大大幅度提提高。但但由于原原理簡(jiǎn)單單、可靠靠性高，目目前在小小規(guī)模工工程及工工業(yè)領(lǐng)域域仍然使使用這種種多線制制系統(tǒng)。隨著通信技技術(shù)的進(jìn)進(jìn)步，出出現(xiàn)了總總線制傳傳輸方式式?？偩€線制通常常采用地地址編碼碼方式將將所有的的傳感器器并聯(lián)在在2～4根根總線上上，每個(gè)個(gè)溫度傳傳感器擁?yè)碛凶约杭邯?dú)立的的地址以以區(qū)別其其它溫度度傳感器器。目前前應(yīng)用較較多的是是2總線線制和單單總線制制。2總線制中中溫度傳傳感器與與數(shù)據(jù)采采集器之之間需要要兩根數(shù)數(shù)據(jù)線傳傳送信息息；單總總線制中中則只需需要一根根數(shù)據(jù)線線傳遞信信息。圖圖3.2和圖圖3.3分別別是2總總線和單單總線的的連接形形式。圖3.22總總線連接接形式圖圖3.3單總線線連接形形式對(duì)對(duì)于多線線制系統(tǒng)統(tǒng)，信號(hào)號(hào)傳輸?shù)牡膬?nèi)容不不包括地地址信息息，不同同的溫度度傳感器器根據(jù)信信號(hào)線的的接口位位置的不不同進(jìn)行行區(qū)分；；對(duì)于總總線制系系統(tǒng)，信信號(hào)傳輸輸?shù)膬?nèi)容容必須包包括地址址信息，以以此區(qū)分分同一個(gè)個(gè)接口上上的多個(gè)個(gè)溫度傳傳感器。單總線也稱稱為一線線總線。單單總線技技術(shù)是美美國(guó)DAALLAAS半導(dǎo)導(dǎo)體公司司近年推推出的新新技術(shù)。它它將地址址線、數(shù)數(shù)據(jù)線、控控制線合合為一根根信號(hào)線線，允許許在這根根信號(hào)線線上掛接接多個(gè)測(cè)測(cè)控對(duì)象象，這些些測(cè)控對(duì)對(duì)象所用用器件芯芯片是由由DALLLASS公司提提供的。每每個(gè)芯片片均有一一個(gè)644位的RROM，廠廠家對(duì)每每一個(gè)芯芯片燒寫寫了固定定的編碼碼，其中中存有116位十十進(jìn)制編編碼的序序列號(hào)，也也稱之為為身份證證號(hào)，確確保掛在在單總線線上后，可可以被唯唯一地區(qū)區(qū)分并識(shí)識(shí)別出來(lái)來(lái)。這是是定位和和尋址器器件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)單總線線測(cè)控功功能的前前提條件件。ROOM中含含有CRRC校驗(yàn)驗(yàn)碼，能能確保數(shù)數(shù)據(jù)交換換可靠。芯芯片內(nèi)還還設(shè)有收收、發(fā)控控制和電電源存儲(chǔ)儲(chǔ)電路。這這些芯片片在檢測(cè)測(cè)點(diǎn)就把把模擬信信號(hào)數(shù)字字化了，這這樣在單單總線上上傳送的的是數(shù)字字信號(hào)，提提高了系系統(tǒng)的抗抗干擾性性能和可可靠性。這這類芯片片的耗電電量都很很小，既既可以用用電源從從供電端端直接供供電，也也可以從從總線上上“偷”一點(diǎn)電電，空閑閑時(shí)幾微微瓦，工工作時(shí)幾幾毫瓦，并并把“偷”來(lái)的電電存在大大電容中中，供芯芯片電路路正常工工作使用用。這種種供電方方式被稱稱為數(shù)據(jù)據(jù)線寄生生供電。單單總線芯芯片入口口的示意意圖如圖圖3.4所示示。圖3.4單總線線芯片入入口示意意圖單單總線技技術(shù)是建建立在碼碼分多址址、串行行數(shù)據(jù)交交換基礎(chǔ)礎(chǔ)上的，因因此只能能用于對(duì)對(duì)速度要要求不高高的場(chǎng)合合，一般般用于1100kkbpss以下速速率的測(cè)測(cè)控系統(tǒng)統(tǒng)中。3.3溫度度傳感器器的確定定研研究了目目前各種種溫度傳傳感器的的特性以以及信號(hào)號(hào)傳輸方方式后，我我認(rèn)為單單片機(jī)環(huán)環(huán)境溫度度實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)控裝置置中選擇擇單總線線數(shù)字溫溫度傳感感器DSS18220比較較合適。傳傳統(tǒng)的溫溫度檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)以以熱敏電電阻為溫溫度敏感感元件，熱熱敏電阻阻成本低低，但需需要后續(xù)續(xù)信號(hào)處處理電路路，而且且熱敏電電阻的可可靠性較較差，測(cè)測(cè)量溫度度的準(zhǔn)確確度低，檢檢測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)的精度度差。如如果采用用模擬溫溫度傳感感器，模模擬信號(hào)號(hào)在傳輸輸過(guò)程中中遇到的的干擾問(wèn)問(wèn)題往往往不能得得到徹底底解決，當(dāng)當(dāng)傳感器器與數(shù)據(jù)據(jù)采集器器距離較較遠(yuǎn)，信信號(hào)線周周圍存在在電磁干干擾源時(shí)時(shí)，該問(wèn)問(wèn)題顯得得尤為突突出。另另外，模模擬傳感感器特征征參數(shù)的的不一致致性和放放大器的的零點(diǎn)漂漂移問(wèn)題題使系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)試變變得十分分困難。從從溫度傳傳感器信信號(hào)傳輸輸方式考考慮，多多點(diǎn)檢測(cè)測(cè)時(shí)多線線制用線線量大，施施工困難難，成本本高，系系統(tǒng)的整整體可靠靠性差；；2總線線制由于于不能采采用寄生生供電，傳傳感器數(shù)數(shù)量較多多時(shí)，也也會(huì)使整整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)變變得復(fù)雜雜起來(lái)。單單總線數(shù)數(shù)字溫度度傳感器器克服了了上述不不足。用用單總線線溫度傳傳感器設(shè)設(shè)計(jì)單片片機(jī)環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置具具有如下下特點(diǎn)：：較高的的性能價(jià)價(jià)格比；；監(jiān)測(cè)對(duì)對(duì)象越多多越能顯顯示其優(yōu)優(yōu)越性；；硬件施施工工作作量少；；系統(tǒng)維維修方便便；抗干干擾性能能好；有有CRCC校驗(yàn)，可可靠性高高；系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)明直直觀。由由于單片片機(jī)環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置溫溫度巡檢檢的速度度并不要要求太快快，所以以單總線線速率較較慢的問(wèn)問(wèn)題不會(huì)會(huì)對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)造成明明顯的不不良影響響。3.4單總總線溫度度傳感器器DS118200介紹DDS18820的的引腳見(jiàn)見(jiàn)圖3.5圖3.5DS118200的引腳腳圖GND：接接地引腳腳。DQ：數(shù)據(jù)據(jù)輸入//輸出引引腳(單單總線接接口，可可作寄生生供電))。VDD：++5V電電壓電源源電壓引引腳。DS18820是是DALLLASS半導(dǎo)體體公司生生產(chǎn)的單單總線數(shù)數(shù)字溫度度傳感器器。單線線數(shù)字溫溫度傳感感器是通通過(guò)輸出出9位((二進(jìn)制制)數(shù)字字來(lái)直接接表示所所測(cè)量的的溫度值值，溫度度值是通通過(guò)DSS18820的的數(shù)據(jù)總總線直接接輸入到到CPUU，無(wú)需需A/DD轉(zhuǎn)換，而而且讀寫寫指令以以及溫度度轉(zhuǎn)換指指令又都都是通過(guò)過(guò)數(shù)據(jù)總總線傳入入DS18220，可可以無(wú)需需接外部部電源。因因?yàn)槊恳灰粋€(gè)DSS18820在在出場(chǎng)是是已經(jīng)給給定了唯唯一的編編碼，該該編碼存存放在DDS118200內(nèi)部RROM中中。開始始的8位位是產(chǎn)品品類型編編碼。接接著的448位是是每個(gè)器器件的唯唯一序號(hào)號(hào)。最后后8位是是前面556位的的CRCC(循環(huán)環(huán)冗沉檢檢驗(yàn))碼碼。正因因?yàn)槊總€(gè)個(gè)DS118200都包含含有一個(gè)個(gè)唯一的的64位位ROMM編碼，所所以可以以在一根根總線上上掛接多多個(gè)器件件。DSS18220數(shù)字字溫度傳傳感器與與AD5590,,LMM35等等溫度傳傳感器相相比除具具有相當(dāng)當(dāng)?shù)臏y(cè)溫溫范圍和和精度外外，還具具有溫度度測(cè)量精精確，不不受外界界干擾等等。并且且所有的的傳感元元件及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路路集成在在一塊極極小的芯芯片上，外外形如同同普通小小功率塑塑封三極極管，體體積很小小，在溫溫度測(cè)控控系統(tǒng)中中使用十十分方便便。與其其它溫度度傳感器器相比DDS18820具具有以下下特點(diǎn)：：11、獨(dú)特特的單線線接口方方式。DDS18820在在與微處處理器連連接時(shí)僅僅需要一一條接口口線即可可實(shí)現(xiàn)微微處理器器與DSS18220的雙雙向通訊訊。22、DSS18220在使使用中無(wú)無(wú)需任何何外圍元元件。33、可以以由總線線提供電電源。44、支持持多點(diǎn)組組網(wǎng)功能能。多個(gè)個(gè)DS118200可以并并接在同同一條總總線上，實(shí)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)點(diǎn)測(cè)溫。55、測(cè)溫溫范圍--55至至+1255℃，固有有測(cè)溫分分辨率00.5℃℃。66、測(cè)量量結(jié)果以以9位數(shù)數(shù)字量方方式串行行傳送。7、可以設(shè)設(shè)置溫度度警報(bào)系系統(tǒng)，當(dāng)當(dāng)溫度超超界時(shí)可可以通過(guò)過(guò)警報(bào)搜搜尋命令令，和外外部設(shè)備備相連。8、轉(zhuǎn)換溫溫度時(shí)間間小于11秒。DS18220的內(nèi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖如如圖3.6所示示。圖3.6DS118200的內(nèi)部部結(jié)構(gòu)框框圖1、DS118200的寄生生供電原原理DDS18820既既可以由由外部電電源供電電也可以以利用總總線信號(hào)號(hào)寄生供供電。在在寄生供供電情況況下，當(dāng)當(dāng)總線信信號(hào)為高高電平時(shí)時(shí)，DSS18220從總總線上獲獲得能量量并儲(chǔ)存存在內(nèi)部部電容上上；當(dāng)總總線為低低電平時(shí)時(shí)，由電電容向DDS18820供供電。利用DS118200的這一一特點(diǎn)，可可以構(gòu)成成簡(jiǎn)潔明明了的溫溫度測(cè)控控系統(tǒng)，能能節(jié)省大大量的線線材以及及施工費(fèi)費(fèi)用。2、DS118200的測(cè)溫溫原理DS18220的測(cè)測(cè)溫原理理框圖如如圖1--7所示示。圖中中低溫度度系數(shù)晶晶振的振振蕩頻率率受溫度度影響很很小，用用于產(chǎn)生生固定頻頻率的脈脈沖信號(hào)號(hào)送給計(jì)計(jì)數(shù)器11。高溫溫度系數(shù)數(shù)晶振隨隨溫度變變化其振振蕩頻率率明顯改改變，所所產(chǎn)生的的信號(hào)作作為計(jì)數(shù)數(shù)器2的的脈沖輸輸入。計(jì)計(jì)數(shù)器11、計(jì)數(shù)數(shù)器2和和溫度寄寄存器被被預(yù)置在在-555℃所對(duì)應(yīng)應(yīng)的一個(gè)個(gè)基數(shù)值值。計(jì)數(shù)數(shù)器1對(duì)對(duì)低溫度度系數(shù)晶晶振產(chǎn)生生的脈沖沖信號(hào)進(jìn)進(jìn)行減法法計(jì)數(shù)，當(dāng)當(dāng)計(jì)數(shù)器器1的預(yù)預(yù)置值減減到0時(shí)時(shí)，溫度度計(jì)數(shù)器器的值將將加1，計(jì)計(jì)數(shù)器11的預(yù)置置值將被被重新裝裝入，計(jì)計(jì)數(shù)器11重新開開始對(duì)低低溫度系系數(shù)晶振振產(chǎn)生的的脈沖信信號(hào)進(jìn)行行計(jì)數(shù)，如如此循環(huán)環(huán)直到計(jì)計(jì)數(shù)器22計(jì)數(shù)到到0時(shí)，停停止溫度度寄存器器的累加加，此時(shí)時(shí)溫度寄寄存器中中的數(shù)值值即為所所測(cè)溫度度。圖33.7中的的斜率累累加器用用于補(bǔ)償償和修正正測(cè)溫過(guò)過(guò)程中的的非線性性，其輸輸出用于于修正計(jì)計(jì)數(shù)器11的預(yù)置置值。圖3.7DSS18220的測(cè)測(cè)溫原理理框圖在正常測(cè)溫溫情況下下，DSS18220的測(cè)測(cè)溫分辨辨率為00.5℃℃，以99位數(shù)據(jù)據(jù)格式表表示，其其中最低低有效位位(LSSB)由由比較器器進(jìn)行00.255℃比較，當(dāng)當(dāng)計(jì)數(shù)器器1中的的余值轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成溫溫度后低低于0..25℃℃時(shí)，清清除溫度度寄存器器的最低低位(LLSB))；當(dāng)計(jì)計(jì)數(shù)器11中的余余值轉(zhuǎn)化化成溫度度后高于于0.225℃時(shí)，置置位溫度度寄存器器的最低低位(LLSB)。DS1820操作的總體流程分三步完成：系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)操作，搜索DS1820序列號(hào)；啟動(dòng)所有在線DS1820做溫度A/D變換；逐個(gè)讀出在線DS1820變換后的溫度數(shù)據(jù)。4溫度測(cè)控控裝置的的電路設(shè)設(shè)計(jì)為了使單片片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置的的硬件設(shè)設(shè)計(jì)具有有層次行行，并在在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)方便對(duì)對(duì)整個(gè)控控制系統(tǒng)統(tǒng)硬件系系統(tǒng)進(jìn)行行優(yōu)化，我我將整個(gè)個(gè)硬件系系統(tǒng)的電電路設(shè)計(jì)計(jì)劃分為為DS118200與80051的的硬件接接口電路路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)顯示與鍵盤設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)、通信接口電路設(shè)計(jì)。其裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1所示。圖4.1單片片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置的的結(jié)構(gòu)圖圖下面首先介介紹本系系統(tǒng)的核核心控制制器件880511單片機(jī)機(jī)和溫度度傳感器器的選，然然后將分分別介紹紹以上幾幾種電路路的設(shè)計(jì)計(jì)。詳細(xì)細(xì)電路圖圖見(jiàn)附錄錄1。4.1IIntell80551單片片機(jī)簡(jiǎn)介介4.1.11Intell80551的結(jié)結(jié)構(gòu)及特特點(diǎn)Intell80551單片片機(jī)為88位高檔檔單片機(jī)機(jī)，它在一塊塊大規(guī)模模集成電電路上集集成了CCPU、RROM、RRAM、定定時(shí)器／／計(jì)數(shù)器器和4××8位并并行I／／O，一一個(gè)串行行I／OO線等一一臺(tái)微型型機(jī)的基基本部件件，其結(jié)結(jié)構(gòu)框圖圖如圖44.2所所示。圖4.2IIntell80551結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖其內(nèi)部的部部件和特特性如下下：（1）一個(gè)個(gè)8位微微處理器器；（2）振蕩蕩器和時(shí)時(shí)鐘電路路；（3）4KKB的片片內(nèi)程序序存儲(chǔ)器器；（4）可尋尋址外部部程序存存儲(chǔ)器和和數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)器，各各64KKB；（5）兩個(gè)個(gè)16位位定時(shí)器器／計(jì)數(shù)數(shù)器；（6）322位可編編程并行行I／OO口；（7）一個(gè)個(gè)可編程程全雙工工串行II／O口口；(8)二十十多個(gè)特特殊功能能寄存器器；(9)5個(gè)個(gè)中斷源源，兩個(gè)個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)嵌套中中斷結(jié)構(gòu)構(gòu)。因?yàn)?0551單片片機(jī)芯片片的集成成度很高高，它將將微型計(jì)計(jì)算機(jī)的的主要部部件都集集成在一一個(gè)芯片片上，所所以它具具有下列列特點(diǎn)：：（1）體積積小、重重量輕、價(jià)價(jià)格便宜宜、耗電電少。（2）根據(jù)據(jù)工控環(huán)環(huán)境要求求設(shè)計(jì)的的，許多多功能部部件集中中在芯片片內(nèi)部，其其信號(hào)通通道受外外界影響響小，故故可靠性性高，抗抗干擾性性能優(yōu)于于采用的的CPUU。（3）控制制功能強(qiáng)強(qiáng)，運(yùn)行行速度快快。其結(jié)結(jié)構(gòu)組成成與指令令系統(tǒng)都都著重滿滿足工控控要求。有有極豐富富的條件件分支轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移指令令，有很很強(qiáng)的位位處理功功能和II/O口口邏輯操操作功能能。（4）片內(nèi)內(nèi)存儲(chǔ)器器的容量量不可能能很大，引腳也較少，I/O引腳常不夠用，且兼第二功能，但存儲(chǔ)器和I/O口都容易擴(kuò)展。當(dāng)然，還還有很多多系列的的單片機(jī)機(jī)的性能能比80051單單片機(jī)更更加優(yōu)秀秀，但880511單片機(jī)機(jī)構(gòu)成的的環(huán)境溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置以能能夠達(dá)到到設(shè)計(jì)要要求，考考慮到成成本因素素及單片片機(jī)的使使用效率率，我在在本設(shè)計(jì)計(jì)中選擇擇了80051單單片機(jī)作作為系統(tǒng)統(tǒng)的控制制核心器器件。4.1.22Intell80551時(shí)鐘鐘電路與與復(fù)位電電路8051單單片機(jī)芯芯片內(nèi)部部有一個(gè)個(gè)反向放放大器構(gòu)構(gòu)成的振振蕩電路路，XTTAL11為振蕩蕩電路的的輸入端端、XTTAL22為振蕩蕩電路的的輸出端端。80051的的時(shí)鐘可可以由內(nèi)內(nèi)部方式式或外部部方式產(chǎn)產(chǎn)生。內(nèi)部方式時(shí)時(shí)鐘電路路如圖44.3所所示，利利用80051內(nèi)內(nèi)部的振振蕩電路路，在XXTALL1和XTTAL22引腳上上外接定定時(shí)元件件，內(nèi)部部振蕩電電路便產(chǎn)產(chǎn)生自激激振蕩。定定時(shí)元件件一般采采用石英英晶體和和電容組組成的并并聯(lián)諧振振回路。晶晶體可以以在1.2～12MMHz之之間任選選，電容容可以在在5～30ppF之間間選擇，電電容C11、C2的大小小，可起起頻率微微調(diào)作用用。上述述電路可可用示波波器觀察察到XTTAL22輸出的的正弦波波。圖4.380051內(nèi)內(nèi)部方式式時(shí)鐘電電路外部方式的的時(shí)鐘電電路，如如圖4..4所示示。XTTAL11接地,,XTAAL2接外部部振蕩器器。對(duì)外外部振蕩蕩信號(hào)無(wú)無(wú)特殊要要求，但但需保證證脈沖寬寬度，通通常為頻頻率低于于12MMHz的的方波信信號(hào)。圖4.44外部部方式時(shí)時(shí)鐘電路路在單片機(jī)構(gòu)構(gòu)成的環(huán)環(huán)境溫度度實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)控裝置置的設(shè)計(jì)中，采采用的是是內(nèi)部方方式時(shí)鐘鐘電路。其其電路結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，需要要附加的的元器件件相對(duì)來(lái)來(lái)說(shuō)也較較少。要了解880511的復(fù)位位電路，首首先要知知道復(fù)位位的工作作狀態(tài)。復(fù)復(fù)位不影影響片內(nèi)內(nèi)RAMM存放的的內(nèi)容，但但它在復(fù)復(fù)位后單單片機(jī)的的初始狀狀態(tài)如下下：（1）（PPC）==00000H復(fù)位后后程序的的入口地地址為000000H；（2）（PPSW）==00HH由于RRS1（PPSW4）==0，RRS0（PPSW3）==0，復(fù)復(fù)位后單單片機(jī)選選擇工作作寄存器器0組；；（3）（SSP）==07HH復(fù)位位后堆棧棧在片內(nèi)內(nèi)RAMM的088H單元元處建立立；（4）THH1、TTL1、TTH0、TTL0的的內(nèi)容為為00HH，復(fù)位位后定時(shí)時(shí)器/計(jì)計(jì)數(shù)器的的初值為為0；（5）（TTMODD）=000H復(fù)位后后定時(shí)器器/計(jì)數(shù)數(shù)器0、11選擇定定時(shí)器工工作方式式0，非非門控方方式。（6）（TTCONN）=000H復(fù)位后后定時(shí)器器/計(jì)數(shù)數(shù)器0、11停止工工作，外外部中斷斷0、11為電平平觸發(fā)方方式；（7）（TT2COON）==OOHH復(fù)位位后定時(shí)時(shí)器/計(jì)計(jì)數(shù)器22停止工工作；（8）（SSCONN）=000H復(fù)位后后串行口口工作在在移位積積存器方方式、且且禁止串串行移位位接收；；（9）（IIE）==00HH復(fù)位位后中斷斷系統(tǒng)禁禁止工作作；（10）（IIP）==00HH復(fù)位位后全部部中斷設(shè)設(shè)置在低低優(yōu)先級(jí)級(jí)中斷狀狀態(tài)；（11）PP0～PP3口鎖鎖存器都都是全11狀態(tài)，說(shuō)說(shuō)明復(fù)位位后這些些并行借借口可以以作輸入入口。8051單單片機(jī)和和其他計(jì)計(jì)算機(jī)一一樣，常常常有上上電復(fù)位位和操作作復(fù)位兩兩種方法法。所謂謂上電復(fù)復(fù)位，是是指計(jì)算算機(jī)上電電瞬間，要要在RSST引腳腳上出現(xiàn)現(xiàn)寬度大大于100ms的的正脈沖沖，使單單片機(jī)進(jìn)進(jìn)入復(fù)位位狀態(tài)。操操作復(fù)位位是指用用戶按下下“復(fù)位”按鍵使使單片機(jī)機(jī)進(jìn)入復(fù)復(fù)位狀態(tài)態(tài)。且復(fù)復(fù)位電路路是要靠靠外部電電路實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的，復(fù)位電路的的基本功功能是：：系統(tǒng)上上電時(shí)提提供復(fù)位位信號(hào)，直直至系統(tǒng)統(tǒng)電源穩(wěn)穩(wěn)定后，撤撤銷復(fù)位位信號(hào)。為為可靠起起見(jiàn)，電電源穩(wěn)定定后還要要經(jīng)一定定的延時(shí)時(shí)才撤銷銷復(fù)位信信號(hào)，以以防電源源開關(guān)或或電源插插頭分－－合過(guò)程程中引起起的抖動(dòng)動(dòng)而影響響復(fù)位。如如圖4..5所示的的RC復(fù)復(fù)位電路路可以實(shí)實(shí)現(xiàn)上述述基本功功能，圖圖4.7為其輸輸入－輸輸出特性性。但解解決不了了電源毛毛刺((A點(diǎn)))和電源源緩慢下下降(電電池電壓壓不足))等問(wèn)題題。而且且調(diào)整RRC常數(shù)數(shù)改變延延時(shí)會(huì)令令驅(qū)動(dòng)能能力變差差。左邊邊的電路路為高電電平復(fù)位位有效，右右邊為低低電平，Sm為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，C4可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。圖4.5RC復(fù)復(fù)位電路路圖4.6所所示的復(fù)復(fù)位電路路是我所所采用的的復(fù)位電電路，在在一般的的RC復(fù)復(fù)位電路路增加了了二極管管，在電電源電壓壓瞬間下下降時(shí)使使電容迅迅速放電電，一定定寬度的的電源毛毛刺也可可令系統(tǒng)統(tǒng)可靠復(fù)復(fù)位。圖圖4.7所示復(fù)復(fù)位電路路輸入輸輸出特性性圖的下下半部分分是其特特性，可可與上半半部分比比較增加加放電回回路的效效果。圖4.6增加放放電回路路的RCC復(fù)位電電路圖4.7RC復(fù)復(fù)位電路路輸入--輸出特特性4.2DSS18220與880511的接口口電路設(shè)設(shè)計(jì)前面已對(duì)DDS18820作作了詳細(xì)細(xì)的介紹紹，采用用DS118200數(shù)字溫溫度傳感感器也是是本系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計(jì)的的一個(gè)特特點(diǎn)，但但DSS18220畢竟竟只是一一個(gè)傳感感器，所所以其自自身無(wú)法法獨(dú)立工工作，只只有在微微機(jī)的控控制下工工作，本本系統(tǒng)選選擇的微微機(jī)是880511單片機(jī)機(jī)。另外因?yàn)镈DS18820可可以使用用寄生電電源方式式或外部部電源方方式提供供工作能能量，所所以與880511接口有有兩種方方式。圖圖4.8為寄生生電源方方式。DDS18820是是通過(guò)當(dāng)當(dāng)數(shù)據(jù)線線在處于于高電平平時(shí)儲(chǔ)存存能量在在內(nèi)部電電容中，當(dāng)當(dāng)數(shù)據(jù)線線處于低低電平時(shí)時(shí)則內(nèi)部部電容放放電工作作。這種種工作方方式主要要由兩個(gè)個(gè)優(yōu)點(diǎn)：：（1）從電電路接發(fā)發(fā)上更加加簡(jiǎn)單、清清晰和明明了；（2）減少少傳感器器的功耗耗，使RROM在在沒(méi)有外外部電源源的情況況下工作作，保護(hù)護(hù)傳感器器。但是采用這這種接法法時(shí)，必必須注意意以下幾幾點(diǎn):（1）為了了讓DSS18220精確確的轉(zhuǎn)換換溫度，必必須給該該器件提提供足夠夠的能量量，即當(dāng)當(dāng)該器件件在進(jìn)行行轉(zhuǎn)換溫溫度時(shí)必必須把數(shù)數(shù)據(jù)總線線拉高，給給DS118200充電；；（2）DDS18820的的最大工工作電流流為1mmA則當(dāng)當(dāng)幾個(gè)DDS18820同同時(shí)工作作，且都都在轉(zhuǎn)換換溫度時(shí)時(shí)要特別別注意這這一點(diǎn)。所所以在實(shí)實(shí)際工作作中一般般都在數(shù)數(shù)據(jù)總線線上加一一個(gè)提拉拉電阻，并并用一個(gè)個(gè)MOSSFETT來(lái)幫助助提供能能量。圖4.8寄寄生電源源工作方式式也可以采用用外部電電源工作作方式，圖圖4.9就是采采用的這這種方式式，能夠夠保證DDS18820溫溫度轉(zhuǎn)換換的精度度，并且且這樣就就不需要要MOSSFETT，而且且不必考考慮DSS18220的充充電和功功耗問(wèn)題題了，可可以在同同一數(shù)據(jù)據(jù)總線上上掛接任任意個(gè)DDS18820。圖4.9外外部電源源工作方方式綜上考慮，為為了滿足足溫度檢檢測(cè)的精精度，并并且使設(shè)設(shè)計(jì)的系系統(tǒng)有更更大的擴(kuò)擴(kuò)展空間間，我選選用了外外部電源源工作方方式。4.3溫度度顯示與與鍵盤設(shè)設(shè)計(jì)4.3.11LEED數(shù)碼碼管簡(jiǎn)介介及其顯顯示電路路LED數(shù)碼碼管是目目前最常常用的一一種數(shù)顯顯器件，它它等效于于多只具具有發(fā)光光性能的的PN結(jié)結(jié)。當(dāng)PPN結(jié)導(dǎo)導(dǎo)通時(shí)，依依靠少數(shù)數(shù)載流子子的注入入及隨后后的復(fù)合合而輻射射發(fā)光，其其伏安特特性與普普通二極極管相似似。在正正向?qū)ㄍㄖ埃螂娏髁鹘朴谟诹?，筆筆段不發(fā)發(fā)光。當(dāng)當(dāng)電壓超超過(guò)開啟啟電壓時(shí)時(shí)，電流流就急劇劇上升，筆筆段發(fā)光光。LED數(shù)碼碼管的主主要特點(diǎn)點(diǎn)如下::（1）能在在低電壓壓、小電電流條件件下驅(qū)動(dòng)動(dòng)發(fā)光，能能與CMMOS、TTTL電電路兼容容。（2）發(fā)光光響應(yīng)時(shí)時(shí)間極短短（<00.1μμs）高高頻特性性好，單單色性好好，亮度度高。（3）體積積小，重重量輕，抗抗沖擊性性能好。（4）壽命命長(zhǎng)，使使用壽命命在100萬(wàn)小時(shí)時(shí)以上，甚甚至可達(dá)達(dá)1000萬(wàn)小時(shí)時(shí)，成本本低。所以它被廣廣泛用作作數(shù)字儀儀器儀表表、數(shù)控控裝置、計(jì)計(jì)算機(jī)的的數(shù)顯器器件。單單片機(jī)構(gòu)構(gòu)成的環(huán)環(huán)境溫度度實(shí)時(shí)測(cè)測(cè)控裝置置設(shè)計(jì)就就是選用用的是44位LEED數(shù)碼碼管做溫溫度顯示示。單片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置的的設(shè)計(jì)選用用了MAAX72219數(shù)數(shù)碼管顯顯示驅(qū)動(dòng)動(dòng)器，這這也是本本設(shè)計(jì)的的特點(diǎn)之之一。傳傳統(tǒng)的數(shù)數(shù)碼管顯顯示驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路占占用的系系統(tǒng)資源源較多若若是動(dòng)態(tài)態(tài)顯示，88位顯示示驅(qū)動(dòng)電電路一般般由1片片82555，44片54407構(gòu)構(gòu)成，不不僅硬件件資源占占用多，而而且需要要由軟件件定時(shí)刷刷新，軟軟件資源源占用也也不少；；若是靜靜態(tài)顯示示，8位位數(shù)碼管管顯示驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路一般由由8片554LSS1644構(gòu)成，硬硬件資源源占用太太多。現(xiàn)現(xiàn)在，一一片MAAX72219便便可完成成8位數(shù)數(shù)碼管的的顯示驅(qū)驅(qū)動(dòng)任務(wù)務(wù)。雖然然在本裝裝置中只只用了44位LEED顯示示器，但但用一般般的顯示示驅(qū)動(dòng)電電路仍然然比較復(fù)復(fù)雜，選選用MAAX72219構(gòu)構(gòu)成的驅(qū)驅(qū)動(dòng)電路路就相對(duì)對(duì)簡(jiǎn)單明明了多了了，下面面對(duì)MAAX72219作作簡(jiǎn)單的的介紹。MAX72219是是一種串串行接口口的8位位數(shù)碼管管顯示驅(qū)驅(qū)動(dòng)器，其引腳圖圖如圖4..10所示示。圖4.110MAAX72219引引腳圖MAX72219是是共陰極極LEDD顯示驅(qū)驅(qū)動(dòng)器，其其引腳功功能為：：（1）DIIN：串串行數(shù)據(jù)據(jù)輸入端端。在CCLK的的上升沿沿,數(shù)據(jù)據(jù)被裝入入到內(nèi)部部的166位移位位寄存器器中。(2)DIIG7～～DIGG0：88位數(shù)值值驅(qū)動(dòng)線線。輸出出位選信信號(hào),從從每位LLED顯顯示器公公共陰極極吸入電電流。(3)GNND：接接地端。

(4)LOAD：裝載數(shù)據(jù)控制端。在LOAD的上升沿,最后送入的16位串行數(shù)據(jù)被鎖存到數(shù)據(jù)據(jù)或控制制寄存器器中。(5)DOOUT：：串行數(shù)數(shù)據(jù)輸出出端。進(jìn)進(jìn)入DIIN的數(shù)數(shù)據(jù)在116.55個(gè)時(shí)鐘鐘后送到到DOUUT端,,以便在在級(jí)聯(lián)時(shí)時(shí)傳送到到下一片片MAXX72119。(6)SEEGAA～SEGGG：：LEDD七段顯顯示器段段驅(qū)動(dòng)端端。(7)SEEGHH：小數(shù)數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)動(dòng)端。(8)VCCC：++5V電電源端。(9)Isset：：LEDD段峰值值電流提提供端。它它通過(guò)一一只電阻阻與電源源相連,,以便給給LEDD段提供供峰值電電流。(10)CCLK：：串行時(shí)時(shí)鐘輸入入端。最最高輸入入頻率為為10MMHz，在CLK的上升沿,數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器；在CLK的下降沿,數(shù)據(jù)被移至DOUT端。MAX72219內(nèi)內(nèi)部邏輯輯結(jié)構(gòu)主主要由88個(gè)數(shù)位位寄存器器和6個(gè)控制制寄存器器組成，分分別是：：（11）數(shù)位位寄存器器7～0：它決定定該位LLED顯顯示內(nèi)容容。（2）譯碼碼方式寄寄存器：：它決定定數(shù)位寄寄存器的的譯碼方方式,它它的每一一位對(duì)應(yīng)應(yīng)一個(gè)數(shù)數(shù)位。其其中,11代表ＢＢ碼方式式；0表示示不譯方方式。若若用于驅(qū)驅(qū)動(dòng)LEED數(shù)碼碼管,應(yīng)應(yīng)將數(shù)位位寄存器器設(shè)置為為B碼方式式；當(dāng)用于于驅(qū)動(dòng)條條形圖顯顯示器時(shí)時(shí),應(yīng)設(shè)設(shè)置為不不譯碼方方式。（3）掃描描位數(shù)寄寄存器：：設(shè)置顯顯示數(shù)據(jù)據(jù)位的個(gè)個(gè)數(shù)。該該寄存器器的D22～D0（低低三位）指指定要掃掃描的位位數(shù),支支持0～7位,各各數(shù)位均均以1..3KHHz的掃掃描頻率率被分路路驅(qū)動(dòng)。（4）亮度度控制寄寄存器：：該寄存存器通常常用于數(shù)數(shù)字控制制方式,,利用其其D3～D0位控控制內(nèi)部部脈沖寬寬度調(diào)制制DACC的占空空比來(lái)控控制LEED段電電流的平平均值,,實(shí)現(xiàn)LLED的的亮度控控制。DD3～D0取值值可從000000～11111,對(duì)對(duì)應(yīng)電流流占空比比則從11/322變化到到31//32,,共166級(jí)，D33～D0的值值越大，LLED顯顯示越亮亮。而亮亮度控制制寄存器器中的其其他各位位未使用用,可置置任意值值。（55）顯示示測(cè)試寄寄存器：：它用來(lái)來(lái)檢測(cè)外外掛LEED數(shù)碼碼管各段段的好壞壞。當(dāng)DD0置為為1時(shí),LEED處于于顯示測(cè)測(cè)試狀態(tài)態(tài),所有有8位LEDD的段被被掃描點(diǎn)點(diǎn)亮,電電流占空空比為331/332；若若D0為0，則處處于正常常工作狀狀態(tài)。DD7～D1位未未使用,,可任意意取值。（6）關(guān)斷斷寄存器器：用于關(guān)關(guān)斷所有有顯示器器。當(dāng)DD0為0時(shí),關(guān)關(guān)斷所有有顯示器器,但不不會(huì)消除除各寄存存器中保保持的數(shù)數(shù)據(jù);當(dāng)當(dāng)D0設(shè)置置為1時(shí),正正常工作作。剩下下各位未未使用,,可取任任意值。（7）無(wú)操操作寄存存器：它它主要用用于多MMAX772199級(jí)聯(lián),,允許數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)過(guò)而不對(duì)對(duì)當(dāng)前MMAX772199產(chǎn)生影影響。MAX72219與與80551單片片機(jī)只有有3根串串行線相相連，可可以節(jié)約約單片機(jī)機(jī)的I//O口資資源，最最多可驅(qū)驅(qū)動(dòng)8個(gè)個(gè)共陰數(shù)數(shù)碼管或或64個(gè)個(gè)發(fā)光二二極管。它它內(nèi)部有有可存儲(chǔ)儲(chǔ)顯示信信息的88×8靜靜態(tài)RAAM，動(dòng)動(dòng)態(tài)掃描描電路，以以及段、位位驅(qū)動(dòng)器器。它的的特點(diǎn)有有：（1）串行行接口的的傳輸速速率可達(dá)達(dá)10MMHz；；（2）獨(dú)立立的發(fā)光光二極管管段控制制；譯碼碼與非譯譯碼兩種種顯示方方式可選選；（3）數(shù)字字、模擬擬兩種亮亮度控制制方式；；（4）可以以級(jí)聯(lián)使使用。MAX72219的的數(shù)據(jù)輸輸入主要要由三根根輸入線線完成。它它們分別別是串行行數(shù)據(jù)線線、時(shí)鐘鐘線與加加載線。當(dāng)當(dāng)1個(gè)116位的的數(shù)據(jù)從從高位到到低位依依次輸入入MAXX72119后，在在加載的的上升沿沿將D77－D00送入對(duì)對(duì)應(yīng)的內(nèi)內(nèi)部寄存存器。MMAX772199的串行行輸入數(shù)數(shù)據(jù)格式式，高位位字節(jié)的的高4位位保留，低低4位為為片內(nèi)寄寄存器地地址；低位字字節(jié)為88位數(shù)據(jù)據(jù)。單片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置中中，80051單片片機(jī)與MMAX772199和4位位LEDD數(shù)碼管管組成了了一個(gè)數(shù)數(shù)碼管的的顯示系系統(tǒng)。其其中單片片機(jī)的PP1.22作為串串行數(shù)據(jù)據(jù)線，PP1.1作為數(shù)數(shù)據(jù)加載載控制線線，P11.0作為為時(shí)鐘線線，電阻R44可改變變LED的亮度度,每段段的驅(qū)動(dòng)動(dòng)峰值電電流約為為R4中電電流的1100倍倍。R44的取值值不能小小于100KΩ。實(shí)際際使用時(shí)時(shí),可先先用一只只可調(diào)電電阻調(diào)節(jié)節(jié)亮度,,達(dá)要求求后用一一只相同同阻值的的固定電電阻代替替即可，在這里里應(yīng)注意意,MAAX72219的的段電流流正常工工作范圍圍為100～40mmA,當(dāng)當(dāng)段電流流超過(guò)440mAA時(shí),必必須外加加擴(kuò)流電電路。880511單片、與MAXX72119和四四位LEED數(shù)碼碼管構(gòu)成成的溫度度顯示電路路圖如44.111。圖4.111溫溫度顯示示電路圖圖由單片機(jī)向向MAXX72119輸送送信息的的工作流流程描述述如下：：（1）將PP1.1置“低低”；（2）將PP1.22置成與與“D115”相相同的狀狀態(tài)；（3）將PP1.00先置“低低”，再再置“高高”，產(chǎn)產(chǎn)生1個(gè)個(gè)移位脈脈沖將“DD15”移移入MAAX72219；；（4）重復(fù)復(fù)過(guò)程（22）（33）將“DD14～～D0”移入入MAXX72119；（5）將PP1.1置“高高”，將將“D77～D00”送入入MAXX72119片內(nèi)內(nèi)相應(yīng)的的寄存器器。過(guò)程（1）～～（5）用用軟件實(shí)實(shí)現(xiàn)非常常方便，可可以由專專門的子子程序來(lái)來(lái)完成。此此外，對(duì)對(duì)MAXX72119的各控制制寄存器器和位寄寄存器賦賦值也可可方便地地由循環(huán)環(huán)程序來(lái)來(lái)完成。因因?yàn)镸AAX72219有有自動(dòng)的的動(dòng)態(tài)刷刷新功能能，所以以賦值完完畢后，單單片機(jī)不不必對(duì)它它有其它它的操作作，如定時(shí)時(shí)刷新，這這就大大大減輕了了單片機(jī)機(jī)的工作作負(fù)擔(dān)。4.3.22鍵盤電電路設(shè)計(jì)計(jì)通常鍵盤的的列線接接到微機(jī)機(jī)的輸出出端，CCPU依依次向各各列線發(fā)發(fā)送低電電乎（稱稱為掃描描），鍵鍵盤的行行線接到到微機(jī)的的輸入口口，CPPU檢測(cè)測(cè)行線的的電平，CCPU對(duì)對(duì)鍵盤的的掃描可可以來(lái)用用程序控控制的隨隨機(jī)方式式，即CCPU在在空閑時(shí)時(shí)間才去去掃描控控盤。也也可以采采取定時(shí)時(shí)控制方方式，即即CPUU每隔一一定的時(shí)時(shí)間對(duì)鍵鍵盤掃描描一次。還還可以采采用中斷斷方式，當(dāng)當(dāng)鍵盤上上有鍵按按下時(shí)，向向CPUU發(fā)出中中斷，在在CPUU響應(yīng)中中斷時(shí)，對(duì)對(duì)鍵盤進(jìn)進(jìn)行掃描描，以判判斷哪個(gè)個(gè)鍵被按按下。單片機(jī)構(gòu)成成的環(huán)境境溫度實(shí)實(shí)時(shí)測(cè)控控裝置采采用的是是四位鍵鍵盤，采采用的掃掃描方式式是中斷斷方式。因因?yàn)檫@種種中斷掃掃描方式式既能確確保單片片機(jī)能及及時(shí)地響響應(yīng)鍵盤盤的輸入入，又提提高單片片機(jī)的工工作效率率。四四個(gè)鍵的的功能如如表4.1：代號(hào)接口鍵名功能S1P1.4MODE不按顯示當(dāng)當(dāng)前溫度度，按下下時(shí)顯示示設(shè)定溫溫度S2P1.5SET按下此鍵時(shí)時(shí)才能設(shè)設(shè)定溫度度值S3P1.6ADD設(shè)定溫度漸漸次增加加1℃S4P1.7REDUCCE設(shè)定溫度漸漸次減少少1℃表4.1四個(gè)個(gè)鍵的功功能表按鍵與80051的的接口電電路如圖圖4.122所示，四四個(gè)功能能鍵分別別與80051單單片機(jī)的的四個(gè)II/O口口相連，四四個(gè)功能能鍵通過(guò)過(guò)三個(gè)與邏邏輯門電電路構(gòu)成成了一個(gè)個(gè)四輸入入的與邏輯電電路，只只要有一一個(gè)功能能鍵有輸輸入，就就會(huì)有低低電平送送入80051的的外部中中斷，然然后單片片機(jī)響應(yīng)應(yīng)中斷，開開始對(duì)各各功能鍵鍵進(jìn)行掃掃描，執(zhí)執(zhí)行中斷斷程序。圖4.122按鍵鍵與80051的的接口電電路4.4存存儲(chǔ)器的的擴(kuò)展為了對(duì)相相關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行記記錄、存存儲(chǔ)，又又考慮到到80551單片片機(jī)的片片內(nèi)存儲(chǔ)儲(chǔ)器只有有1288個(gè)字節(jié)節(jié)的容量量，所以以單片機(jī)機(jī)構(gòu)成的的環(huán)境溫溫度實(shí)時(shí)時(shí)測(cè)控裝裝置的設(shè)設(shè)計(jì)必須須要對(duì)存存儲(chǔ)器進(jìn)進(jìn)行擴(kuò)展展，本裝裝置采用用的是662644（8KK×8位）靜靜態(tài)RAAM在片片外擴(kuò)展展8K個(gè)個(gè)單元的的數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)器。其其中，662644的編址址是8KKB，自自00000H到到1FFFFH。因?yàn)橹皇菙U(kuò)擴(kuò)展了一一片62264片片外存儲(chǔ)儲(chǔ)器，所所以將662644的兩個(gè)個(gè)片選信信號(hào)都接接為有效效電平，這這樣可以以簡(jiǎn)化電電路，易易于編程程。在擴(kuò)擴(kuò)展電路路中，還還用到了了74LLS3773地址址鎖存芯芯片，用用來(lái)鎖存存低8位位地址。擴(kuò)擴(kuò)展電路路如圖44.133所示。圖4.13380051存存儲(chǔ)器擴(kuò)擴(kuò)展電路路4.5通信信接口電電路設(shè)計(jì)計(jì)4.5.11RS-3323CC標(biāo)準(zhǔn)介紹紹為了更好地地實(shí)現(xiàn)與與上位計(jì)計(jì)算機(jī)之之間的通通信和系系統(tǒng)功能能的擴(kuò)展展，該裝裝置設(shè)有有RS--2322接口電電路。由于單片片機(jī)的輸輸入、輸輸出電平平為TTTL電平平，與PC機(jī)機(jī)RS--2322標(biāo)準(zhǔn)串串行接口口的電氣氣規(guī)范不不一致，因因此要實(shí)實(shí)現(xiàn)單片片機(jī)與PPC機(jī)之之間的數(shù)數(shù)據(jù)通訊訊，必須須進(jìn)行電電平轉(zhuǎn)換換，就必必須使用用RS--2322接口電電路。為為了更好好的了解解RS--2322接口電電路，下下面簡(jiǎn)單單介紹RSS-3223C標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的相相關(guān)知識(shí)識(shí)。串行通信接接口標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使使用和發(fā)發(fā)展，目目前已經(jīng)經(jīng)有幾種種，但都是是在RSS-2332標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)過(guò)改進(jìn)而而形成的的。RSS-3223C標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是美美國(guó)EIIA(電電子工業(yè)業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)）與BBELLL等公司司一起開開發(fā)的119699年公布布的通信信協(xié)議。它它適合于于數(shù)據(jù)傳傳輸速率率在0～～200000bb/s范范圍內(nèi)的的通信。這這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)對(duì)串行行通信接接口的有有關(guān)問(wèn)題題，如信信號(hào)線功功能、電電器特性性都作了了明確規(guī)規(guī)定。由由于通行行設(shè)備廠廠商都生生產(chǎn)與RRS-2232CC制式兼兼容的通通信設(shè)備備，因此此，它作作為一種種標(biāo)準(zhǔn)，目目前已在在微機(jī)通通信接口口中廣泛泛采用。在了解RS-232C標(biāo)準(zhǔn)之前，首先要認(rèn)識(shí)以下兩點(diǎn)：首先，RSS-2332-CC標(biāo)準(zhǔn)最最初是遠(yuǎn)遠(yuǎn)程通信信連接數(shù)數(shù)據(jù)終端端設(shè)備DDTE((DattaTTermminaalEEquiipmeent))與數(shù)據(jù)據(jù)通信設(shè)設(shè)備DCCE（DDataaCoommuuniccatiionEquuipmmentt)而制制定的。因因此這個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的的制定，并并未考慮慮計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)的的應(yīng)用要要求。但但目前它它又廣泛泛地被借借來(lái)用于于計(jì)算機(jī)機(jī)接口與與終端或或外設(shè)之之間的近近端連接接標(biāo)準(zhǔn)。顯顯然，這這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的有些些規(guī)定及及和計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)是不一一致的，甚甚至是相相矛盾的的。有了了對(duì)這種種背景的的了解，我我們對(duì)RRS-2232CC標(biāo)準(zhǔn)與與計(jì)算機(jī)機(jī)不兼容容的地方方就不難難理解了了。其次，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE立場(chǎng)上，而不是站在DCE的立場(chǎng)來(lái)定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。RS-2332C標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)協(xié)議）的的全稱是是EIAA-RSS-2322C標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，其中中EIAA(EllecttronnicInddusttryAsssociiatiion))代表美美國(guó)電子子工業(yè)協(xié)協(xié)會(huì)，RRS（rrecommmenndeddsttanddardd）代表表推薦標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，2232是是標(biāo)識(shí)號(hào)號(hào)，C代代表RSS2322的最新新一次修修改（119699），在在這之前前，有RRS2332B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。EIA-RRS-2232CC對(duì)電器器特性、邏邏輯電平平和各種種信號(hào)線線功能都都作了如如下規(guī)定定：（1）在TTXD和和RXDD上：邏輯1(MMARKK)=--3V～～-155V

邏輯0((SPAACE))=+33～＋115V（2）在RRTS、CCTS、DDSR、DDTR和和DCDD等控制制線上：：信號(hào)有效（接接通，OON狀態(tài)態(tài)，正電電壓）＝＝+3VV～+115V信號(hào)無(wú)效（斷斷開，OOFF狀狀態(tài)，負(fù)負(fù)電壓))=-33V～--15VV以上規(guī)定說(shuō)說(shuō)明了RRS-2322C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)對(duì)邏輯電電平的定定義。對(duì)對(duì)于數(shù)據(jù)據(jù)（信息息碼）：：邏輯“11”（傳傳號(hào)）的的電平低低于-33V，邏邏輯“00”（空空號(hào)）的的電平高高于+33V；對(duì)對(duì)于控制制信號(hào)；；接通狀狀態(tài)（OON）即即信號(hào)有有效的電電平高于于+3VV，斷開開狀態(tài)((OFFF)即信信號(hào)無(wú)效效的電平平低于--3V，也也就是當(dāng)當(dāng)傳輸電電平的絕絕對(duì)值大大于3VV時(shí)，電電路可以以有效地地檢查出出來(lái)，介介于-33～+33V之間間的電壓壓無(wú)意義義，低于于-155V或高高于+115V的的電壓也也認(rèn)為無(wú)無(wú)意義，因因此，實(shí)實(shí)際工作作時(shí)，應(yīng)應(yīng)保證電電平在±±(3～～15))V之間間。4.5.22MAXX2322與80051的的接口電電路一般常用的的電平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器件件有MAAX2332、MC114888、MCC14889及等等，但MMC14488、MMC14489需需要±112V電電源，這這對(duì)