基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1緒論課題背景本課題要求實(shí)現(xiàn)溫室溫度的自動檢測和控制，能夠顯示溫室溫度，當(dāng)溫度超出正常范圍時系統(tǒng)發(fā)出報警信號。溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍、最重要的檢測參數(shù)之一。任何物理變化和化學(xué)變化的過程都與溫度密切相關(guān)。溫度檢測和控制都直接與安全生產(chǎn)、節(jié)約能源等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相聯(lián)系。溫度測量在工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域占有重要的地位。航空、汽車、家電、科研等領(lǐng)域都需要溫度測試設(shè)備，用于測試和確定電工、電子及其他產(chǎn)品及材料進(jìn)行高溫、低溫、交變溫度或恒定試驗的溫度環(huán)境的變化，判斷當(dāng)檢測目標(biāo)的溫度值達(dá)到警示條件時發(fā)出警告信號。一般系統(tǒng)運(yùn)行時，溫度不可過高，溫度檢測系統(tǒng)可以設(shè)定一個報警值，對于溫度超過該溫度值時進(jìn)行聲光報警，提示管理人員盡快斷電對設(shè)備進(jìn)行檢修，這樣就可以防止溫度過高對電機(jī)、部件所造成的損壞，避免造成更大的損失 [2-3]。傳統(tǒng)的溫度檢測系統(tǒng)采用熱電阻、熱敏電阻、熱電偶等傳感器作為感測器件，采用差動放大器進(jìn)行放大，用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終顯示出溫度值。本設(shè)計的核心部件用精密溫度傳感器，專門負(fù)責(zé)現(xiàn)場溫度的測量、變換和數(shù)字量化，選用單片機(jī)作為微控制器進(jìn)行溫度采集，然后將采集到的溫度值的數(shù)據(jù)利用微控制器將當(dāng)前溫度顯示出來。通過RS-485總線將當(dāng)前采集到的溫度值發(fā)送到 PCL,在控制室的觀察人員能夠及時準(zhǔn)確的監(jiān)視當(dāng)前溫度情況。課題現(xiàn)狀溫度檢測具有廣泛的應(yīng)用性，在工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域都有著極其重要的應(yīng)用。CPU溫度檢測現(xiàn)在的電腦主板具有老式主板所沒有的 CPU溫度檢測報警功能。CPM度過高會導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定或者死機(jī)，甚至損壞 CPU^,所以對CPU勺溫度檢測是很重要的。它會在cpirn度超出安全范圍時發(fā)出警告檢測。溫度的探頭有兩種：一種集成在處理器之中，依靠BIOS的支持；另一種是外置的，在主板上面可以見到，通常是一顆熱敏電阻。它們都是通過溫度的改變來改變自身的電阻值，讓溫度檢測電路探測到電阻的改變，從而改變溫度數(shù)值。TH-IR101F紅外測溫儀設(shè)備由紅外傳感器和顯示報警系統(tǒng)兩部分組成，它們之間通過專用的五芯電纜連接。安裝時將紅外傳感器用支架固定在通道旁邊或大門旁邊等地方，使得被測人與紅外傳感器之間的距離相距35cmi在其旁邊擺放一張桌子，放置顯示報警系統(tǒng)。 只要被測人在指定位置站立 1秒鐘以上，紅外快速檢測儀就可準(zhǔn)確測量出旅客體溫。一旦受測者體溫超過38℃，測溫儀的紅燈就會閃亮，同時發(fā)出蜂鳴聲提醒檢查人員。紅外溫度快速檢測儀為在人流量較大的公共場所降低非典的擴(kuò)散和傳播提供快速、非接觸測量手段，可廣泛用于機(jī)場、海關(guān)、車站、賓館、商場、影院、寫字樓、學(xué)校等人流量較大的公共場所，對體溫超過 38℃的人員進(jìn)行有效篩選。TH-IR201S計算機(jī)紅外測溫系統(tǒng)用戶能夠利用紅外傳感器、US皎換器和附帶的紅外溫度測量軟件，非常方便、快速地組成紅外測溫系統(tǒng)，或?qū)?紅外體溫快速檢系統(tǒng)集成在保安監(jiān)控系統(tǒng)中。礦用隔爆型電氣設(shè)備外殼電子最高表面溫度的檢查GB3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備 第1部分：通用要求》中規(guī)定，I類（煤礦用）電氣設(shè)備采取措施能防止煤粉堆積時，最高表面溫度不得超過 450℃，有煤粉沉積時最高表面溫度不得超過 150℃。在實(shí)際檢查中，若感覺電氣設(shè)備外殼表面溫度過高，難以用手觸摸或燙手，可要求進(jìn)行實(shí)際溫度測量，以保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行。課題意義隨著農(nóng)業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，溫室在生產(chǎn)和生活中起著越來越重要的作用，然而傳統(tǒng)的溫室僅憑人工操作，從而造成故障發(fā)現(xiàn)不及時，溫度控制不精確，并且浪費(fèi)了大量的人力和物力，通過本課題的研究，可以實(shí)現(xiàn)溫室溫度的測量，控制，報警全自動化，通過對系統(tǒng)的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)故障苗頭，使問題剛剛出現(xiàn)就得到及時解決，對事故的發(fā)生和擴(kuò)大將起到有效地預(yù)防作用[4]。因此，該課題的開發(fā)有著重要意義。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計與工作原理2.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要有計算機(jī)、通信接口、智能控制器、 MAX6576/657溫度傳感器等組成。每個智能控制器采用單片機(jī)設(shè)計，可與系統(tǒng)計算機(jī)組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)。計算機(jī)通過通信接口控制所有智能控制器，通信接口完成通信信號的轉(zhuǎn)換、驅(qū)動、放大，保整機(jī)算機(jī)和單片機(jī)數(shù)據(jù)通信正確。計算機(jī)、通信接口、等放在專用操作室或其他辦公室，通信接口與所有智能控制器采用一根四芯（兩芯電源線，兩芯通信線）電纜連接，安裝方便，智能控制器通過通信接口與計算機(jī)構(gòu)成計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，在計算機(jī)上事先設(shè)定好溫度報警值，并通過存儲器存儲起來。在系統(tǒng)運(yùn)行時， 16路循環(huán)檢測，溫度正常綠燈亮，溫度超限紅燈亮，并蜂鳴報警。16路測點(diǎn)相互獨(dú)立。這樣就可以在計算機(jī)上直觀的看出當(dāng)前溫室溫度是否正常，達(dá)到溫度實(shí)時監(jiān)控的目的，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的溫度檢測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1Thestructurechartofthesystem該系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，具有功能強(qiáng)，控制使用方便，維護(hù)工作少，顯示直觀，可獨(dú)立、異步（不同時）工作，主要技術(shù)特點(diǎn)如下：16路測點(diǎn)均與智能控制器相連接，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化與處理，實(shí)時顯示本溫度傳感器所受溫度。智能控制器還具有聲光報警功能，當(dāng)現(xiàn)場溫度超出設(shè)定的溫度報警值時，控制器發(fā)出聲光報警信號，表示該測點(diǎn)溫度超標(biāo)嚴(yán)重或有異常。提示監(jiān)控人員及時采取措施，避免更大的經(jīng)濟(jì)損失的產(chǎn)生每只溫度傳感器可獨(dú)立工作，即我們可以使用16路傳感器的任何一路進(jìn)行使用，而不像其他報警儀那樣必須等到所有被測點(diǎn)準(zhǔn)備就緒后再通過按鍵開始同時檢測，造成第一個與最后一個存在較長時間差。控制器還能自動根據(jù)現(xiàn)場溫度大小采用不同的報警常數(shù)，在低溫時候和高溫時候采用不同的報警設(shè)定值可以提高設(shè)備應(yīng)用的靈活性，報警值的寫入通過撥碼開關(guān)，存儲到93C46中存起來，擴(kuò)大系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。課題研究內(nèi)容本課題需要解決二個方面的關(guān)鍵問題：一是被測溫度信號的采集、處理和顯示，二是實(shí)現(xiàn)溫度信號的遠(yuǎn)程監(jiān)控。被測信號的采集、處理、顯示本課題所要開發(fā)的這套系統(tǒng)將主要對現(xiàn)場的溫度信號進(jìn)行采集，我們主要是要選擇一種適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅鳒?zhǔn)確的采集這些信號使之進(jìn)入微處理器進(jìn)行處理，并在其進(jìn)入微處理器之前進(jìn)行信號的調(diào)理，一般要經(jīng)過信號的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)。然后進(jìn)入微處理器中，通過一系列的公式轉(zhuǎn)化，得出當(dāng)前所得的溫度值，并用 7279驅(qū)動數(shù)碼管顯示出來。當(dāng)信號進(jìn)入微處理器之后，要在軟件上進(jìn)行處理。首先，為了保證掉電后數(shù)據(jù)不丟失，采集電路中應(yīng)設(shè)有掉電不丟失數(shù)據(jù)存儲器 EEPROM本設(shè)計采用的是存儲芯片93C46,將讀取的數(shù)據(jù)寫入其中，并將預(yù)先設(shè)定好的溫度報警值也存入其中。其次，微處理器的外圍電路中應(yīng)含有顯示電路，將采集的數(shù)據(jù)就地顯示出來。此外，還需配備多機(jī)之間的通信驅(qū)動電路，使得可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度信號的顯示。數(shù)據(jù)通信本系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)溫度信號的遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就要涉及多個單機(jī)之間的通信，集中的問題在于通信方式的選擇。目前數(shù)據(jù)通信的方式多種多樣，根據(jù)其各自的特點(diǎn)，適應(yīng)的場合各有不同。如何在滿足要求的基礎(chǔ)上，選擇一種可靠、方便且成本較低的通信方式是要解決的關(guān)鍵問題。設(shè)計中采用485芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換成485電平，這樣監(jiān)控人員就可以在監(jiān)控室里通過計算機(jī)實(shí)時監(jiān)測設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行的正常情況，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，完成遠(yuǎn)程顯示和控制。該系統(tǒng)采用KJJ12型通信接口，主要技術(shù)參數(shù)如下：工作電壓： ACC22±010%本質(zhì)安全電路最高開路電壓：22v本質(zhì)安全電路最大短路電流：小于100mA智能控制器的結(jié)構(gòu)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展使數(shù)據(jù)采集和處理變得越來越容易，利用單片機(jī)技術(shù)可以方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，單片機(jī)強(qiáng)大的計算能力對數(shù)據(jù)的計算、處理也有著不可比擬的優(yōu)越性，并能夠?qū)y量結(jié)果進(jìn)行顯示、保存和傳輸，有些情況下還可以參與控制。本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的51系列低功耗、高性能8位單片機(jī)AT89C5蚱為總控制單元，單片機(jī)AT89C52為低價位的單片機(jī)［5-10］。單片機(jī)的原理框圖如下圖所示：系統(tǒng)的工作原理工作原理是：系統(tǒng)工作時，通過溫度傳感器MAX657將外界溫度信號采集出來，經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)化變成頻率信號，將該信號輸入到單片機(jī)中，檢測儀測到它的信號，通過溫度傳感器的計算公式，計算出它的頻率。通過數(shù)碼管現(xiàn)場顯示測點(diǎn)號碼和相應(yīng)的測點(diǎn)溫度，并事先設(shè)定一個溫度報警值，由撥碼開關(guān)存儲到計算機(jī)中，如若超過該設(shè)定的溫度安全信便報警。該系統(tǒng)還可以通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程顯示和控制?？蓪?shí)現(xiàn)的功能不僅包括對溫度信號的實(shí)時采集，還包括對信號數(shù)據(jù)的存儲以及超溫報警等。該系統(tǒng)具有設(shè)置功能，可以預(yù)先設(shè)置報警的溫度值， 放入93C461存儲起來；測試功能，當(dāng)系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)溫度超標(biāo)時即刻報警；顯示功能：對于該系統(tǒng)的 16路溫度信號可以通過 7279從數(shù)碼管里將溫度值顯示出來； 通信電路可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控，方便使用。在系統(tǒng)運(yùn)行時，測量所得的溫度值與預(yù)定的報警值進(jìn)行比較，是否發(fā)出報警信號。報警儀是可以脫機(jī)運(yùn)行的。將報警儀通過一個通訊接口與計算機(jī)相連可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，而且連機(jī)方式報警儀工作的主要方式。我們可以通過計算機(jī)巡測數(shù)據(jù)，在上位機(jī)現(xiàn)場同時將測點(diǎn)的溫度顯示出來，在巡測的同時，計算機(jī)會將所有數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中，以供隨時調(diào)用和檢索；當(dāng)需要傳感器的初頻時，可以向檢測儀發(fā)出調(diào)零指令，進(jìn)行調(diào)零；還可以向報警儀寫入新的報警常數(shù)。元件選型傳感器的簡介傳感器的定義 [11-15]傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:InternationalElectroTechnicalCommittee) 的定義為:“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理(模擬或數(shù)字 )能力的系統(tǒng)”。傳感器是傳感系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類：有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵源。無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能，傳感器承擔(dān)將某個對象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對象”可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài) (即過程)的。對象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué)性質(zhì)的。按照其工作原理，它將對象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測定的電學(xué)量，然后將此電信號分離出來，送入傳感器系統(tǒng)加以評測或標(biāo)示。傳感器原理結(jié)構(gòu)在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的測扭應(yīng)片并組成變橋，即為基礎(chǔ)扭矩傳感器；在軸上固定著：(1)能源環(huán)形變壓器的次級線圈，(2)信號環(huán)形變壓器初級線圈，(3)軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路、V/F變換電路及信號輸出電路。在傳感器的外殼上固定著：(1)激磁電路， (2)能源環(huán)形變壓器的初級線圈(輸入)，信號環(huán)形變壓器次級線圈(輸出)，(4)信號處理電路 。傳感器的分類傳感器有許多分類方法，但常用的分類方法有兩種，一種是按被測物理量來分；另一種是按傳感器的工作原理來分。按被測物理量劃分的傳感器，常見的有：溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。傳感器的選型原則智能采集器所用傳感器主要是電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器。傳感器處于自動檢測與控制系統(tǒng)之首，是感知、獲取與檢測信息的窗口；傳感器處于研究對象與測控系統(tǒng)的接口位置，一切科學(xué)研究和生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過它轉(zhuǎn)換為易傳輸與處理的電信號。因此，傳感器對系統(tǒng)的功能起決定性作用，設(shè)計中選擇合適的傳感器顯得非常重要。各種傳感器的變換原理、結(jié)構(gòu)、使用目的、環(huán)境條件雖各不相同，但對它們的主要性能要求都是一致的。這些要求是：高精度、低成本；高靈敏度；穩(wěn)定性好；工作可靠；抗干擾能力強(qiáng)；動態(tài)特性良好；結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、功耗低等。傳感器的性能指標(biāo)包括很多方面，企圖使某一傳感器的各項指標(biāo)都優(yōu)良，在實(shí)用上沒有必要。因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求與可能，保證主要性能指標(biāo)，放寬對次要性能指標(biāo)的要求，以提高性能價格比，恰如其分地選用能滿足使用要求的產(chǎn)品?？撮T狗電路的選擇看門狗(WTD-watchtimedog)電路防止系統(tǒng)死機(jī)或是程序進(jìn)入死循環(huán)，還可以在程序陷入死循環(huán)的時候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)硬件電路。一般看門狗電路用來監(jiān)視 MC吶部程序運(yùn)行狀態(tài)，在程序跑飛或死鎖情況下，可以自動復(fù)位。不過由于廠家、型號不同可能有些差別?？撮T狗電路的工作原理是：當(dāng)系統(tǒng)工作正常時， CPU將每隔一定時間輸出一個脈沖給看門狗，即“喂狗”，若程序運(yùn)行出現(xiàn)問題或硬件出現(xiàn)故障時而無法按時“喂狗”時，看門狗電路將迫使系統(tǒng)自動復(fù)位而重新運(yùn)行程序。主要作用是防止程序跑飛或死鎖。

看門狗電路其實(shí)是一個獨(dú)立的定時器，有一個定時器控制寄存器，可以設(shè)定時間（開狗），到達(dá)時間后要置位（喂狗），如果沒有的話，就認(rèn)為是程序跑飛，就會發(fā)出RESET旨令。一個看門狗電路通常被描述成一塊在有規(guī)律的時間間隔中進(jìn)行更新的硬件，該更新必須由微控制器或是使微控制器重新啟動的電路來完成?？撮T狗電路分為外部和內(nèi)部兩種，一個外部的看門狗電路是最好的，因為它不依賴微控制器，如果微控制器發(fā)生故障需要看門狗更新，則該電路將給出reset信號使微控制器重新啟動。一個看門狗通常由一個硬件定時器構(gòu)成，如果沒有來看微控制器的更新或是報告信息， 該定時器將會溢出，看門狗就給微控制器復(fù)位信號使之復(fù)位。由專用芯片構(gòu)成的看門狗電路MAX692由專用芯片MAX692勾成的看門3^電路如圖3所示，系統(tǒng)所用外圍元件少。缺點(diǎn)是定時周期固定無法改變，成本高。MAX6921微系統(tǒng)監(jiān)控電路芯片，具有后備電池切換、掉電判別、看門狗監(jiān)控等功能。其中WDI是看門狗檢測輸入端，接到DSP的一個專用I/O口或一個總線口上。是復(fù)位信號輸出端，接DSP勺復(fù)位端。MAX692^JWDI定時周期為1.6s,復(fù)位脈沖寬度是200ms如果WDI保持高或低超過“看門狗”定時周期（1.6s）,端將發(fā)生200ms寬（最小140ms）的負(fù)脈沖使DSPg位。RESETMAX692WDI復(fù)位信號廣監(jiān)測信號RESETMAX692WDI復(fù)位信號廣監(jiān)測信號RSTDSPI/OMAX692勾成的看門狗電路MAX1232MAX1232是MAXIM公司生產(chǎn)的微處理器監(jiān)視器，不光提供了看門的功能，而且同時還能檢測供電電源的變化，并提供了高電平、低電平上電復(fù)位方式，用戶能夠設(shè)置它的超時時間、設(shè)定電源電壓被動允許范圍。用MAX12325片作為單片機(jī)系統(tǒng)以及其他電子

設(shè)備的看門狗電路，不需要其他的電子元器件配合，可以直接和微控制器相連，使用簡單方便，性能可靠，被大量應(yīng)用在一些單片機(jī)系統(tǒng)上。MAX1232E以下情況下發(fā)送復(fù)位信號：電源電壓下降到設(shè)置的復(fù)位電壓處，即檢測到了下降值超過所設(shè)置的 5%￡10%勺允許波動電壓（4.62v或4.37v）;PB/RSHI腳電壓被拉低；ST引腳沒在設(shè)定的超時時間內(nèi)收到喂狗信號；電源上電。TOL是電源電壓波動允許設(shè)置（接地為5%接VCE10%。揆BWM，PaRST VCCTD ST，TOL RSTGND RST+5v電源隊 慚何信t地高叱緋信開關(guān)電路的選擇74HC151是8選1數(shù)據(jù)選擇器，引腳S起選通作用。加到D0?D7中的一個輸入，依靠A、B、C3根二進(jìn)制碼選擇，被正相輸出到 Y,返相輸出到W當(dāng)S=1時，Y=0,W=1,74HC151被禁止使用。傳感器的信號進(jìn)入傳感器激發(fā)電路經(jīng)調(diào)整后進(jìn)入74HC151的I0弓唧。模擬信號發(fā)生電路輸出的信號進(jìn)入74HC151的I1引腳。74HC151的B、C接低，P1.0控制A。當(dāng)A=P1.0=1時，由Y輸出的是I1的信號，也就是模擬信號發(fā)生器的信號；當(dāng)A=P1.0=0時，由Y輸出的是I0的信號，也就是傳感器信號。RevisionTitleRevisionSize Number11-2 33-4 -5 P10P11P12P13P14P00P0111-2 33-4 -5 P10P11P12P13P14P00P01P02P03P0439383736353432 1115 1141312 111410 j9733P16 P06-8 32P17 P071321INT1 P2012 "22cINT0 P21 -23P221524T1 P23 -5 1425I0 ZT0 P24 ”」126P25 『6 3127」2 Z-0 EA/VP P2628I3P2719I4X118~I5X2「74HC151I691 1017RESET RXD …11TXD “1730ARD- ALE/P-B16 ? Q- 29WR PSENCE-4gnd4051:八選一模擬開關(guān)CD4051是八選一模擬開關(guān)，相當(dāng)于一個單刀八擲開關(guān)，引腳功能如圖 4.12所示。開關(guān)接通哪一通道，由3位地址碼ABC來決定，當(dāng)A=0、B=0、C=0時，選通通道0;當(dāng)A=1、B=0、C=0時，選通通道1;當(dāng)A=0、B=1、C=0時，選通通道2;……按8421碼排列，直到A=1、B=1、C=1時，選通通道7°“INH”是禁止端，當(dāng)“INH”=1時，各通道均不選通。CD4067是十六選一模擬開關(guān)， 相當(dāng)于一個單刀十六擲開關(guān)， 原理與CD4051相同，只不過地址碼為4位，通過單片機(jī)的I/O口控制地址碼ABCD來選通十六個通道。34051圖4.12CD4051管腳圖Fig.4.12ThepinconfigurationofCD40514052:雙4選1模擬開關(guān)1214151115246109740524VEEX0X1X2X3Y0Y1Y2Y3INHAB4067:16選1模擬開關(guān)1406772406763406754406745406736406727406718406709P10 10P11 1112VCC40674512:八路數(shù)據(jù)選擇器123456791112131510X0X1X2X3X4X5X6X7ABCDISINH45122.4.4微處理器（單片機(jī)）的選型八位單片機(jī)由于內(nèi)部構(gòu)造簡單，體積小，成本低廉，被廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中,至今，在單片機(jī)應(yīng)用中，仍占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。因此，本系統(tǒng)仍以八位單片機(jī)作為控制核心。而八位單片機(jī)種類繁多，各有特色，具應(yīng)用場合也隨其特點(diǎn)有所不同。在此，對幾種流行八位單片機(jī)作一個簡單的比較[22-26]OTitleSizeBDate:File:Number16-Apr-2008圖\MvDesi。n51系列單片機(jī) 該類產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，生產(chǎn)歷史“悠久”，已經(jīng)成為市場上最為流行的單片機(jī)之一。它優(yōu)點(diǎn)之一是它無論從內(nèi)部的硬件還是到軟件都有一套完整的按位操作系統(tǒng)。因而，這不僅可以進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，而且對于一個較復(fù)雜的程序，當(dāng)在運(yùn)行過程中遇到分支的時候，可以通過對標(biāo)志位的置位、清零或檢測操作，很容易地確定程序的運(yùn)行方向。此外，51系列單片機(jī)的具有乘法和除法指令，編程相當(dāng)方便。但是，該類單片機(jī)高電平輸出無驅(qū)動能力，軟件操作時過于依賴?yán)奂悠?A進(jìn)行運(yùn)算。PIC系列單片機(jī) 該類單片機(jī)是當(dāng)前市場份額增長最快的單片機(jī)之一。 其CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，屬精簡指令集。采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快（指令周期約160?200ns）,此外，它還具有低工作電壓、低功耗、驅(qū)動能力強(qiáng)等特點(diǎn)。它的驅(qū)動能力為低電平吸入電流達(dá) 25mA，高電平輸出電流可達(dá) 20mA，相對于 51系列而言，這是一個很大的優(yōu)點(diǎn)，它可以直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示且外電路簡單。但是，在編程過程中，它需要反復(fù)地選擇對應(yīng)的存儲體，數(shù)據(jù)的傳送和邏輯運(yùn)算基本上都得通過工作寄存器 W來進(jìn)行，因此，編程不是很方便。AVR系列單片機(jī) 該類單片機(jī)顯著的特點(diǎn)為高性能、高速度、低功耗。它取消機(jī)器周期，以時鐘周期為指令周期，實(shí)行流水作業(yè)。但其通用寄存器僅有32個（R0?R31）,前16個寄存器（R0?R15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。而且當(dāng)程序復(fù)雜時，通用寄存器應(yīng)用起來就顯得比較緊張 [11-14]。本系統(tǒng)中，對單片機(jī)的速度要求不是很高，而且顯示器將選用液晶顯示器，因此，輸出電平也不需要很大的驅(qū)動能力。從軟件上講，編程需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，這對于編程復(fù)雜的PIC系列單片機(jī)和寄存器資源有限的AVR系列單片機(jī)也都不是很合適。此外，考慮到個人的熟練掌握程度和單片機(jī)的價格，本系統(tǒng)選用了當(dāng)今最流行的八位單片機(jī)51系列的典型產(chǎn)品 AT89C52。AT89C52^ATME公司生產(chǎn)的一種低功耗/低電壓，高性能的8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有一個8KB的FLASHT編程可擦除只讀存儲器（EPROM它采用了CMOS：藝和ATME公司的高密度非易失性存儲器（NURAM技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MSC-5保容。片內(nèi)的FLASH#儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程，操作十分方便。目前，又很多的單片機(jī)都與 AT89C52的管腳和功能兼容，可以在許多場合進(jìn)行替換。選用AT89C205作為主CPU?片。AT89C2051的最大的優(yōu)點(diǎn)是體積小、低成本，是當(dāng)前性/價比較高的一種八位單片機(jī)，完全符合本課題的要求。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計測頻電路溫度傳感器傳感器是連接被測對象和檢測系統(tǒng)的接口，給系統(tǒng)提供處理和顯示所必需的原始信息,直接決定了系統(tǒng)的功能和精確度。溫度的測量控制一般采用各式各樣的溫度傳感器，常用的溫度傳感器及其測溫范圍(C)為：熱電偶(-184?230),熱電阻(-200?850),熱敏電阻(-55?300),半導(dǎo)體(-55?150)。根據(jù)溫度傳感器輸出方式及接口方式的不同，大體可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度傳感器輸出的模擬信號，必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由微處理器進(jìn)行處理。數(shù)字溫度傳感器輸出的數(shù)字信號，一般只需少量外部元器件就可直接送至微處理器進(jìn)行處理。隨著計算機(jī)及半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度傳感器尤其是具有數(shù)字接口的半導(dǎo)體溫度傳感器得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS1820數(shù)字溫度傳感器，該傳感器提供9位溫度讀數(shù) ,指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DS1820或從DS1820送出因此從中央處理器到DS1820僅需連接一條線和地讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。DS18B201美國DALLA字導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板(ON-B0ARD)專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。該溫度計提供 9位溫度讀數(shù)， 指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20或從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線(和地)。DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器?！耙痪€總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因為每一個DS18B20有唯一的系列號(siliconserialnumber),因止匕多個DS18B20可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。具體來說，DS18B2奧有如下特性：（1）獨(dú)特的單線接口，只需1個接口引腳即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B2的雙向通信。（2）多點(diǎn)（multidrop）能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化。DS18B2猊使用中不需要任何外圍元件。（4）可用數(shù)據(jù)線供電。（本設(shè)計中單獨(dú)提供+5Vfe源）。（5）不需備份電源。（6）與前一代產(chǎn)品DS1820相比，體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。DS18B20C持3V?5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。（7）測量范圍從-55C至+125C,增量值為0.5C。等效的華氏溫度范圍是-67F至257F,增量值為0.9°F。（8）測量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送。（9）在1秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字。（10）用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置。（11）告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況）。（12）應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度計或任何熱敏系統(tǒng)。DS18B20J部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器T印DTL、配置寄存器。DS1820內(nèi)部有三個主要的數(shù)據(jù)部件：（1）64位激光（lasered）ROM;（2）溫度靈敏元件和（3）非易失性溫度告警觸發(fā)器TH和TL器件。從單線的通信線取得其電源在信號線為高電平的時間周期內(nèi)把能量貯存在內(nèi)部的電容器中在單信號線為低電平的時間期內(nèi)斷開此電源直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙蓦娫礊橹?，同時作為另一種可供選擇的方法DS1820也可用外部 5V電源供電。DS1820應(yīng)用注意事項[27-29]DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個DS1820,在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。(3)連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá)150m,當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時， 正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 因此，在用DS1820進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題，以便做到精確測量。(4)在DS1820測溫程序設(shè)計中，向DS1820發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視［28］。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。3.1.1.2 溫度傳感器MAX6577本系統(tǒng)從測溫范圍，溫度分辨率和測溫時間上來講， AD741的DS182解不能滿足要求。這里我們選擇MAXI醫(yī)司出產(chǎn)的MAXI6576/6577S度傳感器芯片。該芯片具有低功耗、低電流單端方波輸出特點(diǎn)，對于兩種不同的芯片輸出和輸入的關(guān)系分別滿足如下的關(guān)系式：_frequencyT -273.15scalarmultiplier這樣方便我們根據(jù)不同的情況進(jìn)行頻率或是周期的測量，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。MAX6577俞出方波信號，其頻率與它的熱力學(xué)溫度成比例。MAX657臻成溫度傳感器采用SOT23-6封裝，它能方便地與其他元件一同安裝在PC基板上。該電路的測溫范圍寬、尺寸小，因此得到廣泛的應(yīng)用。MAX657這輸出頻率信號的數(shù)字溫度彳感器。它輸出占空比為1/2的方波，其頻率正比于絕對溫度。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及使用方式與MAX657乘常相擬。通過引腳TSOTS1選擇適錄的頻率/溫度比例常數(shù)，再由微處理器的內(nèi)部計數(shù)器測出頻率后，計算出后測溫度。I +17v-+5Jv 」VssMAX6577TSI 加 Mt150GNDI時間輸出的溫度傳感器與微處理器的接口電路圖3.1.2溫度信號的輸入如圖，J1是溫度傳感器，本設(shè)計中選用的是MAX6577其中R1是限流電阻，限流電阻的作用是限制電路中的電流，它串聯(lián)在電路中限制電路中的電流。（如發(fā)光二極管用聯(lián)的電阻）。限流電阻是有工作條件的，最主要的是電路的工作電壓，限流電阻的選取一般有電阻值和功率兩個參數(shù)，是根據(jù)電路的電壓和限制電路回路中的電流選取的。 R3是旁路電阻，旁路就是除原定正式的通路外，再另僻一條其它的通路。電阻旁路就是通過電阻另外再開僻一條通路，所不同的是有了電了阻，這條通路不是非常暢通。而這條通路的暢通程度，就要視設(shè)計者使用電阻阻值的大小而定。旁路電阻通常是指在電路設(shè)計時為保護(hù)例如敏感電壓計等器件，防止電路斷路時局部電壓過大而倒是器件損壞設(shè)計的并聯(lián)支路電路。C1是濾波電容，濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。三極管用來整形，輸出的便是頻率信號。原理圖如下：1 21 2復(fù)位電路一個軟硬件結(jié)合的完整的單片機(jī)控制系統(tǒng)通常是在一個特定的環(huán)境下為完成或?qū)崿F(xiàn)某種功能而設(shè)計的，在系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，勢必會受到各種外界干擾因素的影響。這種外界干擾輕則導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯，重則嚴(yán)重影響程序的運(yùn)行，比較典型的是出現(xiàn)程序“跑飛”的現(xiàn)象，或使程序陷入“死循環(huán)”。指令冗余技術(shù)和軟件陷阱技術(shù)均不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，因此可采用程序監(jiān)視技術(shù)來使程序脫離“死循環(huán)”，如“看門狗”技術(shù)。所謂的“看門狗”是指在系統(tǒng)設(shè)計中通過軟件或硬件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控 CPU勺運(yùn)行狀況。如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到來自CPU勺觸發(fā)信號，也就是我們通常所說的沒有及時“喂狗”，則系統(tǒng)會強(qiáng)制復(fù)位，以保證系統(tǒng)在受到干擾時仍然能夠維持正常的工作狀態(tài)?？紤]到系統(tǒng)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性的要求，本系統(tǒng)采用CMO法片14級鎖存二進(jìn)制計數(shù)器/分頻器CD4060勾成的看門狗電路，構(gòu)成的復(fù)位電路如圖所示。微控制器的上電復(fù)位和看門狗復(fù)位電路如圖所示， 電阻R54R55和電容C構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生振蕩頻率，經(jīng)過CD4060的14次分頻后輸出給單片機(jī)的復(fù)位端RST單片機(jī)的P3.2控制CD406cB勺復(fù)位端reset。在單片機(jī)程序中每隔一段時間就執(zhí)行一次“喂狗”操作，防止CD406毓出，當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤陷入死機(jī)狀態(tài)或程序“跑飛”,則CD406Cte至U一定的時間就會在Q14端輸出一個高電平，強(qiáng)制單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。系統(tǒng)上電后，AT89C52的復(fù)位腳將產(chǎn)生100ms的高電平?？撮T狗復(fù)位電路由計數(shù)器

CD406幽成,CD4060I勺定時常數(shù)由圖中電容和電阻決定，經(jīng)14分頻后產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖，因此，復(fù)位周期T=2RGX214。如果系統(tǒng)正常工作，在程序的適當(dāng)出安排SETBP3.2指令，使CD4060S位，使之不會產(chǎn)生復(fù)位脈沖，如果系統(tǒng)工作不正常，在T時間內(nèi)CD4060沒能復(fù)位，那么它將對系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位脈沖。VCCVCCRSTC22U1120ufD18DIODEQ12Q13Q14Q6Q5VDDQ10Q8Q7RST1615141312R521KQ7RSTC22U1120ufD18DIODEQ12Q13Q14Q6Q5VDDQ10Q8Q7RST1615141312R521KQ7Q41110VCCR54R5320kP32R55 20k510kVSSCD4060IC4VSSCD40601500pf存儲電路AT93C46是一種存儲器可以定義為16位(ORG引腳接Vcc)或者定義為8位(ORG引腳接GND)的1K位的串行E2PROM,它可以通過DI引腳或DO引腳進(jìn)行寫入或讀出，該存儲器是采用先進(jìn)的CMOSE2PROM浮動門工藝加工的器件，可以經(jīng)受100萬次的寫入/擦除操作，片內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命達(dá)到100年。AT93C46采用的是3線制串行總線，3線串行總線由SK,DI,DO這三條信號線組成，其中SK是串行時鐘線，DI是數(shù)據(jù)輸入線，DO是數(shù)據(jù)輸出線。在此，所謂的數(shù)據(jù)輸入或輸出是對E2PROM芯片而言的，而不是對單片機(jī)而言的。在實(shí)際應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)對AT93C46的數(shù)據(jù)讀寫，最關(guān)鍵的有兩點(diǎn)：一點(diǎn)是建立恰當(dāng)?shù)拇袛?shù)據(jù)傳送的硬件邏輯接口；另一點(diǎn)是用單片機(jī)的程序模擬AT93C46的數(shù)據(jù)傳送時序。主要性能特點(diǎn)：(1)高速度操作，速率可達(dá)1MHz(2)低功耗工藝(3)寬電源電壓，1.8伏到6.0伏

(4)存儲器可選擇8位或者16位結(jié)構(gòu)(5)寫入時自動消除存儲器內(nèi)容(6)硬件和軟件寫保護(hù)(7)慢上電寫保護(hù)(8)100萬次寫入/擦除周期，100年數(shù)據(jù)保存壽命AT93C46與單片機(jī)連接電路原理圖如圖所示：■IGndDo4P1.4+5v7T -LOrgDIDCSK3P1.52P1.6VccCS1,P1.7AT93C46AT89C52報警電路系統(tǒng)在溫度超過預(yù)先設(shè)定的溫度的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)聲光報警。光報警通過改變顯示顏色來實(shí)現(xiàn)，燈采用雙色燈。聲報警由蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)，使得監(jiān)控人員及時采取措施，保證不必要的損失的發(fā)生。蜂鳴器和微控制器的連接電路圖如圖所示。電源電路系統(tǒng)使用開關(guān)電源供電，所需電壓有+12V,+5V兩種。+12V由外置開關(guān)電源模塊提供，進(jìn)入主控板后，+12V一方面提供電源,另一方面，經(jīng)過三端穩(wěn)壓芯片LM7805后，產(chǎn)生+5V電壓在實(shí)際運(yùn)用過程中，我們不方便給芯片提供5V在實(shí)際運(yùn)用過程中，我們不方便給芯片提供5V電壓，所以我采用集成穩(wěn)壓電路給D芯片供5V電壓，集成穩(wěn)壓電路有三個引腳，分別為輸入端、輸出端和公共端，因而稱為三端穩(wěn)壓器，按功能可分為固定式穩(wěn)壓電路和可調(diào)試穩(wěn)壓電路，本次設(shè)計我采用型號為W7800g列的7805固定式集成穩(wěn)壓器電路給芯片提供5V的電壓，因為它性能穩(wěn)定、價格低廉。+12VTD19R50!S784c12= C13VCC+12VTD19R50!S784c12= C13VCCTC11DNGR51D20電源電路原理圖如圖所示。微處理器微處理器(即單片機(jī))是整個下位機(jī)的核心，完成信號的采集、存儲、顯示、通信和報警。它的選用原則是在確保可靠性的前提下，滿足系統(tǒng)的處理要求，并具備一定的靈活性和可擴(kuò)展余地。本系統(tǒng)選用的微處理器芯片為 ATMEL公司的產(chǎn)品AT89C52,該芯片是一種低功耗高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個8K字節(jié)的FLASH型可編程擦除的只讀存儲器(PROM),采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器(NURAM),輸出引腳和指令與MCS-51兼容，片內(nèi)的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)修改，或者使用常規(guī)的非易失性存儲器編程器編程。該芯片是51系列單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的芯片之一，具有比較高的性能價格比，可以方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，而且，目前有很多微處理器與之管腳兼容，在許多場合可以進(jìn)行替換 [30-31]o其管腳圖如圖4.1所小o主要性能參數(shù)：(1)與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8K字節(jié)可重復(fù)擦寫FLASH閃速存儲器1000次擦寫周期1to□vuc?3]P0f(M>1)4汁1to□vuc?3]P0f(M>1)4汁口網(wǎng)上幅￡S爵7lunLBn3P06.KJB]&那口.g10It僅￡斤丁It*fz%ir」明內(nèi)附M)KIB4⑶力ir部口*閨”ia沖口后土通財itnmcw3D裁口足也心PDIFrT3PiOC|FUn匚JTXD：P3IE:XTH3?c(TO)PUC史;Pj'tL而mRXTAUCKF,匚口⑥匚C匚匚匚匚匚匚E13,11*a1stP1P1F1F31P1P1P1RIK1(T(5)三級加密程序存儲器256X8字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程I/O口線3個16位定時/計數(shù)器8個中斷源圖4.1AT89C52管腳圖(10)可編程串行UART通道Fig.4.1ThepinconfigurationofAT89C52(11)低功耗空閑和掉電模式AT89C52具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)含F(xiàn)LASH程序存儲器，在系統(tǒng)開發(fā)過程中可以十分容易的進(jìn)行程序修改，大大縮短了開發(fā)的周期。同時，在系統(tǒng)工作的過程中，能有效的保存一些數(shù)據(jù)，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。(2)程錯誤也無廢品。其可擦寫次數(shù)可達(dá)1000次，錯誤之后可以重新編程。(3)可以反復(fù)系統(tǒng)試驗。每次實(shí)驗可以寫入不同的程序，隨用戶的需要和發(fā)展進(jìn)行修改，直至達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)。止匕外，AT89C52設(shè)有靜態(tài)邏輯，可以在低到零頻率下工作，支持兩種可選的省電模式。在閑置模式下，CPU停止工作，但片內(nèi)RAM、定時/計數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并凍結(jié)振蕩器，禁止其它片內(nèi)控制單元功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。3.7顯示驅(qū)動電路目前廣泛應(yīng)用的顯示設(shè)備有發(fā)光數(shù)碼管顯示器(LED)和液晶顯示器，液晶顯示技術(shù)適用于顯示信息較多的情況，對環(huán)境要求也比較高。本設(shè)計采用數(shù)碼管顯示。采用LED數(shù)碼管顯示有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：(1)價格低廉；(2)顯示信息清晰醒目；(3)對儀器儀表系統(tǒng)資源占用相對較少。雖然采用LED耗電較高，但由于顯示信息清晰，適合于井下光線較弱的環(huán)境。數(shù)碼管顯示電路的組成通常有兩種方式： (1)采用專用的顯示芯片或鍵盤顯示接口芯片如MAX7219或HD7279等。這些專用芯片一般功能較強(qiáng)，可以驅(qū)動多個數(shù)碼管，且屬于動態(tài)顯示，但芯片價格較高， 增加了儀器的生產(chǎn)成本。（2）采用通用邏輯電路芯片如74HC164、CD4051等構(gòu)成，此種方法的成本較低，外圍電路也比較簡單，控制方便，便于儀器的編程調(diào)試。綜合考慮各種方式的性能、價格、編程的方便性，。74HC164是一種8位并行輸出移位寄存器，它具有與門串行輸入和一個異步消除輸入端CLR,與門的串行輸入端A和B都能夠?qū)斎氲臄?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)完全的控制，任何一個輸入端如果是低電平都會禁止輸入新的數(shù)據(jù)，并且會在下一個時鐘脈沖（ CLK）的作用下所有輸出都后移一位[33]o根據(jù)74HC164的性能特點(diǎn)，一片74HC164只能驅(qū)動一個LED數(shù)碼管。本設(shè)計采用HD7279驅(qū)動數(shù)碼管。 HD7279是管理鍵盤和LED顯示器的專用智能控制芯片，HD727她一片具有串行接口的可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管（或64只獨(dú)立的LED的智能顯示的驅(qū)動的芯片，ig芯片同時還可以連接多達(dá) 64鍵的鍵盤矩陣，單片可以完成LED顯示、鍵盤顯示的功能。該芯片采用串行接口方式，具有自動消除鍵抖動并識別按鍵代碼的功能，從而可以提高CPU勺工作效率，同時其用行接口方式又可大簡化CPl>口電路的設(shè)計，減少軟硬件資源的占用。HD7279內(nèi)部含有譯碼器，可以直接接收BCM或是16進(jìn)制碼，并且同時具有兩種譯碼的方式，止匕外，還具有多種控制的指令如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等功能。HD7279M有片選信號，可以方便的實(shí)現(xiàn)多于8位的典型的或多于64鍵的鍵盤的接口.典型應(yīng)用：儀器儀表、工業(yè)控制器、條形顯示器，控制面板特點(diǎn)：⑴串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動LER⑵具有控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性等多種控制指令，編程靈活；⑶循環(huán)左移和循環(huán)右移指令；⑷具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立LER⑸具有級聯(lián)功能，可方便的實(shí)現(xiàn)多于8位顯示或多于64鍵的鍵盤接口；⑹可接64鍵控制器，內(nèi)含去抖動處理，可直接輸出鍵值。參數(shù)和指令片選信號端 CS當(dāng)此引腳為低電平的時候，可以向芯片發(fā)送指令時鐘輸入信號端 CLK同步時鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤的數(shù)據(jù)指令時，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效DATA為數(shù)據(jù)輸入端串行數(shù)據(jù)輸入和輸出端子，當(dāng)芯片接收指令的時候，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤的數(shù)據(jù)的時候，此引腳在“讀“指令最后的一個時鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆薉IG0-DIG7引腳為數(shù)字0-7驅(qū)動輸出DP引腳為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動輸出HD7279旨令當(dāng)中包括復(fù)位指令和測試指令及譯碼顯示指令當(dāng)上電進(jìn)入主程序之前，要先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化處理。對于HD727部分我們進(jìn)行的初始化操作主要分為一下幾點(diǎn)：首先執(zhí)行HD7279復(fù)位操作即：執(zhí)行MOVA,#0A4HCLRCRLCAMOVBIT,CSETBCLKLCALLSEND指令這一步的主要的功能是：將所有的顯示全部清除，消除設(shè)置的字符的消隱和閃爍的屬性。第二步：發(fā)送測試指令即MOVA,#0BFHCLRCRLCAMOVBIT,CSETBCLKLCALLSEND該指令的主要的功能是要把所有的LEL&部點(diǎn)亮，并且處于閃爍狀態(tài)，目的在于測試數(shù)碼管的好壞當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入顯示子程序的時候，要將顯示數(shù)據(jù)送入 7279首先應(yīng)該確定 7279的譯碼方式

1 2 3 4 5 6然后每次送顯示數(shù)據(jù)的時候都是先送顯示地址然后在發(fā)送顯示的數(shù)據(jù)。顯示電路圖如下：1S01S01S01DPYDPYDPYaaaaaaaaaaaa22bbbbbb33cccfcc4"4"dddddd55eeeeeeeecS5666ffffffgggggg8dpCdpcdpcdpc9999B6/B7/B5/ByB1VCCmo-dpmoodpCodpCS12JbfgedfgbgeddcpmobIIg\S1-2<S5"r~lfedi. KS5~6-i<S6=g—dp 二\^"8~dpC \X"8"1.5KVCC15PVDDVDDNCVssRESErRC282726CLKC, DIG7—25_B7flg?dodpc■drem*o，-6-三1011121314NCCSCLKDATAKEYSG1S01S01S01DPYDPYDPYaaaaaaaaaaaa22bbbbbb33cccfcc4"4"dddddd55eeeeeeeecS5666ffffffgggggg8dpCdpcdpcdpc9999B6/B7/B5/ByB1VCCmo-dpmoodpCodpCS12JbfgedfgbgeddcpmobIIg\S1-2<S5"r~lfedi. KS5~6-i<S6=g—dp 二\^"8~dpC \X"8"1.5KVCC15PVDDVDDNCVssRESErRC282726CLKC, DIG7—25_B7flg?dodpc■drem*o，-6-三1011121314NCCSCLKDATAKEYSGSFSESDSC7279DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPSASB24B623B522B421B320B219B118B0171615S7S1S5S6TiteSizeNumberRevisionDate:File:31-Mar-2008圖MyDesign.ddbSheetofDrawnBy:.系統(tǒng)的軟件設(shè)計軟件編程是儀器功能實(shí)現(xiàn)不可或缺的組成部分。 目前，普遍使用的編程語言有KeilC,ASM匯編語言等。由于匯編語言具有指令快、效率高、耗資少等特點(diǎn)，考慮到儀器的實(shí)時性要求，本儀器軟件均采用ASM匯編語言編寫。本著結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想，儀器程序具有良好的模塊性、可修改性和可移植性。所有程序均結(jié)合硬件電路板進(jìn)行了調(diào)試,選擇下一路信號選擇第一路信號選擇下一路