多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 課題背景 在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時(shí)無刻不在與溫度打著交道。自 18 世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎 %80的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。 溫度對(duì)于工業(yè)如此重要，由此推進(jìn)了溫度傳感器的發(fā)展。 傳感器主要大體經(jīng)過了三個(gè)發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感 器。此種傳感器具有功能單一 (僅測(cè)量溫度 )、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有 ；模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有 些增強(qiáng)型集成溫度控制器 (例如 53)中還包含了 A/D 轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似 之處。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別；智能溫度傳感器。能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù) (結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器 (或寄存器 )和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (只讀存儲(chǔ)器 (智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器 (并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí) 現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。 溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 傳感器在溫度測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 目前市場(chǎng)主要存在單點(diǎn)和多點(diǎn)兩種溫度測(cè)量?jī)x表。對(duì)于單點(diǎn)溫測(cè)儀表，主要采用傳統(tǒng)的模擬集成溫度傳感器，其中又以熱電阻、熱電偶等傳感器的測(cè)量精度高，測(cè)量范圍大，而得到了普遍的應(yīng)用。此種產(chǎn)品測(cè)溫范圍大都在 800之間，分辨率 12位，最小分辨溫度在 間。自帶 2 示 4 位到 16 位不等。有的儀表還具有存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)幾百到幾千組數(shù)據(jù)。該類儀表可很好的滿足單個(gè)用戶單點(diǎn)測(cè)量的需要。多點(diǎn)溫度測(cè)量?jī)x表，相對(duì)與單點(diǎn)的測(cè)量精度有一定的差距，雖然實(shí)現(xiàn)了多路溫度的測(cè)控，但價(jià)格昂貴。 針對(duì)目前市場(chǎng)的現(xiàn)狀，本課題提出了一種可滿足要求、可擴(kuò)展的并且性價(jià)比高的單片機(jī)多路測(cè)溫系統(tǒng)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，溫度控制在工業(yè)控制、電子測(cè)溫計(jì)、醫(yī)療儀器、家用電器等各種溫度控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，且由過去的單點(diǎn)測(cè)量向多測(cè)量發(fā) 展。目前溫度傳感器有模擬和數(shù)字兩類傳感器，為了克服模擬傳感器與微處理器接口時(shí)需要信號(hào)調(diào)理電路和 A 多數(shù)多點(diǎn)測(cè) 溫控制系統(tǒng)采用數(shù)字傳感器，并大大方便了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有 在傳統(tǒng)的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣就不可避免地遇到諸如引線誤差補(bǔ)償、多點(diǎn)測(cè)量中的切換誤差和信號(hào)調(diào)理電路的誤差等問題；而其中某一環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，就可能造成整個(gè)系統(tǒng)性能的下降。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 ，特別是大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化正成為傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。美國(guó) 有獨(dú)特的單總線接口，僅需要占用一個(gè)通用 I/0端口即可完成與微處理器的通信；在 +85 溫度范圍內(nèi)具有 0 5 精度；用戶可編程設(shè)定 9 12位的分辨率。以上特性使得 點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。 課題的任務(wù) 本課題主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量并準(zhǔn)確顯示。整個(gè)系統(tǒng)由單片 機(jī)控制，要能夠接收傳感器的數(shù)據(jù)并顯示出來，可以從鍵盤輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)命令，選擇對(duì)應(yīng)的傳感器，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)溫度顯示。 設(shè)計(jì)一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控軟件，完成 多點(diǎn)測(cè)量和顯示的 任務(wù)， 并 編寫硬件底層驅(qū)動(dòng)程序。 利用一個(gè)單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)能夠進(jìn)行多點(diǎn)溫度進(jìn)行同時(shí)測(cè)量的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行測(cè)量和進(jìn)行顯示，并且能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r進(jìn)行報(bào)警。 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 方案論證比較與選擇 3 第二章 方案論證比較與選擇 言 溫度測(cè)量的方案有很多種，可以采用傳統(tǒng)的分立式傳感器、模擬集成傳感器以及新興的智能型 傳感器。對(duì)于控制系統(tǒng)可以采用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等。 設(shè)計(jì)方案一 采用模擬分立元件，如電容、電感或晶體管等非線形元件，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè) 量 及顯示，該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單易懂，操作簡(jiǎn)單，且價(jià)格便宜，但采用分立元件 分 散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。 設(shè)計(jì)方案二 本方案采用 片機(jī)為核心，通過溫度傳感器 信號(hào)放大器放大后，送到 A/終經(jīng)單片機(jī)檢測(cè)處理溫度信號(hào)。 變送器溫度傳感器L E 方案二的框圖 如圖 用該方案技術(shù)已經(jīng)成熟， 換電路設(shè)計(jì)較煩瑣，而且使用行溫度檢測(cè)必須對(duì)冷端進(jìn)行補(bǔ)償，以減小誤差。 計(jì)方案三 本設(shè)計(jì)運(yùn)用主從分布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（ 下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 過上位機(jī)（ 制下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度采集。溫度值既可以送回主控 行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行控制。 下位機(jī)采用的是單片機(jī)基于數(shù)字溫度傳感器 系統(tǒng)。 用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 方案論證比較與選擇 4 本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。如糧食倉儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線之溫度影像檢測(cè)、醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、石化、機(jī)械 等 。系統(tǒng)框圖如下： A T 8 9 C 5 1單 片 機(jī)多 個(gè)D S 1 8 B 2 0數(shù) 碼 顯 示報(bào) 警 系 統(tǒng)鍵 盤 識(shí) 別電 路R S 2 3 2P 方案三的系統(tǒng)框圖 案的比較與選擇 基于數(shù)字式溫度計(jì) 溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)的直接接口，從而省去了信號(hào)調(diào)理電路。該儀器電路簡(jiǎn)單、功能可靠、測(cè)量效率高，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溫度測(cè)量方法的不足。 相對(duì)與方案 1，在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升。相對(duì)與方案 2， 硬件電路簡(jiǎn)單，易于操作， 具有更高的性價(jià)比，更大的市場(chǎng)。所以我采用方案 3完成本設(shè)計(jì) 。 案的闡述與論證 方案三以 溫度測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括傳感器電路、鍵盤與顯示電路、串口通信電路等組成部。 采用 美國(guó) 于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。它具有獨(dú)特的單總線接口，僅需要占用一個(gè)通用 I/0端口即可完成與微處理器的通信。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其可以分別 93 75位和 12位的數(shù)字量，最大分辨率為 ， 而且從 線 (單線接口 )讀寫。 它有如下的性能特點(diǎn)： 1)獨(dú)特的單線接口，既可通過串行口線，也可通過其它 I/需變換其它電路，直接輸出被測(cè)溫度值； 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 方案論證比較與選擇 5 2)多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化； 3)不需要外部元件； 4) 既可用數(shù)據(jù)線供電，也可采用外部電源供電； 5)不需備份電源； 6) 測(cè)量范圍為 +125 ， 固有測(cè)溫分辨率為 0 5 ； 7)通過編程可實(shí)現(xiàn) 9 12位的數(shù)字讀數(shù)方式； 8)用戶可定義非易失性的溫度告警設(shè)置； 9)警告搜索命令能識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件 (溫度警 告情況 )； 10)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(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。 以上特性使得 點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。 根據(jù) 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 硬件設(shè)計(jì) 6 第三章 硬件設(shè)計(jì) 本課題研究的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)是以單片機(jī)和單總線 數(shù)字溫度傳感器 分利用單片機(jī)優(yōu)越的內(nèi)部和外部資源及 數(shù)字溫度傳感器 優(yōu)越性能 構(gòu)成一個(gè)完備的測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的多點(diǎn)測(cè)量。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制，能夠接收傳感器的溫度數(shù)據(jù)并顯示出來，可以從鍵盤 輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)命令，選擇對(duì)應(yīng)的溫度傳感器，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)溫度顯示。本課題 設(shè)計(jì) 了 一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控軟件，完成 測(cè)量和顯示的 任務(wù)。 由于單片機(jī)具有強(qiáng)大的運(yùn)算和控制功能，使得整個(gè)系統(tǒng)具有模塊化、硬件電路簡(jiǎn)單以及操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 本課題的整個(gè)系統(tǒng)是由單片機(jī)、顯示電路、鍵盤電路、驅(qū)動(dòng)電路，串口通信等構(gòu)成。 溫度傳感器 度傳感器選用細(xì)則 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的題。當(dāng)傳感器確定 之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 1） 根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型 要進(jìn)行 個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來源， 國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。2） 靈敏度的選擇 通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的串?dāng)_信號(hào) 3） 頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 定延遲，希望延遲時(shí) 間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 硬件設(shè)計(jì) 7 的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。 4） 線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作 線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。 5） 穩(wěn)定性 傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 6） 精度 精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整 個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。 如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。 溫度傳感器 于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。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)。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其可以分別 93 7550位和 12位的數(shù)字量，最大分辨率為 0 0625 ， 而且從 單線接口 )讀寫。 單線數(shù)字化智能集成溫度的傳感器，其特點(diǎn)是： 度值不需要經(jīng)電橋電路先獲取電壓模擬量，再經(jīng)信號(hào)放大和 A 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 硬件設(shè)計(jì) 8 決了傳統(tǒng)溫度傳感器存在的因參數(shù)不一致性，在更換傳感器時(shí)會(huì)因放大器零漂而必須對(duì)電路進(jìn)行重新調(diào)試的問題，使用方便 到 12位溫度讀數(shù)，精度高，且其信息傳輸只需 1根信號(hào)線，與計(jì)算機(jī)接口十分簡(jiǎn)便，讀寫及溫度變換的功率來自于數(shù)據(jù)線而不需額外的電源 每一個(gè) 就允許多個(gè) 其適合于多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng) 負(fù)壓特性：當(dāng)電源極性接反時(shí)， 不會(huì)因發(fā)熱而燒毀 正是由于具有以上特點(diǎn)， 靠性和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化等方面與傳統(tǒng)各種溫度傳感器相比，有無可比擬的優(yōu)越性，因而廣泛應(yīng)用于過程控制、環(huán)境控制、建筑物、機(jī)器設(shè)備中的溫度檢測(cè)。其外形和管腳如下圖： 圖 溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。 是 I/0與單片機(jī)的 I/0線相連；二是用寄生電源供電，此時(shí) ,I/0接單片機(jī) I/0。無論是哪種供電方式， I/0口線都要接 4 7k 4給出了 如下面圖 3.2(a)所示，在寄生電源供電方式下， 信號(hào)線 信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。 獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處： 1） 進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源 2） 可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀 取 ） 電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根 I/要想使 I/于每個(gè) 幾個(gè)溫度傳重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 硬件設(shè)計(jì) 9 感器掛在同一根 I/靠 造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。 因此， 該 電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測(cè)溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源 V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。 改進(jìn)的寄生電源供電方式如下面圖 3.2(b)所示，為了使 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到 ，在發(fā)出任何涉及到拷貝到 須在最多 10S 內(nèi)把 I/強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不走的問題，因此也適合于多點(diǎn)測(cè)溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根 I/ 如下面圖 3.2(c)所示， 在外部電源供電方式下， 其 5 5此時(shí) I/存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下， 則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是 85 。 （ c） （ a） 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 硬件設(shè)計(jì) 10 (b) 生電源方式） 圖 （ 3） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖 內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 (內(nèi)含便箋式 用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(生器等七部分。 64位光刻 排列是：開始 8位是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48位是該 后 8位 是前面 56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。光刻作用是使每一個(gè) 可實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)存存儲(chǔ)器包含了 8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前 2個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第 1個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低 8位，第 2個(gè)字節(jié)是溫度的高 8位。第 3個(gè)和第 4個(gè)字節(jié)是 5個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這 3個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第 6、 7、 8個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第 9個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié) 圖 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 硬件設(shè)計(jì) 11 （ 4） 測(cè)溫原理： 中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。 圖 高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù) 置在 對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)， 時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。 在正常測(cè)溫情況下， 測(cè)溫分辨力為 ，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用 供的讀暫存器指令 (出以 分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位 (得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)部分 后再用 令取計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)剩余值 每度計(jì)數(shù)值 慮到 、 為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度 用下式計(jì)算： ) ( 5）告警信號(hào)： 成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 比較。若 TTi; = 0 ); 可以編程 控制讀到其內(nèi)部 并且讀取數(shù)據(jù)時(shí)低位在前，高位在后。讀出數(shù)據(jù)后，需判斷對(duì)應(yīng)的溫度是正值還是負(fù)值，當(dāng)溫度值為正值時(shí)，直接將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值 ;當(dāng)溫度值為負(fù)值時(shí)先將二進(jìn)制補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度值。 本課題的溫度測(cè)量與讀取軟件流程： 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 軟件設(shè)計(jì) 29 復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0延 時(shí)存 入 儲(chǔ) 存 器指 向下 一 個(gè) D S 1 8 B 2 0讀 溫 度 值發(fā) 1 個(gè) D S 1 8 B 2 0 序 號(hào)發(fā) 出 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令發(fā) 出 跳 過 R O M 命 令轉(zhuǎn) 換 完 畢 ？復(fù) 位 D S 1 8 B 2 0發(fā) 出 匹 配 R O M 命 令第 n 個(gè) D S 1 8 B 2 0處 理 完 ？報(bào) 警 輸 出發(fā) 報(bào) 警 搜 索 命 令有 溫 度 超 限否 ？圖 溫度測(cè)量程序流圖 (1) 溫度換時(shí)間設(shè)置為 750敏度會(huì)大大 提高，在需要較高精度要求下建議使用，而且回復(fù)性很好 ; (2) 反復(fù)的調(diào)試中找出合適的延時(shí)時(shí)間 ; (3) 在程序等待 好設(shè)置一個(gè)有限的等待時(shí)間，否則一旦有溫度傳感器損壞時(shí)，程序?qū)⑦M(jìn)人無限等待的死循環(huán)中 示程序設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的要求，單片機(jī)不僅要能接收到溫度信號(hào)，還要將溫度信號(hào)顯示出來，使系統(tǒng)一目了然。對(duì)于輸入的溫度信號(hào)的顯示是利用 串行輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)芯片，每片可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) 顯示器具有接口簡(jiǎn)單占用資源少、控制靈活方便等，因此利用 捷。 首先初始化 5個(gè)控制寄存器，然后送 1 8個(gè)顯示數(shù)據(jù) 一旦送完控制字后，下一步按實(shí)際需要可以改變 1 8個(gè)數(shù)據(jù)顯示寄存器的內(nèi)容， (1)譯碼寄存器 譯碼寄存器 (7D0D)中數(shù)據(jù)可初始化為 00H、 01H、 0重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 軟件設(shè)計(jì) 30 及 別表示：對(duì)數(shù)據(jù)顯示寄存器中的內(nèi)容不譯 碼 只對(duì) 01譯碼；對(duì)34譯碼；對(duì)7譯碼方式時(shí)，只對(duì)數(shù)據(jù)顯示寄存器中的3D0D 4D 位為任意值，77D=數(shù)點(diǎn)亮；7D=數(shù)點(diǎn)熄滅。 (2)顯示亮度寄存器 其中，74可任意，3000 (3)掃描范圍寄存器 其中，7012 00到 中 000表示只接有0示器， 001表示接有由0制的兩個(gè) 此類推； 111則表示0 (4)關(guān)閉寄存器 其中， 7D 1D 位可以任意； 0D=0，關(guān)閉所有顯示器，0D=0，允許顯示。 (5)顯示測(cè)試寄存器 其中7D 1D 位可以任意；0D=0， D=1， 初始化 照?qǐng)D 4送完所有控制寄存器的地址 和相應(yīng)的控制命令之后，再按同樣的方法送待顯示的數(shù)據(jù)，每次先送某個(gè) 送待顯示的數(shù)據(jù)字節(jié)。由于控制寄存器和數(shù)據(jù)顯示寄存器全部單獨(dú)編址，所以在送控制字或送顯示數(shù)據(jù)時(shí)，均沒有規(guī)定其先后順序。 選 擇 碼 方 式 的 地 址 字 節(jié)選 擇 碼 方 式 控 制 字 節(jié)送 顯 示 亮 度 寄 存 器 地 址送 顯 示 亮 度 控 制 字 節(jié)送 掃 描 范 圍 寄 存 器 的 地 址 字 節(jié)送 掃 描 范 圍 控 制 字 節(jié)送 關(guān) 閉 寄 存 器 的 地 址 字 節(jié)送 關(guān) 閉 寄 存 器 的 控 制 字 節(jié)送 顯 示 測(cè) 試 寄 存 器 的 地 址 字 節(jié)送 顯 示 測(cè) 試 寄 存 器 的 控 制 字 節(jié)開 始圖 初始化 初始化程序主要部分如下： 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 軟件設(shè)計(jì) 31 i; ; ; 0 ; ; i=2;i # # # P1 Q = ; / 定義 20 = ; 37; 5=0 t; /* 延時(shí)函 數(shù) * * 功能：在 4s 然后每次計(jì)數(shù)需 13s */ ; ; ; /* 復(fù)位函數(shù) * * 功能：完成單總線的復(fù)位操作。 * 復(fù)位時(shí)間為 480 s，因此延時(shí)時(shí)間為 (48013 = 36， * 經(jīng)過 70 此延時(shí)時(shí)間為 (7013 = 5 */ 0; / 將 拉低 6); / 保持 480s 重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 附錄 40 1; / ); / 等待存在脈沖 / 獲得存在信號(hào) 0); / 等待時(shí)間隙結(jié)束 / 返回存在信號(hào)， 0 = 器件存在 , 1 = 無器件 0; / 將 低開始寫時(shí)間隙 _; _; if(1) 1; / 如果寫 1， 回高電平 ); / 在時(shí)間隙內(nèi)保持電平值， 1; / 3s ，因此 ) = 105s i; i=0; ii; = 0 ); /* 位讀取函數(shù) * * 功能：從單總線上讀取一位信號(hào)，所需延時(shí)時(shí)間為 15s ，因此無法調(diào)用前面定義 的 函數(shù)，而采用一個(gè) 循環(huán)來實(shí)現(xiàn)延時(shí)。 */ i; 0; /將 低開始讀時(shí)間隙 _; _; 1; / 慶工學(xué)院畢業(yè)論文 附錄 41 i=0; i 4); = 4) = 4) 3; 慶工學(xué)院畢業(yè)論文 附錄 43 4; 0 0= 4) = 4) 3; 4; ( 1) * 4 + 0= 0 /*報(bào)警輸 出 */ /報(bào)警輸出； i,j; j=0; /如果最高位為 1則將補(bǔ)碼變?yōu)樵a； =(); =(+1); ; k=(&016+(&016); k + ( & 0* = 1) 0; 1;