MAX6675的溫度測(cè)控系統(tǒng)報(bào)告

1 目目 錄錄 目 錄.1 1、設(shè)計(jì)方案: .1 2、傳感器的選擇: .2 3、系統(tǒng)設(shè)計(jì).3 4、硬件介紹.4 4.1、K 型熱電偶.4 4.1.1 K 型熱電偶概況.4 4.1.2 熱電偶傳感器測(cè)溫原理.4 4.2、MAX6675.5 4.2.1 MAX6675 概況.5 4.2.2 MAX6675 性能及結(jié)構(gòu).5 4.2.3 MAX6675 的工作原理與功能.7 4.3、89C51 單片機(jī).9 4.4、4 位共陽(yáng)極 LED.12 5、硬件電路.13 5.1、K 型熱電偶采集信號(hào)電路.13 5.2、放大電路.14 5.3、電壓跟隨器.15 5.4、A/D 轉(zhuǎn)換電路.15 6、整體電路設(shè)計(jì).16 7、軟件設(shè)計(jì)：.17 8、仿真結(jié)果.21 9、總結(jié)體會(huì).23 2 1、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方案: 溫度測(cè)量系統(tǒng)使用溫度傳感器檢測(cè)溫度變化,補(bǔ)償電路減小誤差提高準(zhǔn)確性, 將溫度變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號(hào),經(jīng)過(guò)放大器將信號(hào)放大后,再用 A/D 轉(zhuǎn)換器 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),并將數(shù)字信號(hào)送到 51 單片機(jī)進(jìn)行處理,最后在數(shù)碼 管上顯示被測(cè)溫度值。 2、傳感器的選擇、傳感器的選擇: 溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓 溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體離開(kāi)一定 的距離，檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線，達(dá)到測(cè)溫的目的。在接觸式和非接 觸式兩大類溫度傳感器中，相比運(yùn)用多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一 般在比較特殊的場(chǎng)合才使用，目前得到廣泛使用的接觸式溫度傳感器主要有熱 電式傳感器，其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器，將溫度變 化轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)變化的稱為熱電偶傳感器。 熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式兩大類，前者簡(jiǎn)稱熱 電阻，后者簡(jiǎn)稱熱敏電阻。常用的熱電阻材料有鉑、銅、鎳、鐵等，它具有高 溫度系數(shù)、高電阻率、化學(xué)、物理性能穩(wěn)定、良好的線性輸出特性等，常用的 熱電阻如 PT100、PT1000 等。近年來(lái)各半導(dǎo)體廠商陸續(xù)開(kāi)發(fā)了數(shù)字式的溫度傳 感器，如 DALLAS 公司 DS18B20，MAXIM 公司的 MAX6576、MAX6577，ADI 公司的 AD7416 等，這些芯片的顯著優(yōu)點(diǎn)是與單 片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，如 DS18B20 該溫度傳感器為單總線技術(shù)，MAXIM 公司的 2 種溫度傳感器一個(gè)為頻率輸出，一個(gè)為周期輸出，其本質(zhì)均為數(shù)字輸出，而 ADI 公司的 AD7416 的數(shù)字接口則為近年也比較流行的 I2C 總線，這些本身都 帶數(shù)字接口的溫度傳感器芯片給用戶帶來(lái)了極大的方便。 熱電偶是目前接觸式測(cè)溫中應(yīng)用也十分廣泛的熱電式傳感器，它具有結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、制造方便、測(cè)溫范圍寬、熱慣性小、準(zhǔn)確度高、輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等優(yōu) 點(diǎn)。常用的熱電偶材料有鉑銠-鉑、銥銠-銥、鎳鐵-鎳銅、銅-康銅等，各種不同 材料的熱電偶使用在不同的測(cè)溫范圍場(chǎng)合。熱電偶的使用誤差主要來(lái)自于分度 3 誤差、延伸導(dǎo)線誤差、動(dòng)態(tài)誤差以及使用的儀表誤差等。 采用熱電阻傳感器設(shè)計(jì)測(cè)溫電路，需要設(shè)計(jì)恒流源、冷端補(bǔ)償電路、線性 校正電路、放大電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路，過(guò)程比較繁瑣，集成度低，并且各個(gè)電 路存在偏差，這些偏差經(jīng)過(guò)多級(jí)電路后形成較大誤差，嚴(yán)重影響測(cè)量溫度值。 為了電路簡(jiǎn)潔方便集成度高，減小誤差，本次測(cè)溫電路選用 K 型熱電偶，配合 MAX6675 完成測(cè)溫系統(tǒng)。熱電偶是工業(yè)中常用的溫度測(cè)溫元件，具有如下特點(diǎn)： 測(cè)量精度高：熱電偶與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響； 熱響應(yīng)時(shí)間快：熱電偶對(duì)溫度變化反應(yīng)靈敏； 測(cè)量范圍大：熱電偶從 -40+ 1600 均可連續(xù)測(cè)溫； 性能可靠， 機(jī)械強(qiáng)度好； 使用壽命長(zhǎng)，安裝方便； 但是，K 型熱電偶須進(jìn)行復(fù)雜的信號(hào)放大、A/D 轉(zhuǎn)換、查表線性線、溫度補(bǔ)償及數(shù)字 化輸出接口等軟硬件設(shè)。MAX6675 是美國(guó) MAXIM 公司生產(chǎn)的帶有冷端補(bǔ)償、線性 校正、熱電偶斷線檢測(cè)的串行 K 型熱電偶模數(shù)轉(zhuǎn)換器,，即一個(gè)集成了熱電偶放 大器、冷端補(bǔ)償、AD 轉(zhuǎn)換器及 SPI 串口的熱電偶放大器與數(shù)字轉(zhuǎn)換器。將 K 型 熱電偶和 MAX6675 結(jié)合使用，電路集成度高，簡(jiǎn)潔很多，減小誤差。因此，本 次電路設(shè)計(jì)選用 K 型熱電偶。 3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括溫度信號(hào)采集單元、信號(hào)調(diào)理單元、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理 單元、顯示單元。其中溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)調(diào)理單元采用 MAX675 集成芯片，它包 括信號(hào)調(diào)節(jié)放大器、12 位的模擬數(shù)字化熱電偶轉(zhuǎn)換器、冷端補(bǔ)償傳感和校正、 數(shù)字控制器、1 個(gè) SPI 兼容接口和 1 個(gè)相關(guān)的邏輯控制。 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示： 4 測(cè)溫的模擬電路是把當(dāng)前 K 型熱電偶傳感器的電阻值，轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量的 電壓值，經(jīng)過(guò)放大器放大信號(hào)后送給 A/D 轉(zhuǎn)換器把模擬電壓轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再 傳給單片機(jī) AT89S51，單片機(jī)再根據(jù)公式換算把測(cè)量得的溫度傳感器的電阻值 轉(zhuǎn)換為溫度值，并將數(shù)據(jù)送出到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 4、硬件介紹、硬件介紹 4.1、K 型熱電偶型熱電偶 4.1.1 K 型熱電偶概況型熱電偶概況 K 型熱電偶作為一種溫度傳感器，K 型熱電偶通常和顯示儀表，記錄儀表和 電子調(diào)節(jié)器配套使用。K 型熱電偶可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)中從 0到 1300范 圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。K 型熱電偶通常由感溫元件、 安裝固定裝置和接線盒等主要部件組成。 K 型熱電偶是目前用量最大的廉金屬熱電偶，其用量為其他熱電偶的總和。 K 型熱電偶絲直徑一般為 1.24.0mm。K 型熱電偶具有線性度好，熱電動(dòng)勢(shì)較 大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強(qiáng)，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，能用 于氧化性惰性氣氛中廣泛為用戶所采用。 4.1.2 熱電偶傳感器測(cè)溫原理熱電偶傳感器測(cè)溫原理 熱電偶測(cè)溫由熱電偶、連接導(dǎo)線及顯示儀表三部分組成。如果將熱電偶的 熱端加熱，使得冷、熱兩端的溫度不同，則在該熱電偶回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)， 這種物理現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象(即熱電效應(yīng))。在熱電偶回路中產(chǎn)生的電勢(shì)由溫 差電勢(shì)和接觸電勢(shì)兩部分組成。接觸電勢(shì)：它是兩種電子密度不同的導(dǎo)體相互 5 接觸時(shí)產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)。當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體 A 和 B 相接觸時(shí)，假設(shè)導(dǎo)體 A 和 B 的電子密度分別為 NA和 NB并且 NANB，則在兩導(dǎo)體的接觸面上，電子在兩個(gè) 方向的擴(kuò)散率就不相同，由導(dǎo)體 A 擴(kuò)散到導(dǎo)體 B 的電子數(shù)比從 B 擴(kuò)散到 A 的電 子數(shù)要多。導(dǎo)體 A 失去電子而顯正電，導(dǎo)體 B 獲得電子而顯負(fù)電。因此，在 A、B 兩導(dǎo)體的接觸面上便形成一個(gè)由 A 到 B 的靜電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)將阻礙擴(kuò)散運(yùn) 動(dòng)的繼續(xù)進(jìn)行，同時(shí)加速電子向相反方向運(yùn)動(dòng)，使從 B 到 A 的電子數(shù)增多，最 后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。此時(shí) A、B 之間也形成一電位差，這個(gè)電位差稱為接觸電 勢(shì)。此電勢(shì)只與兩種導(dǎo)體的性質(zhì)相接觸點(diǎn)的溫度有關(guān)，當(dāng)兩種導(dǎo)體的材料一定， 接觸電勢(shì)僅與其接點(diǎn)溫度有關(guān)。溫度越高，導(dǎo)體中的電子就越活躍，由 A 導(dǎo)體 擴(kuò)散到 B 導(dǎo)體的電子就越多，接觸面處所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大，即接觸電勢(shì)越 大。 4.2、MAX6675 4.2.1 MAX6675 概況概況 熱電偶作為一種主要的測(cè)溫元件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、使用方便、 測(cè)溫范圍寬、測(cè)溫精度高等特點(diǎn)。但是將熱電偶應(yīng)用在基于單片機(jī)的嵌入式系 統(tǒng)領(lǐng)域時(shí)，卻存在著以下幾方面的問(wèn)題。 非線性：熱電偶輸出熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，因此在應(yīng) 用時(shí)必須進(jìn)行線性化處理。 冷補(bǔ)償：熱電偶輸出的熱電勢(shì)為冷端保持為 0時(shí)與測(cè)量端差值，而在 實(shí)際應(yīng)用中冷端的溫度是隨著環(huán)境溫度而變化的，故需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。 數(shù)字化輸出與嵌入式系統(tǒng)接口必然要采用數(shù)字化輸出及數(shù)字化接口, 而 作為模擬小信號(hào)測(cè)溫元件的熱電偶顯然無(wú)法直接滿足這個(gè)要求。 因此, 若將熱電偶應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)時(shí), 須進(jìn)行復(fù)雜的信號(hào)放大、AD 轉(zhuǎn)換、 查表線性化、溫度補(bǔ)償及數(shù)字化輸出接口等軟硬件設(shè)計(jì)。如果能將上述的功能 集成到一個(gè)集成電路芯片中, 即采用單芯片來(lái)完成信號(hào)放大、冷端補(bǔ)償、線性 化及數(shù)字化輸出功能, 則將大大簡(jiǎn)化熱電偶在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計(jì)。 6 4.2.2 MAX6675 性能及結(jié)構(gòu)性能及結(jié)構(gòu) Maxim 公司新近推出的 MAX6675 是一復(fù)雜的單片熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器, 內(nèi)部 具有信號(hào)調(diào)節(jié)放大器、12 位的模擬數(shù)字化熱電偶轉(zhuǎn)換器、冷端補(bǔ)償傳感和校正、 數(shù)字控制器、1 個(gè) SPI 兼容接口和 1 個(gè)相關(guān)的邏輯控制。MAX6675 內(nèi)部集成有冷 端補(bǔ)償電路；帶有簡(jiǎn)單的 3 位串行 SPI 接口；可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成 12 位數(shù)字量， 溫度分辨率達(dá) 0.25；內(nèi)含熱電偶斷線檢測(cè)電路。冷端補(bǔ)償?shù)臏囟确秶? 2080，它的溫度分辨能力為 0. 25 ，可以測(cè)量 01023.75的溫度， 工作電壓為 3. 05. 5V。 MAX6675 的主要特性如下： 簡(jiǎn)單的 SPI 串行口溫度值輸出； 0+1024的測(cè)溫范圍； 12 位 0.25的分辨率； 片內(nèi)冷端補(bǔ)償； 高阻抗差動(dòng)輸入； 熱電偶斷線檢測(cè)； 單一+5V 的電源電壓； 低功耗特性； 工作溫度范圍-20+85； 2000V 的 ESD 信號(hào)。 該器件采用 8 引腳 SO 帖片封裝。引腳排列如圖 1 所示，引腳功能如下表所 列。 7 MAX66475 引腳功能如下表所示： 引 腳名 稱功 能 1GND 接地端 2T- K 型熱電偶負(fù)極 3T+ K 型熱電偶正極 4VCC 正電源端 5SCK 串行時(shí)鐘輸入 6CS 片選端，CS 為低時(shí)、啟動(dòng)串行接口 7SO 串行數(shù)據(jù)輸出 8N.C. 空引腳 4.2.3 MAX6675 的工作原理與功能的工作原理與功能 根據(jù)熱電偶測(cè)溫原理，熱電偶的輸出熱電勢(shì)不僅與測(cè)量端的溫度有關(guān)，而 且與冷端的溫度有關(guān)，使用硬件電路進(jìn)行冷端補(bǔ)償時(shí)，雖能部分改善測(cè)量精度， 但由于熱電偶使用環(huán)境的不同及硬件電路本身的局限性，效果并不明顯；而使 用軟件補(bǔ)償，通常是使用微處理機(jī)表格法或線性電路等方法來(lái)減小熱電偶本身 非線性帶來(lái)的測(cè)量誤差，但同時(shí)也增加了程序編制及調(diào)試電路的難度。MAX6675 對(duì)其內(nèi)部元器件參數(shù)進(jìn)行了激光修正，從而對(duì)熱電偶的非線性進(jìn)行了內(nèi)部修正。 同時(shí)，MAX6675 內(nèi)部集成的冷端補(bǔ)償電路、非線性校正電路、斷偶檢測(cè)電路都 給 K 型熱電偶的使用帶來(lái)了極大方便，其工作原理如圖 2 所示。 8 (1)(1) 溫度變換溫度變換 MAX6675 內(nèi)部具有將熱電偶信號(hào)轉(zhuǎn)換為與 ADC 輸入通道兼容電壓的信號(hào)調(diào) 節(jié)放大器，T+和 T-輸入端連接到低噪聲放大器 A1，以保證檢測(cè)輸入的高精度， 同時(shí)是熱電偶連接導(dǎo)線與干擾源隔離。熱電偶輸出的熱電勢(shì)經(jīng)低噪聲放大器 A1 放大，再經(jīng)過(guò) A2 電壓跟隨器緩沖后，送至 ADC 的輸入端。在將溫度電壓值轉(zhuǎn)換 為相等價(jià)的溫度值之前，它需要對(duì)熱電偶的冷端進(jìn)行補(bǔ)償，冷端溫度即是 MAX6675 周圍溫度與 0實(shí)際參考值之間的差值。對(duì)于 K 型熱電偶, 電壓變化率 為 41/, 電壓可由線性公式 Vout=（41/）（tR-tAMB）來(lái)近似熱電偶的 特性。上式中, Vout為熱電偶輸出電壓（mV）, tR是測(cè)量點(diǎn)溫度，tAMB是周圍 溫度。 (2)(2)冷端補(bǔ)償冷端補(bǔ)償 熱電偶的功能是檢測(cè)熱、冷兩端溫度的差值，熱電偶熱節(jié)點(diǎn)溫度可在 0+1023.75范圍變化。冷端即安裝 MAX6675 的電路板周圍溫度，比溫度在 -20+85范圍內(nèi)變化。當(dāng)冷端溫度波動(dòng)時(shí)，MAX6675 仍能精確檢測(cè)熱端的 溫度變化。 (3)(3) 熱補(bǔ)償熱補(bǔ)償 在測(cè)溫應(yīng)用中，芯片自熱將降低 MAX6675 溫度測(cè)量精度，誤大小依賴于 MAX6675 封裝的熱傳導(dǎo)性、安裝技術(shù)和通風(fēng)效果。為降低芯片自熱引起的測(cè)量 誤差，可在布線時(shí)使用大面積接地技術(shù)提高 MAX6675 溫度測(cè)量精度。 (4)(4) 噪聲補(bǔ)償噪聲補(bǔ)償 MAX6675 的測(cè)量精度對(duì)電源耦合噪聲較敏感。為降低電源噪聲影響，可在 MAX6675 的電源引腳附近接入 1 只 0.1F 陶瓷旁路電容。 (5)(5)測(cè)量精度的提高測(cè)量精度的提高 熱電偶系統(tǒng)的測(cè)量精度可通過(guò)以下預(yù)防措施來(lái)提高：盡量采用不能從測(cè) 量區(qū)域散熱的大截面導(dǎo)線；如必須用小截面導(dǎo)線，則只能應(yīng)用在測(cè)量區(qū)域， 并且在無(wú)溫度變化率區(qū)域用擴(kuò)展導(dǎo)線；避免受能拉緊導(dǎo)線的機(jī)械擠壓和振動(dòng)； 當(dāng)熱電偶距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)采用雙絞線作熱電偶連線；在溫度額定值范圍內(nèi) 9 使用熱電偶導(dǎo)線；避免急劇溫度變化；在嚴(yán)劣環(huán)境中，使用合適的保護(hù)套 以保證熱電偶導(dǎo)線；僅在低溫和小變化率區(qū)域使用擴(kuò)展導(dǎo)線；保持熱電偶 電阻的事件記錄和連續(xù)記錄。 (6)(6) SPISPI 串行接口串行接口 MAX6675 采用標(biāo)準(zhǔn)的 SPI 串行外設(shè)總線與 MCU 接口，且 MAX6675 只能作為 從設(shè)備。MAX6675 SO 端輸出溫度數(shù)據(jù)的格式如圖 3 所示，MAX6675 SPI 接口時(shí) 序如圖 4 所示。MAX6675 從 SPI 串行接口輸出數(shù)據(jù)的過(guò)程如下：MCU 使 CS 變低 并提供時(shí)鐘信號(hào)給 SCK，由 SO 讀取測(cè)量結(jié)果。CS 變低將停止任何轉(zhuǎn)換過(guò)程；CS 變高將啟動(dòng)一個(gè)新的轉(zhuǎn)換過(guò)程。一個(gè)完整串行接口讀操作需 16 個(gè)時(shí)鐘周期，在 時(shí)鐘的下降沿讀 16 個(gè)輸出位，第 1 位和第 15 位是一偽標(biāo)志位，并總為 0；第 14 位到第 3 位為以 MSB 到 LSB 順序排列的轉(zhuǎn)換溫度值；第 2 位平時(shí)為低，當(dāng)熱 電偶輸入開(kāi)放時(shí)為高，開(kāi)放熱電偶檢測(cè)電路完全由 MAX6675 實(shí)現(xiàn)，為開(kāi)放熱電 偶檢測(cè)器操作，T-必須接地，并使能地點(diǎn)盡可能接近 GND 腳；第 1 位為低以提 供 MAX6675 器件身份碼，第 0 位為三態(tài)。 10 4.3、89C51 單片機(jī)單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處 理能力的中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中 斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)，因而被稱為單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，檢查簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 CMOS8 位微處理器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件 采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和 輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器。 11 引腳功能：引腳功能： 3.1 電源: VCC - 芯片電源，接+5V/3.3V/2.7V； VSS - 接地端； 3.2 時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 3.3 控制線:控制線共有 4 根 （1）ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ALE 功能：用來(lái)鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入 編程脈沖。 （2）PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)，尋址外部程序存儲(chǔ)器時(shí)選通外部 EPROM 的讀 控制端（OE）低有效。 （3） RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 （4） EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇/片內(nèi) EPROM 編程電源。 EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 80C51 單片機(jī) ROM 尋址范圍為 64KB，其中 4KB 在片內(nèi)，60KB 在片外(80C31 芯片無(wú)內(nèi) ROM，全部在片外)。 當(dāng) EA 保持高電平時(shí)，先訪問(wèn)內(nèi) ROM，但當(dāng) PC(程序計(jì)數(shù)器)值超過(guò) 4KB(0FFFH)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外 ROM 中的程序。 當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外 ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi) ROM。對(duì) 80C31 芯片，片內(nèi)無(wú) ROM，因此 EA 必須接地。 Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 3.4 I/O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 個(gè)引腳。P3 12 口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線） 。 P3.0 RXD：串行口輸入端； P3.1 TXD：串行口輸出端； P3.2 INT0：外部中斷 0 請(qǐng)求輸入端； P3.3 INT1：外部中斷 1 請(qǐng)求輸入端； P3.4 T0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 外部信號(hào)輸入端； P3.5 T1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 外部信號(hào)輸入端； P3.6 WR：外 RAM 寫(xiě)選通信號(hào)輸出端； P3.7 RD：外 RAM 讀選通信號(hào)輸出端。 4.4、4 位共陽(yáng)極位共陽(yáng)極 LED 7 段 LED 數(shù)碼管是利用 7 個(gè) LED（發(fā)光二極管）外加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的 LED 組合 而成的顯示設(shè)備，可以顯示 09 等 10 個(gè)數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，使用非常廣泛。 （a a）管腳排列）管腳排列 （b b）共陽(yáng)結(jié)構(gòu)）共陽(yáng)結(jié)構(gòu) 13 設(shè)計(jì)中采用的是 7SEG-MPX4-CA，如下圖示： 1234 為位選，ABCDEFG DP 為段碼。 14 5、硬件電路、硬件電路 5.1、K 型熱電偶采集信號(hào)電路型熱電偶采集信號(hào)電路 對(duì)于 K 型熱電偶, 它的電壓變化率為 41/, 電壓可由線性公式 Vout=（41/）（tR-tAMB）來(lái)近似熱電偶的特性。上式中, Vout為熱電偶輸 出電壓（mV）, tR是測(cè)量點(diǎn)溫度，tAMB是周圍溫度。并且 Vout=（V+ - V-）。 15 5.2、放大電路、放大電路 放大器的輸入信號(hào)Vin=Vout=（V+ - V-）。根據(jù)電路圖可以得到方程： VA+=300V-/(300+30) VA-= VA+ R4Vo -VAR41RVoV）（）（）（ 聯(lián)立方程可得： Vo=-10(V+ - V-)= S-10 Vout 16 5.3、電壓跟隨器、電壓跟隨器 根據(jù)電路圖可得： Vin = -Vout 5.4、A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 MAX6675 內(nèi)部有自帶 12 位 AD 轉(zhuǎn)換器,在數(shù)字控制器的作用下,A/D 轉(zhuǎn)換 器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出。 AD 量化單位： q=5V/4096 轉(zhuǎn)換結(jié)果： D=Vin(mV)/q(mV) 17 6、整體電路設(shè)計(jì)、整體電路設(shè)計(jì) 18 7、軟件設(shè)計(jì)：、軟件設(shè)計(jì)： 軟件包括四個(gè)函數(shù)：主函數(shù)、讀取 AD 轉(zhuǎn)換數(shù)值函數(shù)、顯示函數(shù)、延時(shí)函數(shù)。 #include reg51.h #include intrins.h /_nop_();延時(shí)函數(shù)用 #define uchar unsigned char /用 uchar 代替 unsigned char，1 字節(jié) 0-255 #define uint unsigned int /用 uint 代替 nsigned int，2 字節(jié) 0-26653 sbit SO=P10; /P1.0 口與 SO 相連 sbit SCK=P11; /P1.1 口與 SCK 相連 sbit CS=P12; /P1.2 口與 CS 相連 uint j; float wendu; uint Read_AD(); /AD 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)讀取，并返回值 void Display_temp(); /溫度顯示 uchar qian=0,bai=0,shi=0,ge=0,xiao=0; /初始化 LED uint temp; uchar code tab_110=0 xC0,0 xF9,0 xA4,0 xB0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xF8,0 x80,0 x90; /共陽(yáng) LED 段碼表 uchar code tab_210=0 x40,0 x79,0 x24,0 x30,0 x19,0 x12,0 x02,0 x78,0 x00,0 x10; /含小數(shù)點(diǎn)共陽(yáng)段碼 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code tab_34=0 x01,0 x02,0 x04,0 x08; /位碼 19 uint Read_AD( ) / AD 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀取子函數(shù)，并返回值 uchar i; unsigned long Temp_2; Temp_2=0; CS=1; SCK=0; _nop_(); /這個(gè)_nop_()等效與匯編里面的 NOP