智能熱電偶測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘摘 要要溫度是表征物體冷熱程度的物理量。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度的測量控制始終占據(jù)著重要地位。溫度傳感器應(yīng)用范圍之廣、使用數(shù)量之大，也高居各類傳感器之首。本文使用溫度傳感器設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)所采用的溫度傳感器為熱電偶，A/D 轉(zhuǎn)換器件為 ADC0809，微型計(jì)算機(jī)采用的是 MCS-51 單片機(jī)。系統(tǒng)將溫度變換、顯示和控制集成于一體，用軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升、降溫的調(diào)節(jié)，控制采用了模糊控制原理對系統(tǒng)進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)所滿足的技術(shù)指標(biāo)：測溫范圍為 500800，響應(yīng)時(shí)間為小于等于1s，誤差范圍為-5+5。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：熱電偶 A/D 轉(zhuǎn)換 模糊控制ABSTRACTTemperat

2、ure is the physical quantity of symptom object cold hot level. In the daily life and production of industry and agriculture, occupy important position all along for the measure control of temperature. Temperature sensor application broad scope and use big quantity, also hold the head of each kind of

3、 sensor high. This paper uses temperature sensor and has designed , is a and complete to measure warm system. The temperature sensor adopted by this system is thermocouple, the converter of A/D is ADC0809, what personal computer adopt is that MCS-51 only flat machine. System alternates temperature ,

4、 shows and controls to be more integrated than one body , realizes system with software to rise , cool down regulation, control has adopted vague control principle as system controls. The technical index of design satisfied by system: Measure warm scope is 500 800 , respond time to be smaller than i

5、s equal to 1 s, scope is error - 5 + 5. Keyword: Thermocouple Conversion of A/D Vague to control 目目 錄錄第一章第一章 緒論緒論.1第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì).2第三章第三章 硬件結(jié)構(gòu)及分析硬件結(jié)構(gòu)及分析.43.1 溫度檢測元件熱電偶.43.1.1 熱電偶的特性.43.1.2 熱電偶的基本定律.53.1.3 熱電偶測溫.63.2 電源電路.93.3 測量電路.103.4 濾波電路.113.5 控制電路.123.6 A/D 采集部分原理.133.6.1 A/D 轉(zhuǎn)換器概述.133.6.2 逐次逼

6、近式 A/D 轉(zhuǎn)換原理.133.7 顯示部分原理.153.8 鍵盤部分的應(yīng)用.163.8.1 鍵盤的工作原理.163.8.2 矩陣式按鍵接口.173.8.3 鍵盤、顯示器組合接口.19第四章第四章 控制軟件及流程控制軟件及流程.224.1 鍵盤、顯示及 A/D 轉(zhuǎn)換.224.2 控制程序.244.2.1 控制程序原理.244.2.2 模糊控制在該系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn).25總總 結(jié)結(jié).29致致 謝謝.30參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).31第一章第一章 緒論緒論檢測與傳感是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連，并將檢測的信號輸送到信息處理部分，是單片機(jī)控制系統(tǒng)的感受器官。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際中，很多物體

7、和現(xiàn)象具有明顯和穩(wěn)定的數(shù)量特征，我們可以通過測量和計(jì)算，確定該量的大小，并用數(shù)字給出結(jié)果，還有一些物體特征數(shù)量較少，或某些現(xiàn)象不十分明顯，常常被很多其他量或現(xiàn)象所掩蓋，能否檢出這些被掩蓋量的存在，進(jìn)而得出這些量的大小數(shù)值，都需要傳感和檢測技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)的研究、工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的過程中，對這些量不僅要進(jìn)行測量，而且要對其進(jìn)行控制、變換、傳輸、顯示等。在實(shí)踐的過程中，人們逐步認(rèn)識到電量具有易測等許多優(yōu)點(diǎn)，而且大多非電量可以精確的轉(zhuǎn)化為電量，這就是所謂的非電量測量技術(shù)。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中信號檢測主要就是應(yīng)用這種非電量測量技術(shù)。本文就是采用了非電量測量技術(shù)，用熱電偶將溫度這一非電量轉(zhuǎn)化為電量，在通過信號

8、調(diào)理電路對輸出信號進(jìn)行放大、濾波，并送 A/D 轉(zhuǎn)換，最后送單片機(jī)處理并實(shí)現(xiàn)對后續(xù)電路的控制。在加熱過程中，我們采用了可控硅調(diào)壓控制的方案，因?yàn)榭煽毓杩刂品椒ê唵?，元件的性能可靠，使用時(shí)不易損壞，且成本較低，故在設(shè)計(jì)中采用了可控硅元件進(jìn)行調(diào)壓。加熱對象為電阻性元件（如碳棒等） 。由于被控對象是溫度，且恒溫箱體的熱容量大，熱慣性大，在加熱過程中容易產(chǎn)生超調(diào)和震蕩現(xiàn)象，控制精度難以實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用模糊控制的方法，不僅控制程序較為簡單，而且能達(dá)到較好的控制效果。第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的基本組成如圖 2.1 所示。傳感器放大器濾波器A/D轉(zhuǎn)換器加熱裝置單片機(jī)鍵盤 顯示圖 2.1 系統(tǒng)原理

9、框圖 如上圖所示，本系統(tǒng)由傳感器、放大器、濾波器、A/D 轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及鍵盤和顯示電路組成。 溫度參數(shù)是不能直接測量的，一般只能根據(jù)物質(zhì)的某些特性值與溫度之間的函數(shù)關(guān)系，通過對這些特性參數(shù)的測量間接的獲得。溫度傳感器的基本工作原理正是利用了這一性質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已開發(fā)出種類繁多的溫度傳感器。常用的溫度傳感器由 P-N 結(jié)溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器、集成溫度傳感器、熱電阻及熱電偶溫度傳感器等。其中，P-N 結(jié)溫度傳感器有較好的線性度，熱時(shí)間常數(shù)約 0.2s2s,靈敏度高，其測溫范圍為-50 +50。其溫度與壓降的關(guān)系如圖(2.2)所示。這種溫度傳感器的缺點(diǎn)是，同一型號的二極管或

10、三極管的特性不一致。熱敏電阻是電阻式傳感器。它利用阻值隨溫度變化的特性來測量溫度。一般把由金屬氧化物陶瓷半導(dǎo)體材料經(jīng)成型、燒結(jié)等工藝制成的測溫元件叫做熱敏電阻。熱敏電阻的非線性嚴(yán)重，穩(wěn)定性差，不可用于精確測量，主要用于電路溫度補(bǔ)償和保護(hù)。集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種集成電路。它的線性好、靈敏度高、體積小、使用方便，但其測溫范圍窄，只可測 180以下的溫度。 圖 2.2 二極管的 V-T 特性熱電阻的基本材料有鉑、銅和鎳，其阻值隨溫度的升高而增大。其中鉑電阻有很好的穩(wěn)定性和測量精度，測溫范圍寬，為-200600，但價(jià)格高。銅電阻測溫范圍窄，為-50+150。熱電偶測溫范圍寬，一般為-50+1600

11、，最高的可達(dá) 2800，并且有較好的測量精度。另外，熱電偶已標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，易于選用，可以方便的用計(jì)算機(jī)做非線性補(bǔ)償，因此應(yīng)用很廣泛。因?yàn)樵撓到y(tǒng)測溫范圍為 500800，所以經(jīng)比較采用熱電偶作為溫度傳感器。熱電偶使用時(shí)用二極管構(gòu)成溫度補(bǔ)償電路，二極管的線性度好，且用這種方法構(gòu)成的補(bǔ)償電路與以往電路比較，性價(jià)比高。熱電偶的輸出信號較小，所以放大器選用低失調(diào)低漂移運(yùn)放 OP-07，組成增益可調(diào)的差動結(jié)構(gòu)。該差動結(jié)構(gòu)一方面用于放大熱電偶的輸出信號，另一方面用于與二極管構(gòu)成的溫度補(bǔ)償電路的輸出值相減。因?yàn)闊犭娕嫉妮敵鲂盘栃?，所以有一點(diǎn)干擾也會對輸出產(chǎn)生很大影響。該系統(tǒng)的干擾主要以 50HZ 及其以上的

12、頻率的干擾為主，所以采用兩級低通濾波器濾除干擾。濾波器用的是有源低通濾波，其轉(zhuǎn)折頻率為 10HZ。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求測量精度在-5V+5V 范圍內(nèi)，響應(yīng)速度為小于等于1mS。ADC0809 為逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度約為 1/256，轉(zhuǎn)換速度約為120uS，所以選用 ADC0809 完全可以滿足系統(tǒng)要求。通過單片機(jī)完成鍵盤控制、顯示及對加熱系統(tǒng)的控制。鍵盤采用 4*4 矩陣式鍵盤，用四個(gè)數(shù)碼管顯示溫度值，采用動態(tài)顯示。對加熱裝置的控制通過單片機(jī)控制可控硅的導(dǎo)通角來完成。因?yàn)榭煽毓杩刂品椒ê唵?、性能可靠、不易損壞且成本較低，故在設(shè)計(jì)中采用了可控硅元件進(jìn)行調(diào)壓來控制加熱，加熱對象為電阻

13、性元件（如碳棒等） 。控制原理采用模糊控制，因?yàn)楸豢貙ο笫菧囟?，且恒溫箱體的熱容量大，熱慣性大，在加熱過程中容易產(chǎn)生超調(diào)和震蕩現(xiàn)象，控制精度難以實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用模糊控制的方法，不僅控制程序較為簡單，而且能達(dá)到較好的控制效果。第三章第三章 硬件結(jié)構(gòu)及分析硬件結(jié)構(gòu)及分析3.1 溫度檢測元件溫度檢測元件熱電偶熱電偶3.1.1 熱電偶的特性熱電偶的特性基于熱電效應(yīng)原理工作的傳感器稱為熱電偶傳感器，簡稱熱電偶。熱電偶的測溫范圍寬，一般為50+1600，最高的可達(dá) 2800。并且有較好的測量精度。另外，熱電偶已標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品系列化，易于選用，可以用模擬法調(diào)整電路或儀表，也可以方便地用計(jì)算機(jī)作非線性補(bǔ)償，因此

14、它是目前接觸式測溫中應(yīng)用最廣的熱電式傳感器。如圖 3.1 所示，兩種導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A 或 B 的兩端分別焊接或絞接在一起，形成一個(gè)閉合回路。若兩個(gè)接點(diǎn)處于不同的溫度，導(dǎo)體 A 和 B 的電子的逸出電位不同（即逸出功不同） ，電子密度不同，因而在他們的接觸面處電子向?qū)γ媪鞒龅牧坎煌?，一面有多余電子，另一面缺少電子，便產(chǎn)生接觸電動勢（稱為熱電勢） ，在回路中產(chǎn)生電流。圖中導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A 和 B 稱為熱電極，它們組成熱電偶 AB。測溫時(shí)接點(diǎn)（1）置于被測溫度場中，稱測溫端（或工作端，熱端） ；接點(diǎn)（2）一般處于某一恒定溫度，稱參考端（或自由端，冷端） 。AABTT0(1)(2)圖 3.1 熱電

15、效應(yīng)示意圖 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與兩個(gè)電極的材料及兩個(gè)接點(diǎn)的溫度有關(guān)，由單一導(dǎo)體的溫差電勢和兩種導(dǎo)體的接觸電勢組成，通常寫成。),(0TTEAB 溫差電勢是指一根勻質(zhì)的金屬導(dǎo)體，當(dāng)兩端的溫度不同時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生的電動勢。溫差電勢的形成是由于導(dǎo)體內(nèi)高溫端自由電子的動能比低溫端自由電子的動能大。這樣，高溫端自由電子的擴(kuò)散速率比低溫端自由電子的擴(kuò)散速率大，使得高溫端因失去一些電子而帶正電，低溫端因得到一些電子而帶負(fù)電，從而兩端形成一定的電位差。根據(jù)物理學(xué)推導(dǎo)，當(dāng)導(dǎo)體 A 兩端的溫度分別為 T，時(shí)，溫差電勢可由下式表示0T （3-1）dtTTETTAA0),(0式中導(dǎo)體 A 的溫差系數(shù)。A同理導(dǎo)體 B 的

16、溫差電勢為 （3-2）dTTTETTBB0),(0當(dāng) A，B 兩種金屬接觸在一起時(shí)，由于兩種金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子密度不同，再結(jié)點(diǎn)處就會發(fā)生電子遷移擴(kuò)散，若金屬 A 的電子密度大于金屬 B 的電子密度，ANBN則由金屬 A 擴(kuò)散到金屬 B 的電子數(shù)要比從金屬 B 擴(kuò)散到金屬 A 的電子數(shù)多。這樣，金屬 A 因失去電子而帶正電，金屬 B 因得到電子而帶負(fù)電，于是在接觸面處形成電場。此電場將阻止電子由金屬 A 進(jìn)一步向金屬 B 擴(kuò)散，直到擴(kuò)散作用與電場的阻止作用相等時(shí)，這過程便處于動態(tài)平衡。此時(shí)，在 A，B 兩金屬的接觸面形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差，這就是接觸電勢。接觸電勢寫成，表示它的大小與兩金屬的材料)

17、(TEAB有關(guān)，也與接觸面處的溫度有關(guān)。由物理學(xué)推導(dǎo)，接觸電勢的表達(dá)式為 (3-3)BAABNNeKTTEln)(式中 K波爾茲是常數(shù)；T接觸處的絕對溫度；e電子電荷量；，分別為金屬 A，B 的自由電子密度；ANBN對于圖 3.1 所示的由 A 和 B 兩種導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶回路，熱端和冷端溫度分別為 T，時(shí)，其總熱電勢用表示，它等于整個(gè)回路中各接觸電勢與各溫差0T),(0TTEAB電勢的代數(shù)和。即 (3-4)TTABBAABdtNNTTKTTE0)(ln)(),(00上式右邊第一項(xiàng)稱接觸電勢，第二項(xiàng)稱溫差電勢，接觸電勢一般大于溫差電勢。由上式可見，如果 A 和 B 兩導(dǎo)體的材料相同，即=，=，

18、即使兩端ANBNAB溫度 T，不同，總電勢也為 0，因此熱電偶必須用兩種不同成分的材料作熱電極。0T此外，如果熱電偶的兩電極材料不同，但熱電偶的兩端溫度相同，即 T=，總的熱0T電勢也為 0。3.1.2 熱電偶的基本定律熱電偶的基本定律一 、中間導(dǎo)體定律在實(shí)際應(yīng)用熱電偶測量溫度時(shí)，必須在熱電偶回路中接入測量熱電勢的儀表。熱電偶回路中接入測量儀表和連接導(dǎo)線相當(dāng)于熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體?？梢宰C明：“在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要第三種導(dǎo)體兩端的溫度相同，就不會影響熱電偶回路的總熱電勢?！边@就是熱電偶的中間導(dǎo)體定律。根據(jù)中間導(dǎo)體定律，我們可以在回路中引入各種儀表和連接導(dǎo)線，而不必?fù)?dān)心會對熱

19、電勢有影響。同時(shí)也允許采用任意的焊接方式來焊制熱電偶。而且，應(yīng)用這一定律，還可以采用開路熱電偶測量液態(tài)金屬和固體金屬表面的溫度。利用這一原理時(shí)應(yīng)特別注意熱電偶和儀表的兩連接端溫度必須相等或極近似。但在一般情況下，因熱電偶的參比端都靠近被測對象，所以有較高或變化不定的溫度，在這種情況下，應(yīng)首先將參比端設(shè)法引到一溫度比較恒定并且和儀表所在地點(diǎn)有極近似溫度的地方，然后才能運(yùn)用這一原理。二 、中間溫度定律熱電偶 AB 在接點(diǎn)溫度為 T，時(shí)的熱電勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度 T，和，0TnTnT時(shí)的熱電勢之和。即0T=+ (3-5),(0TTEAB),(nABTTE),(0TTEnAB稱為中間溫度。這個(gè)中間

20、溫度定律為制定熱電偶的分度表奠定了理論基礎(chǔ)。nT只要求得參考溫度大于 0時(shí)的“熱電勢溫度”關(guān)系，就可以根據(jù)該定理求出參考溫度不等于 0時(shí)的“熱電勢溫度”關(guān)系。即= （3-6）),(0TTEAB)0 ,()0 ,(0TETEABAB三 、標(biāo)準(zhǔn)電極定律由 3 種材料成分不同的熱電極 A，B，C 分別組成 3 對熱電偶，在相同結(jié)點(diǎn)溫度（T，）下，如果熱電極 A 和 B 分別與熱電極 C（標(biāo)準(zhǔn)電極）組成的熱電偶所產(chǎn)生0T的熱電勢已知，則由熱電極 A 和 B 組成的熱電偶的熱電勢可由下式求出： = （3-7）),(0TTEAB),(),(00TTETTEBCAC標(biāo)準(zhǔn)電極 C 通常由純度很高，物理化學(xué)性能

21、非常穩(wěn)定的鉑制成，稱為標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電極。利用標(biāo)準(zhǔn)電極定律可大大簡化熱電偶選配工作，只要已知任意兩種電極分別與標(biāo)準(zhǔn)電極配對的熱電勢，即可求出這兩種熱電極配對的熱電偶的熱電勢而不需要測定。3.1.3 熱電偶測溫?zé)犭娕紲y溫一 、測溫原理和方法熱電偶兩個(gè)電極的材料確定后，熱電偶的熱電勢就只與熱電偶兩端溫度有關(guān)。如果使參考端溫度恒定不變，則對給定材料的熱電偶，其熱電勢就只與工作端溫度0TT 成單值函數(shù)關(guān)系，即 = （3-8）),(0TTEAB)(Tf這個(gè)函數(shù)關(guān)系就是熱電偶測溫的原理。在熱電偶中，A、B 熱電極材料的電子密度與溫度有關(guān)，但其嚴(yán)格的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系是難以準(zhǔn)確得到的，故熱電勢與溫度的一一對應(yīng)關(guān)系不是用

22、計(jì)算的方法而是用實(shí)驗(yàn)的方法得到的。對給定的熱電偶通過實(shí)驗(yàn)測得=0時(shí)，T 取不同溫度時(shí)的熱電勢數(shù)據(jù)，形成“熱電勢溫度 T 對應(yīng)0T)0 ,(TEAB關(guān)系數(shù)據(jù)表”稱為該熱電偶的分度表。有了這個(gè)分度表，今后在用該熱電偶測量溫度時(shí)，只要測得該熱電偶的熱電勢，就可查分度表，確定出對應(yīng)的被測)0 ,(TEAB溫度的數(shù)值 T，這種方法稱為查表法。如果把熱電偶與專用的測量儀器配套使用，通常該測量儀器的刻度就按熱電偶型號所對應(yīng)的分度表標(biāo)定成溫度數(shù)值，這樣在用該熱電偶及其配套測量儀器測溫時(shí)，如=0，便可直接從儀表上讀取溫度值 T，這種方法稱為直接法。0T一般來說，熱電偶的分度表和相配的測溫儀表都是規(guī)定在參考溫度為

23、 0的情0T況下使用的。在參考溫度為已知值但不是 0的情況下，應(yīng)采取如下計(jì)算修正的辦0T法。若用查表法測溫，則應(yīng)在測出和已知后，先從分度表上查出與對),(0TTEAB0T0T應(yīng)的值，再按（3-5）式計(jì)算出值,)0 ,(0TEAB)0 ,(TEAB即=+ （3-9）)0 ,(TEAB),(0TTEAB)0 ,(0TEAB最后從分度表查出與對應(yīng)的溫度 T 值。)0 ,(TEAB若采用直接法測溫，因此時(shí)的熱電勢是且0，而儀器刻度確實(shí)按),(0TTEAB0T照“與 T”的關(guān)系刻度的，故此時(shí)儀表指示溫度“T”并不是真實(shí)溫度 T。)0 ,(TEAB通常熱電偶測溫儀器產(chǎn)品說明書上都會給出與指示值 T 相對應(yīng)

24、的修正系數(shù) k 值,應(yīng)按下式計(jì)算出真實(shí)溫度 T： （3-10）0 kTTT二 、熱電偶的冷端溫度校正為了使熱電偶的熱電勢與被測溫度呈如（3-8）式的單值函數(shù)關(guān)系,需要使熱電偶的冷端溫度保持恒定或進(jìn)行其它處理。1、冷端的恒溫方式把冰屑和清潔的水相混合，放在保溫瓶中，并使水面略低于冰屑面，然后把熱電偶的冷端置于其中，在一個(gè)大氣壓的條件下，即可使冰水保持在 0，這時(shí)熱電偶輸出的熱電勢符合分度表的對應(yīng)關(guān)系。這種方法稱為冰浴法，適用于實(shí)驗(yàn)室且無須校正。使冷端保持恒溫的方法，也可以將冷端置于恒溫槽中，在恒溫槽內(nèi)充油，冷端置于油中，以改善冷端溫度的穩(wěn)定性。亦可將冷端置于溫度變化緩慢的容器中或置于深埋于地下的

25、鐵盒或充滿絕熱體的鐵管中等等。上述方法的冷端溫度 T 0,因此必0須校正。2、冷端延伸工業(yè)測溫時(shí)，被測點(diǎn)與指示儀表間往往有很長的距離，如果將熱電偶直接延長到很遠(yuǎn)的地方，對于價(jià)格很高的貴金屬來說，顯然是不可能的。即使是對于普通廉價(jià)金屬熱電偶來說也是浪費(fèi)材料。因此應(yīng)設(shè)法找到一種導(dǎo)線，使它在溫度為 0150范圍內(nèi)，其熱特性與熱電偶近似相同，而且價(jià)格便宜。這種導(dǎo)線叫做熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線或稱作延長導(dǎo)線，為保證接入補(bǔ)償導(dǎo)線后不影響原熱電偶回路熱電勢的測量值，必須注意以下幾點(diǎn)：（1） 補(bǔ)償導(dǎo)線的熱特性在一定范圍內(nèi)（一般為 0150） ，要與所配用的熱電偶的熱電特性相同，即滿足= （3-11）),(0TTEnBA

26、),(0TTEnAB（2） 補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的兩個(gè)接點(diǎn)的溫度必須相同，且不得超過規(guī)定的范圍。（3） 補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極以其絕緣層的顏色來區(qū)分。在使用時(shí)，一定要使補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶的同性電極相接，切不可反接。不同的熱電偶要求配用不同的補(bǔ)償導(dǎo)線。對于廉價(jià)金屬熱電偶，其補(bǔ)償導(dǎo)線就采用與其電極材料相同的合金絲。而對于貴重金屬熱電偶，通常用實(shí)驗(yàn)方法找出熱電特性相同的廉價(jià)合金絲作為補(bǔ)償導(dǎo)線。3、冷端溫度補(bǔ)償使冷端溫度保持恒定需要用冰浴法或恒溫槽，而且當(dāng) T 0時(shí)還須用計(jì)算修正0測量結(jié)果，因此不大方便。在實(shí)際熱電偶測量中經(jīng)常使用的是能自動補(bǔ)償冷端溫度波動對溫度指示值影響的“冷端自動補(bǔ)償”方式。這種自動補(bǔ)償方式是

27、在熱電偶與測量儀表間接入一個(gè)直流電橋補(bǔ)償電橋，基本原理如圖 3.2 所示。R1，R2，R3 和 Rc與熱電偶冷端處于相同環(huán)境溫度下。其中 R1=R2=R3=1，且都是錳銅電阻，而 Rc是銅線繞制的補(bǔ)償電阻。Vc 是電橋電源。R4 是限流電阻。不同的熱電偶 R4 的值不同。在 20時(shí)電橋平衡。當(dāng)冷端溫度 T 升高時(shí)，Rc 增大，使 U（補(bǔ)償電壓）也增0ab大。同時(shí)，也增大，但兩項(xiàng)極性相反，使 U-為常數(shù)，得到補(bǔ)),(nABTTEab),(nABTTE償。在使用時(shí)，應(yīng)注意極性切勿接反，否則不但起不到補(bǔ)償作用，反而會增大誤差。 123456ABCD654321DCBAT itleN um berR

28、evi sio nS i zeBD ate:1-Ju n-2 00 8 S h eet of F i le:C :D ocum en ts and S ett ing s人人人人人人M yD esig n.dd bD raw n B y:1234R 2R 4V CR 3R cR 1ab+-EABU 0 圖 3.2 熱電偶冷端補(bǔ)償電路3.2 電源電路電源電路電源電路由變壓器和整流穩(wěn)壓電路組成。變壓器用于將 220V 交流電壓轉(zhuǎn)換為正、負(fù) 8V 低壓交流電壓，整流電路用于將低壓交流電壓整流為脈動電壓。該脈動電壓與濾波電容 C1、C2、C3 和 C4 相連，形成較平滑的直流電壓。將兩路直流電壓分別送

29、入三端穩(wěn)壓器 MC7805 和 MC7905 的輸入端 Vin后，在輸出端形成+5V 和-5V 直流穩(wěn)壓電壓，供單片機(jī)和測量電路使用。電容 C5、C6、C7 和 C8 也起到濾波的作用，用于濾除導(dǎo)線上的干擾。因?yàn)樵撾娫措娐诽峁?5V 和-5V 兩組電壓，供電電流為 200mA,變壓器的輸出電壓為 8V,故總功率為 P=20.28=3.2W。所以電路采用 5W 容量的變壓器，電路濾波電容確定根據(jù)計(jì)算公式 CR (35)T,其中 T=10ms,R =25,解得LLAV2 . 05C=2000uF。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-

30、Jun-2008 Sheet of File:C:PROGRAM FILESDESIGN EXPLORER 99 SEEXAMPLESMyDesign1.ddbDrawn By:C2C6C4C8C1C3C5C778057905+-220V人人人人123123 圖 3.3 電源電路3.3 測量電路測量電路測量電路如圖 3.4 所示。圖中由 D 所構(gòu)成的橋路用+5V 單電源供電，放大器A1、A2 和 A3 用+5V 和 -5V 雙電源供電。在使用時(shí)應(yīng)注意一定要給所加電源進(jìn)行濾波，因?yàn)闊犭娕嫉妮敵鲂盘柺治⑷酰匀綦娫瓷弦氲母蓴_過大將嚴(yán)重影響信號的輸出。該電路使用 100F 的電容和 750 的

31、電阻對其進(jìn)行濾波。A1,A2 為LM358，A3 選用 OP-07。OP-07 是低失調(diào)低漂移運(yùn)放，它的輸入失調(diào)電壓溫漂和輸入失調(diào)電流溫漂都很小，因而這種運(yùn)放的精度高。盡管它的響應(yīng)速度不太高，但是作為對熱電偶輸出信號的放大是可以的。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Jun-2008 Sheet of File:C:PROGRAM FILESDESIGN EXPLORER 99 SEEXAMPLESMyDesign1.ddbDrawn By:R1R3R11R14R5R12R9R2Rf2R15R13R7R6R8R10C1C2Rf1

32、W2W1A1A2A3GND+-U0R4D人人 人人+5VU2U1圖 3.4 測量電路該測量電路中熱電偶的冷端補(bǔ)償采用 P-N 結(jié)溫度傳感器（由普通硅二極管 D 充當(dāng)） 。如圖 3.4 所示，P-N 結(jié) D 處在冷端溫度環(huán)境中，P-N 結(jié)的壓降隨溫度 t0 上升而下降，呈線性關(guān)系。也隨成正比增大。這兩項(xiàng)在運(yùn)放 A3 相減，實(shí)現(xiàn)對冷)0 ,(0TEAB0T端的補(bǔ)償。因?yàn)槎O管在通過 0.13 mA 以下電流時(shí)電壓與溫度才呈線性關(guān)系，即 PN結(jié)在溫度每升高 1時(shí)，壓降下降 2mV。所以圖中 R4=R5=30K,W1 取5K。R1,C1,R2,C2 用于濾波，R1=R2=750,C1=C2=100F。

33、為了達(dá)到 溫度補(bǔ)償?shù)哪康模x用 R3=R6=1K，Rf2=10K，Rf1為 100K 的滑動變阻器。 對于運(yùn)放 A3,令 R12=R，R11=R15=R，R13=R14=R，W2=R，則圖中 A3的輸出 U0 為：U0=+2/(1+)(U1-U2) （3-12）合理選擇 、 三個(gè)參數(shù)使得熱電偶處于 100時(shí) A3 輸出為+5V，從而使A/D 被充分利用，即保證其精度。本系統(tǒng)中取 R=1K，=10，=10，=40，實(shí)現(xiàn)的放大范圍為 25 倍到 220 倍。3.4 濾波電路濾波電路 A3 輸出的電壓波形有干擾，所以用一個(gè)截止頻率為 20HZ 的有源低通濾波器濾除這些干擾。有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是低頻性能

34、好，精密度高，穩(wěn)定性好。該系統(tǒng)使用了一級低通濾波器，經(jīng)過濾波器濾波后，當(dāng)輸出直流為 5V 左右時(shí)，其上的干擾約為15mV,完全可以滿足系統(tǒng)的技術(shù)要求。濾波電路如圖 3.4 所示。具體參數(shù)計(jì)算如下，因?yàn)檗D(zhuǎn)折頻率為 50HZ，所以對第一級，則，取HZCRf20221110056. 011CR ,解得 R 約為 30K。22. 01C1，為使 不為負(fù)，所以 (3-13)令 則， 從 3-13 式中還可導(dǎo)出122CC 121 RR5OCK 且，所以，；取 ，。25ock21OCKKR13KR104123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evi sio nSi zeBD

35、ate:1-Ju n-2 00 8 Sh eet of Fi le:C :D ocum en ts and S ett ing s人人人人人人M yD esig n.dd bD raw n By:R 130 KR 31KR 230 KR 430 KC 10.22 uFC 20.47 uFA 1V iV o1123圖 3.5 濾波電路2121112211CCRRCKRCRRoc1112212CRCRCCKOC3.5 控制電路控制電路本系統(tǒng)通過控制可控硅的導(dǎo)通角來控制恒溫箱的加熱速度，圖 3.6 和圖 3.7 為控制電路圖。熱電偶采集到的溫度通過單片機(jī)處理并判斷后，通過 8031 的 P1.1 口

36、輸出一脈沖來控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制了加熱速度。由于加熱箱為三個(gè)千瓦，在最高電壓達(dá)到 300V 時(shí)，流過的電流為 10A,所以選用 20A/600V 的可控硅。由于加熱箱為三個(gè)千瓦，當(dāng)電壓最大值達(dá) 300V 時(shí)，流過的電流為 10A，所以選用 20A/600V 的可控硅。R2 和 C1 是用來保護(hù)可控硅的，防止在可控硅通電瞬間浪涌電流過大，燒毀可控硅。123456ABCD654321DCBAT itleN umberR evisio nSizeBD ate:1-Ju n-2 00 8 Sh eet of File:C :D ocumen ts and S etting s人人人人人人M y

37、D esig n.dd bD raw n By:R 247 -6 5/2 WC 10.02 2u F/6 30 VD IO DE22 0V12 圖 3.6 控制加熱電路圖（1）123456ABCD654321DCBAT itleN umberR evisio nSizeBD ate:1-Ju n-2 00 8 Sh eet of File:C :D ocumen ts and S etting s人人人人人人M yD esig n.dd bD raw n By:人1K /1 .6 WR 23.3K /1 .6WR 35K /1 .6 WC ?0.01 uFR 41K /1 .6 WV 122N

38、 3 55 1+5V80 31 人P1.1人+9VGK圖 3.7 控制加熱電路圖（2）3.6 A/D 采集部分原理采集部分原理3.6.1 A/D 轉(zhuǎn)換器概述轉(zhuǎn)換器概述A/D 是將模擬量轉(zhuǎn)換成于其大小成正比的數(shù)字量信號的器件。模擬量可以是電壓、電流等電信號，它們只有被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所采集、分析、計(jì)算。衡量 A/D 器件性能的主要參數(shù)有：1.分辨率：即輸出量變化一個(gè)相鄰的值所對應(yīng)的輸入模擬量變化值。2.轉(zhuǎn)換精度：分為絕對精度和相對精度。前者指轉(zhuǎn)換器中任何數(shù)碼所相對應(yīng)的實(shí)際模擬電壓與其理想的電壓之差的最大值。后者指將上述最大偏差表示為滿刻度模擬電壓的百分?jǐn)?shù)，或者用二進(jìn)制分?jǐn)?shù)來表示相對應(yīng)

39、的數(shù)字量。3.轉(zhuǎn)換速率：指每秒所能完成轉(zhuǎn)換的次數(shù)。這個(gè)指標(biāo)也可表述為轉(zhuǎn)換時(shí)間，即A/D 轉(zhuǎn)換從啟動到結(jié)束所需的時(shí)間，兩者互為倒數(shù)。使用時(shí)要注意 A/D 轉(zhuǎn)換器與微型機(jī)的接口原則有以下幾點(diǎn)：（1） 數(shù)據(jù)輸出接口：芯片數(shù)據(jù)輸出接口方式取決于芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)輸出的硬件結(jié)構(gòu)。輸出要求三態(tài)。（2） ADC 芯片與微型機(jī)接口中的時(shí)序配合：時(shí)序配合主要有五點(diǎn)，而且應(yīng)該熟練會讀作為電子學(xué)語言的時(shí)序圖，這對軟件編程亦非常重要。（3） ADC 數(shù)據(jù)輸入方式：微機(jī)在 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的方式有延時(shí)等待、查詢、中斷及 DMA 方式。A/D 的種類很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理可分為逐次比較式、雙積分式、并行式、V/F

40、式等。目前常用的 A/D 轉(zhuǎn)換電路主要是逐次逼近式和雙積分式。因?yàn)橹鸫伪容^式 A/D 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，它易于獲得較高的轉(zhuǎn)換速度、高分辨率及較高的精度，也易于和微機(jī)接口。且該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)中要求精度為 0.1，采用 ADC0809 來完成 A/D 轉(zhuǎn)換部分完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。所以以下將介紹逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換原理及 ADC0809 與單片機(jī)的接口電路。3.6.2 逐次逼近式逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理逐次逼近式轉(zhuǎn)換的基本原理是用一個(gè)計(jì)量單位使連續(xù)量整量化（簡稱量化） ，即用計(jì)量單位與連續(xù)量比較，把連續(xù)量變?yōu)橛?jì)量單位的整數(shù)倍，略去小于計(jì)量單位的連續(xù)量部分。這樣所得到的整

41、數(shù)量即數(shù)字量。顯然，計(jì)量單位越小，量化誤差也越小?？梢?，逐次逼近式的轉(zhuǎn)換原理即“逐位比較” 。一個(gè) N 位的逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)如圖 3.8 所示。時(shí)序與控制邏輯電路D/A轉(zhuǎn)換器N位寄存器輸出緩沖器比較器 EOC N位數(shù)字量輸出 OE圖 3.8 逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換器原理圖它由 N 位寄存器、N 位 D/A 轉(zhuǎn)換器、比較器、邏輯控制電路、輸出緩沖等五部分組成。當(dāng)啟動信號作用后，時(shí)鐘信號先通過邏輯控制電路使 N 位寄存器的最高位DN-1為 1，以下各位為 0，這個(gè)二進(jìn)制代碼經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓 U0（此時(shí)為全量程電壓的一半）送到比較器與輸入的模擬電壓 UX比較。若 UX U0

42、，則保留這一位；若 UX U0，則 DN-1位置 0。DN-1比較完畢后，再對下一位即 DN-2位進(jìn)行比較，控制電路使寄存器 DN-2為 1，其以下各位仍為 0，然后再與上一次 DN-1結(jié)果一起經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后再次送到比較器與 UX相比較。如此一位一位的比較下去，直到最后一位 D0比較完畢為止。最后，發(fā)出 EOC 信號表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。這樣經(jīng)過 N 次比較后，N 位寄存器保留的狀態(tài)就是轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量數(shù)據(jù)。ADC0809，它是一種逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器件，這種 A/D 器件采用對半搜索法進(jìn)行逐次比較、逐次逼近的原理，完成一次轉(zhuǎn)換需要 100S，整個(gè)轉(zhuǎn)換過程是個(gè)試探過程。ADC0809 是一種

43、8 路模擬輸入，8 位二進(jìn)制數(shù)字輸出的器件，其引腳功能簡介如下：1IN0IN7：8 路模擬量輸入線，輸入量范圍 05V。2D0D7：8 位數(shù)據(jù)輸出線，TTL 電平，三態(tài)輸出。3ALE：地址鎖存允許信號輸入端。4START：啟動信號輸入端。5CLK：時(shí)鐘信號輸入端，頻率范圍為 101200KHz。6EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束為高電平。7：A、B、C：地址輸入線，經(jīng)譯碼后可選通通道 IN0IN7中的任意一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)注意這三條線與被選通通道的關(guān)系。8：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。OE9 Vcc： 電源+5V。10GND：數(shù)字地。 設(shè)計(jì)所使

44、用的實(shí)驗(yàn)板上 ADC0809 與 8031 的接口方式如圖 3.9 所示，它的地址范圍是 FEF8HFEFFH。2+P0ALE8031INT1WRP2.0RD74LS373GA1 A2A0 A0A7+5vGNDIN0 IN7 ADC0809OESTARTEOCD0D7CLKALEABCVR(+)VR(-)圖 3.9 ADC0809 與 8031 的接口電路示意圖因?yàn)闇y溫范圍為 500800，所以熱電偶、A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入、輸出入表 3.1 所示。表 3.1 溫度、電壓和數(shù)字量之間的關(guān)系溫度（）熱電偶輸出（mV）A/D 轉(zhuǎn)換器輸入（V）A/D 轉(zhuǎn)換器輸出（BCD 碼）2004006008001

45、.43.35.27.41.252.53.7551.252.473.724.973.7 顯示部分原理顯示部分原理數(shù)字化顯示是智能儀器中不可缺少的部分，它使顯示更加直觀。本設(shè)計(jì)采用七段LED 作為顯示器，它是單片機(jī)應(yīng)用最簡單，最方便的輸出設(shè)備。它有共陽，共陰兩種。有兩種顯示方式：即靜態(tài)和動態(tài)。靜態(tài)顯示占用系統(tǒng)資源較多，且硬件連接比較復(fù)雜。所以本系統(tǒng)采用動態(tài)顯示。動態(tài)顯示適合多位顯示，硬件電路大大簡化，成本降低。它將所有段選位的段選碼連接在一個(gè) I/O 口上，而共陰（共陽）極分別由相應(yīng)的 I/O 口線控制，其中一個(gè)口控制段選碼，一個(gè)口控制位選碼。因?yàn)樵谝凰查g，八位 LED 只能顯示相同的字符，所以要

46、顯示不同的字符，則必須掃描顯示。這種方式是利用人的視覺上的暫留效果，將要顯示的字符在瞬間顯示，并延時(shí)，輪流把不同的段選碼送入顯示器，與此同時(shí)，相應(yīng)的位選碼也送入顯示器則實(shí)現(xiàn)了 LED 的動態(tài)顯示。本系統(tǒng)采用硬件實(shí)驗(yàn)板，其段選和位選端口地址分別為8FFFH，9FFFH。調(diào)試中要注意段碼表的設(shè)計(jì)、查表指令的用法，延時(shí)時(shí)間要合適。3.8 鍵盤部分的應(yīng)用鍵盤部分的應(yīng)用3.8.1 鍵盤的工作原理鍵盤的工作原理鍵盤是最簡單的輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)對話。鍵盤上閉合鍵的識別是由專用硬件實(shí)現(xiàn)的，稱為編碼鍵盤，靠軟件實(shí)現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。非編碼鍵盤按照與主機(jī)連接方式的不同，分為獨(dú)立式和矩

47、陣式。前者的特點(diǎn)是一鍵一線，結(jié)構(gòu)簡單，適合于小型鍵盤；后者將檢測線分為行線與列線，每個(gè)鍵有對應(yīng)的鍵值，按鍵數(shù)目大于 8 時(shí)，大都采用矩陣式鍵盤。鍵盤的工作原理說明如下：（1） 判別鍵盤上有無閉合鍵：掃描口列線輸出全“0” ，讀行線狀態(tài)，若行線全為“1” （鍵盤上行線全為高電平） ，則鍵盤上沒有閉合鍵，若行線不全為“1” ，則有鍵處于閉合狀態(tài)。（2） 去除鍵抖動：判斷出鍵盤上有鍵閉合后，延遲一段時(shí)間再判別鍵盤狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則確實(shí)有鍵按下。（3） 判別閉合鍵鍵號：對鍵盤列線進(jìn)行掃描，掃描口列線依次只有一位保持低電平，相應(yīng)的依次讀行線的狀態(tài)，若行線全為“1” ，則列線為“0”的這一列上沒有鍵閉

48、合。閉合鍵的鍵號等于低電平的列號加上低電平的行的首鍵號。（4） 使 CPU 對鍵的一次閉合僅作一次處理：即等待閉合鍵釋放以后再作處理。該系統(tǒng)采用了實(shí)驗(yàn)中只使用了四個(gè)鍵，即增加鍵、減少鍵、清零鍵及測試鍵。所以設(shè)計(jì)時(shí)采用的是獨(dú)立式鍵盤。但在具體調(diào)試是由于有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)板，所以用的是4*4 矩陣式鍵盤。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8-Jun-2008 Sheet of File:C:PROGRAM FILESDESIGN EXPLORER 99 SEEXAMPLESMyDesign1.ddbDrawn By:C2C6C4C8C1C3

49、C5C778057905+-220V人人人人123123C2C6C4C8C1C3C5C778057905+-220V人人人人123123C2C6C4C8C1C3C5C778057905+-220V人人人人12312374LS273Q3-Q7人人 人人2人人 人人374LS244人 人 人 人人 人 人 人5V人人 2人人 33.8.2 矩陣式按鍵接口矩陣式按鍵接口在單片機(jī)系統(tǒng)中需要安排較多的按鍵時(shí)，通常把鍵排列成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。如對于 20 只按鍵接口。用獨(dú)立按鍵方式，需用 20 個(gè) I/O 端口。用矩陣式按鍵方式，用 9 個(gè) I/O 端口。圖 3.10 為采用 1 個(gè) 74L

50、S244 和一個(gè) 74LS273 組成的 20只按鍵接口電路。單片機(jī)系統(tǒng)中的非編碼式鍵盤程序主要由以下幾部分實(shí)現(xiàn)。圖 3.10 20 只矩陣形式按鍵接口電路 判別是否有鍵按下子程序該電路通過向所有行線（端口 2）發(fā)出低電平信號，如果該行線所連接的鍵沒有按下的話， 則從列線所接的端口 3 得到的是全“1”信號，如果有鍵按下的話，則得到非全“1”信號。下列程序?yàn)榕袆e是否有鍵按下子程序，A 寄存器內(nèi)容不為 0 有鍵按下。KS: MOV DPTR，#9FFFH ；判別鍵按下子程序 A 不為 0 有鍵按下 MOV A ，#00 MOVX DPTR ，A ；關(guān)顯示 MOV DPTR，#8FFFH MOV

51、A，#00H MOVX DPTR，A ；向所有行線發(fā)出低電平信號 MOV DPTR，#0BFFFH MOVX A，DPTR ；輸入列線信號 CPL A ANL A, #0FH RET 鍵的識別子程序如果有鍵按下，還需判別具體的鍵值。具體方法是采用逐行輸出低電平，輸入列線信號，判斷端口 3 是否得到全“1”信號，如果得到非全“1”信號，則表明找到鍵。采用特征碼尋找鍵值。下列程序?yàn)榕袆e鍵值子程序。位地址 00H=0，表示沒有找到鍵值，位地址 00H=1，表示找到鍵值，鍵值在 R3 寄存器中K2: MOV R3 ，#0F7H ；鍵識別子程序 MOV R4 ，#00HKEY: MOV DPTR ，#8

52、FFFH ; MOV A ，R3 ；使某行為 0 MOVX DPTR ，A MOV DPTR ，#0BFFFH MOVX A ，DPTR ；輸入列線信號 ANL A ，#0FH CJNE A ，#0FH ，KN1 ；判斷端口 3 是否得到全“1”信號 MOV A ，R3 RL A MOV R3 ，A ；掃描下一行 CJNE A ，#0FEH ，KEY CLR 00H RETKN1: XCH A ，03H ；得到非全“1”信號，則表明找到鍵 ANL A ，#0F0H ADD A ，R3 ；形成特征碼 MOV R2 ，A MOV R3 ，#0LKP: MOV DPTR ，#TG MOV A ，R3

53、 MOVC A ，A+DPTR ；取某鍵的特征碼 CJNE A ，02H ，NEXT ；與形成特征碼比較 SETB 00H ；找到鍵值，在 R3 寄存器中 MOV A ，R3 RET NEXT: INC R3 MOV A ，R3 CJNE A ，#14，LKP CLR 00H RETTG : DB 0FEH ，0FDH ，0FBH ，0F7H ；特征碼DB 0EEH ，0EDH ，0EBH ，0E7HDB 0DEH ，0DDH ，0DBH ，0D7H DB 0BEH ，0BDH ，0BBH ，0B7HDB 7EH ，7DH ， 7BH ， 77H找到閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值，再轉(zhuǎn)至相應(yīng)的鍵處理

54、程序。 可以利用鍵的散轉(zhuǎn)程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的鍵處理程序。鍵的轉(zhuǎn)移首地址在 DPTR 中。常用的程序段如下：MOV DPTR ，#TBB MOV A ，R3 ；取鍵值RL AJMP A + DPTR TBB ：AJMP KK1 AJMP KK2 AJMP KK203.8.3 鍵盤、顯示器組合接口鍵盤、顯示器組合接口1、硬件電路圖 3.11 是一個(gè)采用兩片 74LS273 和一片 74LS244 擴(kuò)展口構(gòu)成的鍵盤、顯示器組合接口電路。圖中設(shè)置了 20 個(gè)鍵。8 位 LED 顯示器采用共陰極數(shù)碼管。段選碼由端口 1 提供，位選碼由端口 2 提供。鍵盤的列輸入由端口 3 提供，行輸出端口與顯示器的位選輸入公

55、用，行輸出由 Q0-Q4 提供。顯然，因?yàn)殒I盤與顯示器公用了端口 2，比單獨(dú)接口節(jié)省了一個(gè) I/O 口。2軟件設(shè)計(jì)LED 采用動態(tài)顯示、軟件譯碼，鍵盤采用逐列掃描查詢工作方式。由于鍵盤與顯示做成一個(gè)接口電路，因此在軟件中合并考慮鍵盤查詢與動態(tài)顯示，鍵盤消抖的延時(shí)子程序可用顯示子程序替代。下列程序的顯示緩存區(qū)的內(nèi) RAM 地址為 70H77H 。MAIN:MOV 70H ，#0 ；顯示緩存區(qū)清 0 MOV 71H ，#0 圖 3.11 鍵盤、顯示器組合接口電路 MOV 72H ，#0MOV 73H ，#0 MOV 74H ，#0H 888 MOV 75H ，#2 MOV 76H ，#0 MOV

56、77H ，#0 MOV 78H ，#70H ；顯示緩存地址 MOV 79H ，#0FEH ；顯示緩存位地址 MOV 20H ，#00KK: LCALL DIR ；調(diào)用顯示子程序 LCALL KS ；調(diào)用判別是否有鍵按下子程序 JZ KK ；沒有有鍵按下轉(zhuǎn)到 KK 處 ACALL K2 ；調(diào)用鍵識別子程序 JNB 00H ，KK ；判別是否找到鍵值 MOV A ，R3 ；鍵散轉(zhuǎn)處理 RL A CLR 00H MOV DPTR，#TBB JMP A+DPTR 123456ABCD654321DCBATitleNum berRevisionSizeBDate:11-Jun-2008Sheet of

57、File:F:HOTDesign E xplorer 99 SEExam plesMyDesign2.ddbDrawn By:74LS 24474LS 273人人人人人人人人人人人人3人人人人2Q0-Q7abfcgdeDP YLEDgnabcdefgDS?3abfcgdeDP YLEDgnabcdefgDS?3abfcgdeDP YLEDgnabcdefgDS?3abfcgdeDP YLEDgnabcdefgDS?3abfcgdeDP YLEDgnabcdefgDS?3abfcgdeDP YLEDgnabcdefgDS?3Q0-Q7人人人人1人人人人74LS 273人人1人人2人人3TBB :

58、AJMP KW1 ；轉(zhuǎn)到鍵 1 處理程序 AJMP KW2 ；轉(zhuǎn)到鍵 2 處理程序 AJMP KW3 ；轉(zhuǎn)到鍵 3 處理程序 AJMP KW20 ；轉(zhuǎn)到鍵 20 處理程序 KW1 ： ；鍵 1 處理程序 AJMP KKKW2 ： ；鍵 2 處理程序 AJMP KKKW3 ： ；鍵 3 處理程序AJMP KKKW20 ： ；鍵 20 處理程序AJMP KK第四章第四章 控制軟件及流程控制軟件及流程該系統(tǒng)的整個(gè)程序分為初始化，顯示，鍵盤掃描與處理，A/D 轉(zhuǎn)換以及控制程序。4.1 鍵盤、顯示及鍵盤、顯示及 A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)上電復(fù)位后，程序從 0000H 開始執(zhí)行，首先進(jìn)入系統(tǒng)初始化，即設(shè)置

59、堆棧指針，初始化 RAM 單元和通道地址等。在鍵掃描與處理子程序中，程序首先判斷是否有鍵閉合，若有立即計(jì)算鍵號，并按鍵號轉(zhuǎn)入執(zhí)行的相應(yīng)鍵處理程序。鍵處理程序完成啟動測量和參數(shù)設(shè)置等功能。鍵掃描程序框圖如圖 4.1 所示，顯示子程序如圖 4.2 所示。開始有鍵閉合否調(diào)用顯示子程序延時(shí)二次調(diào)用顯示子程序延時(shí)有鍵閉合否判斷閉合鍵鍵號閉合鍵釋放否輸入鍵號A返回開始顯示緩沖器指針置初值30HR0掃描模式置初值FEHR1R19FFFH取顯示數(shù)據(jù)查表延遲1ms顯示緩沖器指針R0加1（R0）=38HR1左移一位開始YNYNNY圖 4.1 鍵掃描程序流程圖 圖 4.2 顯示子程序流程圖A/D 轉(zhuǎn)換子程序采用的是

60、延時(shí)的方式。因?yàn)檫@種方式可靠性高且不占用查詢端口。在應(yīng)用這種方式時(shí)，為了保險(xiǎn)起見，通常延時(shí)時(shí)間應(yīng)略大于 A/D 轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，例如，當(dāng)時(shí)中頻率取 640KHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換一次約需 100us 時(shí)間，此時(shí)延時(shí)時(shí)間應(yīng)取約120us。因?yàn)樵摐囟葯z測的測量范圍為 500800，且鉑銠鉑熱電偶 mV 信號和溫度之間呈非線性關(guān)系，因此在標(biāo)度變換時(shí)必須考慮采樣數(shù)據(jù)的線性化處理。該系統(tǒng)的線性化采用折線近似的方法，把熱電偶 0800范圍內(nèi)的熱電特性分成 5 段折線進(jìn)行處理，這 5 段分別為 0200，200350，350500，500650，650800。處理后的最大誤差在系統(tǒng)設(shè)計(jì)精度范圍內(nèi)。標(biāo)度變換公式為m