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单片机多通道温度采集测控系统

2008-07-29  清凉茶

单片机多通道温度采集测控系统

摘要3
Abstract4
第一章前言5
第二章 单片机多通道温度采集测控系统分析与设计6
2.1 总体分析6
2.2 AT89C51单片机的性能及应用6
2.3 控制框图的设计系统7
第三章 单片机多通道温度采集测控系统分析与设计的硬件9
3.1 输入电路的设计9
3.1.1 集成温度传感器AD590的简单介绍9
3.1.2 放大电路的设计10
3.2 单通道,循环检测工作方式选择电路的设计12
3.3  A/D0809与AT89C51接口电路的设计13
3.4 输出电路设计15
3.4.1 四位LED数码管驱动电路的设计15
3.4.2 超温报警电路的设计17
3.4.3 温度控制电路的设计17
3.6 电路板的制作与调试19
3.6.1电路原理图的绘制过程19
3.6.2  PCB板的制作21
3.6.3 电路的焊接24
第四章 单片机多通道温度采集测控系统的软件25
4.1 主程序的逐步25
4.1.1 初始化和工作方式选择程序的设计25
4.1.2 显示程序的设计27
4.1.3 二进制温度值转化成BCD码温度显示值的程序设计28
4.1.4 延时子程序的设计30
4.1.5 数模转换测量子程序的设计30
4.1.6 按键检测子程序的设计32
4.1.7 超温报警程序及继电器控制程序的设计33
4.2  CPU抗干扰技术的程序设计34
4.2.1数字滤波35
4.2.2 指令冗余和“看门狗”技术35
4.2.3 提高RAM 资料可靠性35
4.2.4 总 结35
4.3 程序的汇编与调试35
第五章 结束语39
5.1 本次设计心得体会39
5.2 总结40
5.3 谢词43
参考文献、资料:44
附录一 图和表45
附录二 外文资料翻译47
 
 
摘要
温度测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的温度测控系统以其体积小,可靠性高而被广泛采用。本文对该测控系统进行了分析设计。
    首先,本文针对系统所使用的单片机的性能和发展情况做了简单介绍;对系统使用的模/数转换芯片ADC0809做了性能方面的简单说明;同时对测量温度在-55~150之间的集成型恒流测温元件AD590做了介绍。
     其次,本文重点对测控硬件、软件的组成进行了分项、模块化逐步分析设计。对各部分的电路一一进行了介绍,最终实现了该系统的硬件电路。绘制了电路原理图, 绘制了印制电路板图,并将制成的线路板焊接上了元件,完成了硬件调试。根据硬件的设计和测控系统所要实现的功能,本设计对软件也进行了一一设计,并经过反 复的模拟运行、调试,修改简化了软件系统,最后形成了一套完整的程序系统。
   关键词: 单片机、ADC0809、AD590、软件系统、硬件系统

第一章前言
温度测量在工业,农业,国防等行业有着广泛的应用,而且随着科学技术的发展对温度测量的精度要求愈来愈高。由于AT89C51单片机的设计时间有限其精度不是很高,它的测温范围在0~100℃之间,可以直接应用在对温度精度要求不高的各种现场。
     单片机多通道温度采集测控系统采用集成温度传感器满足温度测量,并将温度信号转换成电流,转换为电压信号,通过放大电路最终交由模/数转换芯片转换成数字 信号经单片机处理并经输出驱动电路显示于共阳极数码管。该测量仪可实现多点(8点)不同区域测量,单通道,循环测量。还具有超温报警和自动控制功能,当温 度超过某一设定值时,系统控制继电器来关闭加温设备。
    除此之外,考虑到测控会用于工业生产当中,可靠性要求比较重要,并要具有抗干扰能力和避免、消除干扰的能力,以保证系统平稳工作。
    由以上大致分析,整个系统控制将由AT89C51单片机为核心构成。选用ADC0809作为模/数转换芯片,各个检测信号、控制信号、显示信号可由单片机的I/O口进行,并由程序保证系统抗干扰的能力。
   设计任务为:用单片机设计一个测温范围在0~100的多通道温度测量仪。设计要求:完成该系统的软硬件设计,学习掌握单片机采集测控系统的设计方法,提高学习新知识、新技能的能力,培养独立设计的能力。 





第二章 单片机多通道温度采集测控系统分析与设计
2.1 总体分析
     由于AT89C51单片机的设计时间有限其精度不是很高,它的测温范围在0~100℃之间,可以直接应用在对温度精度要求不高的各种现场。
     单片机多通道温度采集测控系统采用集成温度传感器满足温度测量,并将温度信号转换成电流,转换为电压信号,通过放大电路最终交由模/数转换芯片转换成数字 信号经单片机处理并经输出驱动电路显示于共阳极数码管。该测量仪可实现多点(8点)不同区域测量,单通道,循环测量。还具有超温报警和自动控制功能,当温 度超过某一设定值时,系统控制继电器来关闭加温设备。
    除此之外,考虑到测控会用于工业生产当中,可靠性要求比较重要,并要具有抗干扰能力和避免、消除干扰的能力,以保证系统平稳工作。
    由以上大致分析,整个系统控制将由AT89C51单片机为核心构成。选用ADC0809作为模/数转换芯片,各个检测信号、控制信号、显示信号可由单片机的I/O口进行,并由程序保证系统抗干扰的能力。
2.2 AT89C51单片机的性能及应用
     单片机是早期Single Chip Microcomputer的直译,它反映了早期单片机的形态和本质。然后,按照面向对象,突出控制功能,在片内集 成了许多外围电路及外设接口,突破了传统意义上的计算机结构,发展成microcontroller的体系结构,目前国外已普遍称之为微控制器MCU (Microcontroller Unit)。鉴于它完全作嵌入应用,故又称为嵌入式微控制器(Embedded Microcontrolle)。
    大多数单片机采用哈佛(Harvard)结构体系,即数据存储空间与程序存储空间相互独立的结构体系。它不同于一般通用计算机系统结构,即程序和数据共用一个空间的冯•诺伊曼(Von Neumann)结构。
     AT89C51 单片机温度测控仪采用Atmel公司的AT89C51单片机,采用双列直插封装(DIP),有40个引脚。该单片机采用Atmel公司的高密度非易失性存 储技术制造,与美国Intel公司生产的MCS—51系列单片机的指令和引脚设置兼容。其主要特征如下:
○18位CPU
○2内置4K字节可重复编程Flash,可重复擦写1000次
○3完全定态操作:0Hz~24Hz,可输出时钟信号
○4128B的片内数据存储器
○532根可编程I/O线
○62个16位定时/计数器
○7中断系统有6个中断源,可编为两个优先级
○8一个全双工可编程串行通道
○9具有两种节能模式:闲置模式和掉电模式
     值得注意的是,P0、P1、P2、P3口作为普通I/O口使用时都是准双向口结构,其输入操作和输出操作本质不同,输入操作是读引脚状态,输出是对锁存器 的写入操作。当内部总线给口锁存器置0或1时,锁存器中的0、1状态立即反映到引脚上。但在输入操作时,如果锁存器状态为0引脚被钳位0状态,导致无法读 出引脚的高电平输入。因此,准双向口作为输入口时,应先使锁存器置1(称之为置输入方式)。然后,再读引脚,例如:要将P1口的状态读入到累加器A中,应 执行以下两条指令: 
MOV P1,#0FFH ;P1口置入方式
MOV A, P1 ;读P1口引脚状态到A
    另外,I/O口的端口自动识别功能,保证了无论是P1口(低8位地址)P2口(高8位地址)的总线复用,还是P3口的功能复用,内部资源自动选择而不需要用指令进行状态选择。
    近年来,随着计算机技术的发展,单片机的功能越来越强大。由于单片机的寿命长、速度快、低功耗、低噪声、可靠性高的特点及16位、32位单片机的出现,在工业领域仍具有很大的发展潜力。
2.3 控制框图的设计系统
主 要包括对A/D0809的数据采集,检测单通道、循环检测工作方式,温度的显示等,这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。此外还有复位电路,晶 振电路,启动电路等。故现场输入硬件有通道选择键、温度设置键、自动方式键、A/D转换芯片。执行机构有4位数码管、继电器等。系统框图如图2.1:




2.1 控制框图





第三章 单片机多通道温度采集测控系统分析与设计的硬件
在硬件的设计前期,根据框图对电路中可能出现的电路,进行了模拟实验,并根据实验结果对后期的硬件设计进行了合理化的修改完善。在第二章中已分析了系统并绘制了框图,下面将根据框图分别设计各部分电路。
3.1 输入电路的设计
温 度信号的采集电路。放大电路输入口连接温度传感器AD590的两个引脚。AD590是一种具有良好温度特性的电压输入/电流输出型温度传感器。可以在- 55℃~150℃温度范围内正常工作。当输入从+4V~+30V的宽范围电压时,将按1μA/℃的比例输出反映当前温度的电流信号。如当感应温度为0℃ 时,输出的电流为273μA。本设计中给AD590提供了 12V的电压,以保证其能正常工作,温度监控范围可在0℃~100℃范围内由控制部分自定义。
3.1.1 集成温度传感器AD590的简单介绍
集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路,它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测:  
式中,K—波尔兹常数;q—电子电荷绝对值。
集 成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点,得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型 的灵敏度一般为10mV/K,温度0℃时输出为0,温度25℃时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下:
1、流过器件的电流(mA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数,即:
 mA/K
式中:  —流过器件(AD590)的电流,单位为mA;
T—热力学温度,单位为K。
2、AD590的测温范围为-55℃~+150℃。
3、AD590的电源电压范围为4V~30V。电源电压可在4V~6V范围变化,电流  变化1mA,相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会被损坏。
4、输出电阻为710MW。
5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档,其中M档精度最高,在-55℃~+150℃范围内,非线性误差为±0.3℃
AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路,广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好,常用于测温和热电偶的冷端补偿。
图3.1 AD590的封装形式与基本应用电路
3.1.2 放大电路的设计

在 许多需要A/D转换和数字采集的单片机系统中,很多情况下,传感器输出的模拟信号都很微弱,必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大,才能满足 A/D转换器对输入信号电平的要求,这种情况下,就必须选择一种符合要求的放大器。仪表器的选型很多,在这里介绍一种用途非常广泛的仪表放大器,其实就是 典型的差动放大器。它只需三个廉价的普通运算放大器和几只电阻器,即可构成性能优越的仪表用放大器。广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量、医疗器 械及其它数字采集的系统中。
电路图参见图3. 2。电路原理并不复杂。要使电路满足平衡,则R1=R2、R3=R4、R5=R6,因为每个运放的 特性不可能完全一致,在A和A2的Pin1、Pin8增设了调零电位器VR1和VR2,这在实际的应用中是非常有用的。假设A1、A2的失配、失调电压和 电流均为零的情况下,其差模电压增益为: 整个电路采用正负两组电源供电,这样可对正或负输入电压进行放大。电源电压一般可取±5—±15V,但对其稳定 度有一定的要求。图1中的电容C用于除抖动和抗干扰,其取值应以实际的用途,根据放大的信号特性决定。
    可选用的运算放大器相当多,如OP-07,OP-725,如果要求不高,甚至可选价廉的uA741等通用运算放大器。
本设计的放大电路采用高精度集成运放OP-07做放大元件,OP-07为一种具有低失调电压、低失调电流和低温漂的超低失调运算放大器,其广泛地应用于稳定积分、精密加法、比较、阖值电压检测、微弱信号精确放大等场合,是一种通用性极强的运算放大器。
OP-07的电源电压范围 3~ 18V,输入电压范围为0~ 14V,其引线图如图3. 2。

              
3.3 OP-07管脚图
3.2 单通道,循环检测工作方式选择电路的设计 
通 道选择工作方式由独立式按键实现。独立式按键就是各按键相互独立,每个按键各接一根输入线,一根输入线上的按键工作状不会影响其它输入线上的工作状态。因 此,通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个健被按下了。独立式按键电路配置灵活,软件结构简单。但每个按键需占用一根输入口线,在按键数量多时,输 入口浪费大,电路结构显得很繁杂,故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的合。用查询方式的独立式按键工作,按键直接与AT89C51的I/O口线相 接,通过读I/O口,判定各I/O口线的电平状态,即可识别按下的按键。
 独立式按键电路中,各按键开关均采用了上拉电阻,这是为了保证在按键断开时,各I/O口线有确定的高电平,当然如输入口线内部已有上拉电阻,则外电路的上拉电阻可省去。
对独立按键盘进行编程,采用软件消抖的方法,以查询工作方式检测各按键的状态。当有且仅有一键按下时才予以识别,如有两个或多个键同时按下将不予以处理。通道选择由按键选择,由P3.5、P3.6扫描实现
3.3  A/D0809与AT89C51接口电路的设计 
ADC0809 是美国国家半导体公司(National Semiconduct Corporation)产品。是逐次逼近型芯片,片内带有锁存功能的8路模拟多路开 关,可对8路0~~5V的输入模拟电压信号分时进行转换,片内具有多路开关的地址译码和锁存电路、比较器、256R电阻T型网络、树状电子开关、逐次逼近 寄存器SAR,控制与时序电路等。输出具有TTL三态锁存缓冲器,可直接连到单片机数据总线。ADC0809的分辨率为8位,单一5V供电,功耗为 15mW,图3.4  ADC0809管脚图
不必进行零点和满刻度调整,外部时钟频率范围为10KHz~~1280KHz, ADC0809和
AT89C51的硬件接口有三种方式:查询方式,中断方式,等待延时方式。此测量仪采用中断方式。虽然ADC0809走过了自己的辉煌时期,已经不是目前功能最好的模数转换器件,但是他的廉价和品质在许多领域被广泛使用。
A∕D转换器ADC0809与单片机的连接如图3.5所示。ADC0809的8个模拟量输入都用了,分别连接温度传感器的测量和放大电路的输出。ADC0809的时钟由AT89C51的ALE图3.5  ADC0809与AT89C51的接口线路
信 号提供,根据ACD0809对工作时钟的要求和控制器对漏电和短路信号的反应速度的要求,ADC0809时钟频率通过4024分频器分频,这样,若A∕D 转换的时间为0.1ms,则控制器循环采样完8个仿真输入信号需要0.8ms时间。这样的采样速度足够满足漏电和短路的保护要求。
3.4 输出电路设计
3.4.1 四位LED数码管驱动电路的设计
在 单片机系统中,常用的显示器有:发光二极管显示器,简称LED(LightEmittingDiode),液晶显示器,简称LCD (LiquidCrystalDisplay);荧光管显示器。近年来也开始使用简易的CRT接口,显示一些汉字及图形。前三种显示器都有两种显示结构; 段显示(7段,“米”字型等)和点阵显示(5X?,5X8,8X8点阵等)。而发光二极管显示又分为固定段显示和可以拼装的大型字段显示,此外还有共阳极 和共阴极之分等。
   三种显示器中,以荧光管显示器亮度最高,发光二极管次之,而液晶显示器最弱,为被动显示器,必须有外光源。
   LED 显示块是由发光二极管显示字段组成的显示器,有8字段和“米”字段之分。显示块都有dp显示段,用于显示小数点。7段LED的字型码,由于只有7个段发光 二极管,所以字型码为一个字节。“米”字段LED的字型码由于有15个段发光二极管,所以字型码为两个字节。这种显示块有共阳极和共阴极两种。共阴极 LED显示块的发光二极管的阴极连接在一起,通常此公共阴极接地,当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮,相应的段被显示。同样,共阳板 LED显示块的发光二极管的阳极连接在一起,通常此公共阳极接正电压。
由N片LED显示块可拼接成N位LED显示器。本设计是4位LED显示器的结构,原理图如3.2.1所示:
    N位LED显示器有N根位选线和8XN(或16XN)根段选线。根据显示方式的不同,位选线和段选线的连接方法也各不相同。段选线控制显示字符的字型,而位选线则控制显示位的亮、暗;
    
图3.6  4位显示器的构成

LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式,一是LED静态显示方式、二是动态显示。    ‘
LED 显示器工作于静态显示方式时,各位的共阴极(或共阳极)连接在一起并接地(或+5v),每位的段选线(a~dp)分别与一8位的锁存输出相连。之所以称为 静态显示,是由于显示器中的各位相互独立,而且各位的显示字符一经确定,相应锁存器的输出将维持不变,直到显示另一个字符为止。也正因为如此,静态显示器 的亮度都较高。本设计用的是阳极驱动。
图3.5所示为一个四位动态态LED显示器电路。该电路各位可独立显示,只要在该位的段选线上保持段选码电 平,该位就能保持相应的显示字符。由于各位分别由一个8位输出口控制段选码,故在同一时间里,每一位显示的字符可以各不相同。这种显示方式接口,编程容 易,管理也简单,付出的代价是占用口线资源较多。如图3.5电路所示,若用I/O口线接口,则要占用4个8位I/O口,若用锁存器(如74LS244)接 口,则要用1片74LS244芯片。而如果用“米”字段的LED显示器,则静态显示方式需要更多的硬件资源。如果显示器位数增多,则静态显示方式更是无法 适应。因此在显示位数较多的情况下,一般都采用动态显示方式。
3.4.2 超温报警电路的设计 
声音是由震动所产生的, 一定频率的震动就产生了一定频率的声音。这个实验是喇叭里发出滴答一长一短的报警声音,送出的端口是p2.7输出1khz,2khz变频信号报警,每一秒交换一次。
接线方法: 用一根1PIN数据线一端插入CPU部分JP53(P2口)的P2.7另外一端插入小喇叭部分的输入端JP16。如图3.6。
3.7超温报警电路的实现
3.4.3 温度控制电路的设计 
利用P2.6输出高低,控制继电器的开合,实现对外部装置的控制。
现代自动控制设备中,都存在一个电子电路与电气电路的互相连接问题,一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件(电动机,电磁铁,电灯等),另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离,以保护电子电路和人身的安全。电子继电器便能完成这一桥梁作用。
    继电器电路中一般都要在继电器的线圈两头加一个二极管以吸收继电器线圈断电时产生的反电势,防止干扰。本电路的控制端为JD,当JD为高电平时,继电器不工作,当JD为低电平时,继电器工作,常开触点吸合。执行时,对应的LED将随继电器的开关而亮灭。


 3.8 继电器控制电路

3.5 电源的设计实现
电源要对单片机和各种芯片提供5V,要对运放及传感器提供正负12V。电源通过对220V的交流电源降压,出12V交流;再通过全波整流,输出12V直流。
如图3.9:

3.9 电源电路图
3.6 电路板的制作与调试
    PCB 板的制作在proter 99 se中进行,Protel 99SE采用数据库的管理方式。Protel 99SE软件沿袭了Protel以前版本方便易 学的特点,内部界面与Protel 99大体相同,新增加了一些功能模块,功能更加强大。新增的层堆栈管理功能,可以设计32个信号层,16个地电层, 16个机械层。新增的3D功能让您在加工印制版之前可以看到板的三维效果。增强的打印功能,使您可以轻松修改打印设置控制打印结果。 Protel 99SE容易使用的特性还体现在“这是什么”帮助,按下右上角的小问号,然后输入你所要的信息,可以很快地看到特性的功能,然后用到设计 中,按下状态栏末端的按钮,使用自然语言帮助顾问。
3.6.1电路原理图的绘制过程 
    在PCB板制作之前,先进行了原理图的绘制。
1新建设计数据库文件
双击Protel 99SE 图标,点击File(文件)中new项,新建设计数据库。
新 建设计文件,有两种方式:一种为MS Access Database方式,全部文件存储在单一的数据库中,同原来的99文件格式。另一种为 Windows File System方式,全部文件被直接保存在对话框底部指定的磁盘驱动器中的文件夹中,在资源管理器中可以直接看到所建立的原理图 或PCB文件。
在Browse选项中选取需要存储的文件夹,然后点击OK即可建立自己的设计数据库。然后新建文档,给文档取与设计相同的文件名。双击打开,这样就可以开始工作了。
2 原理图图纸设计
打开“设计”  “选项”   “图纸选项”就可以设定图纸了,由于本设计原理图不是太大,所以选用A4纸,便于安放器件,所以抓取和可视都选用“5”。图纸放大就可以进行下一步的器件安放了。
3 器件的安放
器件的安放先要添加库,库文件在系统盘下,在99 se下的lib文件夹下。具体路径为“设计”    “添加/删除库”     然后对话筐打开就可以直接添加了。
库添加完后,就寻找器件,找到后单击,然后“放置”,在器件浮动的状态可以对器件进行旋转,“空格”顺时针旋转90度,“x”左右翻转180度,“y”上下翻转180度。然后根据电路需求进行安放。由于电子产品的日新月异,不是每个都也有图库了,所以有的需要自己建。
当器件按需要安放完后就开始连线了。
3 原理图连线设计
确 定起始点和终止点,Protel99 SE就会自动地在原理图上连线,从菜单上选择“Place/Wire”后,按空格键切换自动连线方式。观察状态栏就 可以看出“Auto Wire”Protel99 SE 自动连线、任意角度、45连线、90连线,使 得设计者在设计时更加轻松自如。只要简单地定义AutoWire方式。自动连线可以从原理图的任何一点进行,不一定要从管脚到管脚。
4、同步设计
在Protel99SE中使得原理图与PCB同步是容易的。Protel99SE包含一个强大的设计同步工具,使得非常容易地在原理图和PCB之间转移设计信息。
同步设计是更新目标文件的过程,它基于参考文件中上一次的设计信息。当你执行同步时,通过以下选择告诉它要转换的方向:
从原理图到PCB的更新
从PCB到原理图的更新
同步设计执行设计信息的初始化转移,还有正向和反向标注处理、替换创建的网络表—加载网络表顺序、反向标注—在PCB设计中习惯使用的重标注顺序。
5、在原理图上标注汉字或使用国标标题栏
在原理图上放汉字,可以直接点击“Place”选乡下的“Annotation”放置汉字。
如果想要使用国标图纸做标题栏,选择“Design”下的“Template”里的“Set Template File”,找到国标标题栏所在的目录,打开图纸的标题栏将被切换为国标形式。
3.6.2  PCB板的制作
1、将原理图中的选择传递到PCB中
在原理图中选择一组器件,点击\\Tool\Select pcb components选项,PCB中相同的元件也将被选中。
2、 生成网络表
当设计好原理图,在进行了ERC电气规则检查正确无误后,就要生成网络表,为PCB布线做准备。网表生成非常容易,只要在“Design”下选取“Create Netlist”对话框,设置为那种格式的网络表。网表生成后,就可以进行PCB设计了。

3、板框导航
当 设计了原理图,生成了网表,下一步就要进行PCB设计。首先要画一个边框,可以借助板框导航,来画边框。在“File”下选择“New”中的 “Wizards”,在选取“Printed Circuit Board Wizard”,点击“OK”即可,按照显示对话框的每一步提示,完成板框设 计。
4、 建立PCB文件
要进行PCB设计,必须有原理图,根据原理图才能画出PCB图。按照上述板框导航生成一张 “IBM XT bus format”形式的印制板边框。选择PCB设计窗口下的“Design”中的“Add/Remove Library”,在对 话框上选择“4 Port Serial Interface.ddb”,在“\Design Explorer 99SE\Examples”文件夹中 选取,点取“Add”,然后“OK”关闭对话框。在左侧的导航树上,打开“4 Port Serial Interface.prj”原理图文件,选择 “Design”下的“Update PCB”,点取“Apply”,“Update Design”对话框被打开,点取“Execute”选项。对话框 “Confirm Component Associations”对话框将被打开,网络连接表列出,选择应用“Apply”更新PCB文件,由于 Protel99SE采用同步设计,因此,不用生成网表也可以直接到PCB设计。这时,一个新的带有网络表的PCB文件将生成。
5、布局设计
布 线的关键是布局,多数设计者采用手动布局的形式。“Room”定义规则,可以将指定元件放到指定区域。Protel99 SE在布局方面新增加了一些技 巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件,然后旋转、展开和整理成组,就可以移动倒板上所需位置上 了。当简易的布局完成后,使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。
6、 布线设置
在布线之前先要设置布线方式和布线规则。 Protel99 SE有三种布线方式:忽略障碍布线(Ignore obstacle),避免障碍布线(Avoid obstacle),推挤布线 (Push obstacle)。可以根据需要选用不同的布线方式,在“Tools”工具菜单下选择“Preferences”优选项中选择不同的布线方 式。也可以使用“SHIFT+R”快捷键在三种方式之间切换。
接着选择布线规则,在“Design”下选择“Rules”对话框,选择不同网络布线的线宽,布线方式,布线的层数,安全间距,过孔大小等。
有 了布线规则,就可进行自动布线或手动布线了。如果采用自动布线,选择“Auto Route”菜单,Protel 99SE支持多种布线方式,可以对全板 自动布线,也可以对某个网络、某个元件布线,也可手动布线。手动布线可以直接点击鼠标右键下拉菜单“Place track”,按鼠标左键一下确定布线的 开始点,按“BackSpace”取消刚才画的走线,双击鼠标左键确定这条走线,按“ESC”退出布线状态。用“Shift”加空格键可以切换布线形式, “45°”“90°”弧形布线等方式之间切换。Protel99 SE提供了很好的在线检查工具“Online DRC”随时检查布线错误(在工具菜单的 优选项下面)。如果修改一条导线,只需重画一条线,确定后,原来的导线就会自动被删除。
7 电气规则检查
当一块线路板已经设计好,要检查布线是否有错误,Protel99 SE提供了很好的检查工具“DRC” 自动规则检查。只要运行“Tools”下的“Design Rlue Check”,计算机会自动将检查结果列出来。
8 可以在PCB中修改元件封装。
    操作步骤:
  ①增加焊盘,将焊盘设置为被选中状态;
 ②将需要增加的元件恢复原始图素;
 ③选\Tools\Covert\Add Selected Prmitives to Component;
 ④提问要增加焊盘的元件,确认即可。
9 建立新的PCB器件封装
由于硬件厂家发展速度非常快,器件的不断更新,经常需要从库里增加器件封装,或增加封装库。Protel99 SE提供了很好的导航器,帮助完成器件的添加。根据文件产生PCB封装库
打 开“LCD Controller.ddb”设计数据库,选中“LCD Controller.pcb”并打开。在“Tools”下选择 “Make Libray”,建立一个新库文件“LCD controller.lib”,所有PCB中的器件封装被自动抽取出来,保存在库文件中。在这 个新库文件中建立器件封装,点击左侧导航树上的“Browse PCBlib”,可以浏览这个库里现有的元件,创建一个新的元件选择“Tools”下的 “New Component”,弹出一个器件封装模板,按照提示,生成需要的器件封装。
10 打印预览
在Protel 99SE中可以观看打印效果,通过\\File\Print/Preview控制打印参数,修改打印结果。可以在打印预览中任意添加层或删除层。
这样,一张完整的pcb图就可以打印出来了。
3.6.3 电路的焊接
当电路板腐蚀出来后,先检查,然后打磨,再搽上松香水。就可以开始按原理图焊接了。焊接时要注意虚焊和短路情况出现。
焊接是要先焊单片机的主电路,以便于对各部分电路的测试。当焊完一部分子电路后,要先输入子程序进行检测,看是否有输入或输出。焊完后,就可以进行电路总体性能测试了。
在测试之前,一定要先对电路检测,看是否有短路情况出现,以免芯片损坏。电源输入电压也是关键因素,在供电之前先量量。
这样,完整的电路就出来了。
第四章 单片机多通道温度采集测控系统的软件
4.1 主程序的逐步 






图4.1 主程序框图
4.1.1 初始化和工作方式选择程序的设计 
系统上电时,初始化程序将70h~77h内存单元清零,P2口置0。
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0003H
RETI
ORG000BH
RETI
ORG0013H
RETI
ORG001BH
RETI
ORG0023H
RETI
ORG002BH
RETI
CLERMEMICLRA
MOVP2,A
MOVR0,#7OH
MOVR2,#0DH
LOOPMEM:MOV@R0,A
INCR0
DJNZR2,LOOPMEM
MOV20H,#00H
MOVA,#0FFH
MOVP0,A
MOVP1,A
MOVP2,A
RET
START:LCALLCLEARMEMIO;初始化
LCALLTEST;测量一次
LCALLDISPLAY;显示数据一次
AJMPMAIN
NOP                              ;PC值出错处理
NOP
NOP
LJMPSTART
4.1.2 显示程序的设计 
  显示子程序采用动态扫描法实现四位共阳极数码管的数值显示,测量所得的A/D转换数据放在70h~77h内存单元中,测量数据在显示时转换为温度值十进制 BCD码放在78h~7bh内存单元中,其中7bh存放通道标志数。寄存器R3用作八路循环控制,R0用作显示数据地址指针。
DISPLAY:JB00H,DISP11;标志位为1,则转单路显示控制程序
MOVR3,#08H;8路信号循环显示控制子程序
MOVR0,#70H;显示数据初值70H~77H
MOV7BH,#00H;显示通道数初始值
DISLOOP1:LCALLYNCD;显示数据转为三位BCD码存入7AH,79H,78H
MOVR2,#0FFH;每路显示时间控制在4ms*255,约1s
DISLOOP2:LCALLDISP;调四位显示程序
LCALLKEYWORK1;按键检测
DJNZR2,DISLOOP2
INCR0;显示下一路
INC7BH;通道数据加1
DJNZR3,DISLOOP1
RET
DISP11:MOVA,7BH;单路显示控制子程序
SUBBA,#01H
MOV7BH,A
ADDA,#70H
MOVR0,A
DISLOOP11:LCALLTUNBCD;显示数据转为三位BCD码存入7AH,79H,78H
MOVR2,#0FFH;每路显示时间控制在4ms*25
DISLOOP22:LCALLDISP;调四位显示程序
LCALLKEYWORK2;按键检测
DJNZR2,DISLOOP22
INC7BH;通道显示数据加1
RET
4.1.3 二进制温度值转化成BCD码温度显示值的程序设计
TUNBCD:MOVA,@R0;255/51=5.00V运算
MOVB,#51
DIVAB
MOV7AH,A;个位数放入7AH
MOVA,B;余数大于19H,F0为1,乘法溢出,结果加5
CLRF0
SUBBA,#1AH
MOVF0,C
MOVA,#10
MULAB
MOVB,#51
DIVAB
JBF0,LOOP2
ADDA,#5
LOOP2:MOV79H,A;小数后第1为放入79H
MOVA,B
CLRF0
SUBBA,#1AH
MOVF0,C
MOVA,#10
MULAB
MOVB,#51
DIVAB
JBF0,LOOP3
ADDA,#5
LOOP3:MOV78H,A;小数后第2位放入78H
RET
DISP:MOVR1,#78H;共阳极显示子程序,显示内容只78H~7BH
MOVR5,#0FFH;数据在P1口输出
PLAY:MOVP1,#0FFH
MOVA,R5
ANLP3,A
MOVA,@R1
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
JBP3.2,PLAY1;小数点处理
CLRP1.7;小数点显示
PLAY1:LCALLDL1MS
INC R1
MOVA,P3
JNBACC.3,ENDOUT
RLA
MOVR5,A
MOVP3,#0FFH
AJMPPLAY
ENDOUT:MOVP3,#0FFH
MOVP1,#0FFH
RET
TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH
4.1.4 延时子程序的设计
DL10MS:MOVR6,#0D0H
DL1:MOVR7,#19H
DL2:DJNZR7,DL2
DJNZR6,DL1
RET
DL1MS:MOVR4,#0FFH
LOOP11:DJNZR4,LOOP11
MOVR4,#0FFH
LOOP22:DJNZR4,LOOP22
RET
4.1.5 数模转换测量子程序的设计 
TEST:CLRA;数模转换子程序
MOVP2,A;转换值放入首值
MOVR0,#70H          ;转换8次控制
MOVR7,#08H;启动测试
LCALLTESTART;等A/D转化结束信号
WAIT:JBP3.7,MOVD
AJMPWAIT
TESTART:SETBP2.3;测试启动
NOP
NOP
NOP
CLRP2.3
SETBP2.4
NOP
NOP
CLRP2.4
NOP
NOP
NOP
NOP
RET
MOVD:SETBP2.5;取A/D转换数据
MOVA,P0
MOV@R0,A
CLRP2.5
INCR0
MOVA,P2`;通道地址加1
INCA
MOVP2,A
CJNEA,#08H,TESTEND;等八路A/D转换结束
TESTEND:JCTESTCON
CLRA;结束恢复窗口
MOVA,0FFH
MOVP0,A
MOVP1,A
MOVP3,A
RET
TESTCON:LCALLTESTART
LJMPWAIT
4.1.6 按键检测子程序的设计
KEYWORK1:JNBP3.5,KEY1
KEYOUT:RET
KEY1:LCALLDISP
JBP3.5,KEYOUT
WAIT11:JNBP3.5,WAIT12
CPL00H
MOVR2,#01H
MOVR3,#01H
RET
WAIT12:LCALLDISP
AJMPWAIT11
KEYWORK2:JNBP3.5,KEY1
JNBP3.6,KEY2
RET
KEY2:LCALLDISP
JBP3.6,KEYOUT
WAIT22:JNBP3.6,WAIT21
INC7BH
MOVA,7BH
CJNEA,#08H,KEYOUT11
KEYOUT11:JCKEYOUT1
MOV7BH,#00H
KEYOUT1:RET
WAIT21:LCALLDISP
AJMPWAIT22
END
4.1.7 超温报警程序及继电器控制程序的设计 
超温报警程序:
DIV:   MOV R2,#08H;1kz持续时间 
DIV1:MOV R3,#0FAH 
DIV2:CPL P3.3;输出1khz方波 
   LCALL D5ms;调用延时程序1 
    DJNZR3,DLV2;持续1秒 
    DJNZ R2,DIV1 
    MOV R2,#10H;2khz持续时间 
DIV3:MOV R3,#0FAH 
DI4:CPL P3.3;输出2khz方波 
   LCALL D25ms;调用延时程序2 
   DJNZ R3,DIV4
   DJNZ R2,DIV3 
    SIMP DIV;反复循环 
D5MS:MOV R7,#0FFH;延时子程序1 
LOOP:NOP 
    NOP 
    DJNZ R7,LOOP 
    RET 
D25MS:MOVR6,#0FFH;延时子程序2 
LIN:DJNZ R6,LIN 
RET
继电器控制程序:
START1:MOV     SP,#60H
JD:     CPL     P2.6           ;P2.6取反
        LCALL   DELAY           ;延时
       NOP
        SJMP    JD
DELAY:  MOV     R0,#0AH                        ;延时子程序(1秒)
DELAY33: MOV     R1,#00H
DELAY44: MOV     R2,#0B2H
        DJNZ    R2,$
        DJNZ    R1,DELAY44
        DJNZ    R0,DELAY33
LJMP START1
       RET
4.2  CPU抗干扰技术的程序设计 
  尽管采取了硬件抗干扰措施, 但由于干扰信号产生的原因很复杂, 且有很大的随机性,因此在采取硬件抗干扰措施的基础上, 采取软件抗干扰措施加以补充。 常见的软件抗干扰技术有: 数字滤波、指令冗余和“看门狗”技术、系统运行状态监视和提高开关量输入、输出干扰。系统常见的出错现象: 死机、被控对象误 操作和定时不准, 他们主要由于内部程序指针错乱使程序进入“死循环”和RAM 资料被冲乱或改变导致的。
4.2.1数字滤波
数字滤波当 干扰叠加输入信道的模拟信号时, 使数据采集误差加大。特别当输入信道模拟信号较弱时, 此现象更加严重。为了消除数据采集的误差, 常用算术平均法、比 较取舍法、一阶滞后滤波法和中值法, 可根据信号和干扰的规律, 采用最优的设计方法。输入模拟信号处理如图2 所示, 通过数字滤波器可滤掉大部分由于 输入信号干扰而引起的输出控制错误。
4.2.2 指令冗余和“看门狗”技术
单片机受强干扰会造成程序计数器PC 值改变和破坏程序正常运 行。针对这一问题可在关键地方插入一些单字节指令NO P 或有效的单字节指令并用引导指令LJM PMA IN 将捕获的“乱飞”程序引向复位入口地 址, 从而避免程序“乱飞”。可是有一些“乱飞”程序会导致死循环, 通常采用软、硬件“看门狗”技术, “看门狗”技术就是不断监视程序运行时间, 当 程序运行出现故障时, 计数器溢出, 系统复位并重新运行系统程序。
4.2.3 提高RAM 资料可靠性
电源开启和断电及CPU 受到干 扰有可能破坏RAM 中的资料。只有采用资料冗余技术保护RAM中的资料。系统复位后, 立即将备用的RAM 对重要参数进行自我检验和恢复, 从而保护 RAM 中的资料。提高开关量输入、输出抗干扰控制量有效信号上叠加一系列离散尖脉冲, 这种干扰不易用硬件加以抑制, 可采用软件重复检测以提高输入、 输出接口抗干扰性。
4.2.4 总 结
 不同的单片机系统都有自己的系统要求和特点,在硬件和软件抗干扰设计上也各有自己的特色。针对无 线电射频干扰和交流电路工频干扰等5种主要的干扰源以及干扰的方式, 可采用上述的硬件抗干扰措施。对于软件抗干扰措施, 应首先了解测量对象和干扰因 素, 分析干扰的来源, 然后根据系统设计有效的抗干扰方法。
4.3 程序的汇编与调试 
  程序的汇编是通过keil c51进行的。
4.3.1第一课建立您的第一个C 项目
KEIL uVISION2  是众多单片机应用开发软件中最常的软件之一, 它支持大部分不同公司的MCS51 架构的芯片,它集编辑、编译、仿真等于一体,同时还支持PLM 、汇编 和C 语言的程序设计,它的界面和常用的微软VC++ 的界面相似,界面友好,易学易用,在调试程序,软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发51  应用的工程师或普通的单片机爱好者,都对它十分喜欢。要使用KEIL51 软件,必需先要安装它。下面就以建立一个小程序项目来学习Keil c51的使 用 。
首先当然是运行KEIL51 软件,接着按下面的步骤建立您的第一个项目。
(1)点击Project 菜单, 选择弹出的下拉式菜 单中的New Project ,接着弹出一个标准Windows 文件对话窗口,在“ 文件名”中输入您的第一个C 程序项目名称, 这里用“qx”,  “保存”后的文件扩展名为uv2 ,这是KEIL uVision2 项目文件扩展名,以后就可以直接点击此文件以打开先前做的项目。
(2) 选择所要的单片机,这里选择常用的Ateml 公司的AT89C51 。
(3) 首先要在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。如果没有现成的程序,那么就要新建一个程序文件。在KEIL 中有一些程序示例,在这里以一个汇编程序 为例介绍如何新建一个汇编程序和如何加到项目中。菜单File -New 或快捷键Ctrl+N 来实现。现在可以编写程序了,光标已出现在文本编辑窗口 中,下面就以一个简单的程序作为示例。程序如下:   
(4)用菜单File-Save 或快捷键Ctrl+S 进行保存。因是新文件所以保存时 会弹出文件操作窗口,把第一个程序命名为test1.asm ,保存在项目所在的目录中,这时会发现程序单词有了不同的颜色,说明KEIL 的汇编 语法 检查生效了。鼠标在屏幕左边的Source Group1 文件夹图标上右击弹出菜单, 在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。选 “Add File to Group ‘Source Group 1’” 弹出文件窗口,选择刚刚保存的文件,按ADD 按钮,关闭文件窗,程序文件 已加到项目中了。这时在Source Group1 文件夹图标左边出现了一个小+号说明,文件组中有了文件,点击它可以展开查看。
 (5)汇编 程序文件已加到了项目中了,下面就剩下编译运行了。一般在编译程序后都需要生成一个.hex的文件用于芯片烧写。然后右击的Target1项目文件夹,弹 出项目功能菜单,选Options for Target’Target1’, 弹出项目选项设置窗口,同样先选中项目文件夹图标,这时在 Project 菜单中也有一样的菜单可选。打开项目选项窗口, 转到Output 选项页,选择编译输出的路径,设置编译输出生成的文件名,决定是否要 创建HEX 文件, 选中它就可以输出HEX 文件到指定的路径中。
接下来是编译。可以看到编译的错误信息和使用的系统资源情况等,以后要查错就靠它了。根据creating hex file from "c51"...提示,说明现在已经建立一个用于芯片烧写的.hex文件。
进 入调试模式,软件窗口样式大致如图4.2所示。图中a 为运行,当程序处于停止状态时才有效,b 为停止,程序处于运行状态时才有效。在停止运按钮的右边 的四个按钮,依次跟踪运行、单步运行、运行到子程序末、运行到光标。c 是复位,模拟芯片的复位,程序回到最开头处执行。按d可以打开e 中的串行调试窗 口,这个窗口可以看到从51 芯片的串行口输入输出的字符,这里的第一个项目也正是在这里看运行结果。按d 打开串行调试窗口, 再按运行键。这样一个汇 编项目就完成了。最后停止程序运行回到文件编辑模式中,就要先按停止按钮再按开启\关闭调试模式按钮。
图4.2   程序调试运行
第五章 结束语
本 多通道温度采集测控系统实用性强,能够很好地巡回采集测量控制多路信号,结构较为简单,成本低,外接元件少。在实际应用中工作性能稳定,测量温度准确,精 度较高。系统在硬件设计上充分考虑到了可扩展性,经过一定的添加或改造,很容易增加功能,如从单片机主芯片串行口连接RS232转换芯片MAX232与 PC机相连,完成温度实时数据的传递和其他控制工作。适用范围广泛,可以单独使用作为监控仪,应用于农业温室大棚监测植物生长的环境变化,工业厂房测量各 部分的工作温度等等。也可以作为智能控制系统的一部分,与其它设备协同工作。系统移植性强,只需改变前端测量用的传感器类型,可在此基础上修改为其 他非 电量参数的测量系统。
5.1 本次设计心得体会 
    在电子系统设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰 的要求,避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。形成干扰的基本要素有三个:1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号。(2)传播路径。(3)敏感器件。
具体的抗干扰方案  
一 软件方面
    1、习惯于将不用的代码空间全清成“0”,因为这等效于NOP,可在程序跑飞时归位;
    2、在跳转指令前加几个NOP,目的同1;
    3、在无硬件WatchDog时可采用软件模拟WatchDog,以监测程序的运行;
    4、涉及处理外部器件参数调整或设置时,为防止外部器件因受干扰而出错可定时将参数重新
       发送一遍,这样可使外部器件尽快恢复正确;
    5、通讯中的抗干扰,可加数据校验位,可采取3取2或5取3策略;
    6、在有通讯线时,如I^2C、三线制等,实际中发现将Data线、CLK线、INH线常态置为高,其抗干扰效果要好过置为低。
二  硬件方面:
    1、地线、电源线的部线肯定重要了!
    2、线路的去偶;
    3、数、模地的分开;
    4、每个数字元件在地与电源之间都要104电容;
    5、在有继电器的应用场合,尤其是大电流时,防继电器触点火花对电路的干扰,可在继电器  线圈间并一104和二极管,在触点和常开端间接472电容,效果不错!
    6、为防I/O口的串扰,可将I/O口隔离,方法有二极管隔离、门电路隔离、光偶隔离、电磁隔离等;
    7、当然多层板的抗干扰肯定好过单面板,但成本却高了几倍。
8、选择一个抗干扰能力强的器件比之任何方法都有效,我想这点应该最重要。因为器件天生的不足是很难用外部方法去弥补的,但往往抗干扰能力强的就贵些
5.2 总结
     2002年9月,我满怀不快和一份深藏心底的希望来到了昆明理工大学,开始了一次漫长的奋斗。2006年7月我是怎样的心情离开呢?开始一个新的征程。
再回首,走过的路很值得回味和反思,是成是败,我们都必须忘记这段过去开始新的奋斗,因此,我必须做一个全面的总结。
首 先,对大学四年中每一年的思想状态,想做的和做过的事情来个快照吧!大一,还没明确大学该怎么学习,需要学些什么,但是时间抓得很紧,努力去做了些事情。 最开始我给自己四年定了一个目标:成为一名优秀的技术工程师,大一下学期后确定要做一个学习一般般,动手能力强的人;大二和大三参加了校内外的勤工助学活 动很多很多,能维持自己的生活费用,在管理学的启发下开始考虑重新构筑自己的大学生活;大四,在最兵荒马乱的时间里遇到了些挫折,也顽强的接受了挑战。大 四下,遗憾的是没有抓住时间来好好的学习技术,浪费了不少时间。
“谋事在人,成事在天”这句古谚包含着深刻的道理,我不能控制别人,但是我可以把 握自己。应该说四年来我很好的把握了自己,没有随风逐流,始终在大多数时间里做着自己想做、要做的事情。尤其是在寝室内,虽然没能够群体奋发,形成很好的 团体,但是很好的避免了群体迷失,感谢周围还有一批批清醒的朋友,支持我的朋友,也感谢能在最垃圾的时间里找到《管理学》,激发了对整个大学生活的重新思 考。
其次,总结大学生活,简单的说,应该学会做人。关于大学里做人,我有以下几点体会。
1、自我尊重
一般说来,这是容易理解的,但是在我们做事的时候往往难以每次都真正上实施。自我尊重,还要自我包装,注意自己的外观形相,让别人尊重自己就得先自己尊重自己。
2、坚持正直
的 确,这个社会有很多让人不满意的地方,尤其是当你真正步入社会做点事情的时候。有句话叫做:“你可以不诚实,但是不可以不保持正直”恰到好处的为我们提供 了解决这个问题的一个很好的原则。诚实固然是一种很好的品质,然而在面对一个经常不诚实的对象时就另当别论了,不然就会吃亏。在个人生活当中,诚实自然是 莫高于此的。然而,我们处事或生活过程中,正直才是可以永远坚持的。
3、为别人着想
现在的社会需要合作,需要团队,忘记了队友的利益很多 时候就等同于忽略了自己的利益。利他在竞争过程中往往转换为了利己,因为对方获利了,他必有成功的道理,这些恰恰给了自己一个弥补缺失的机会,为以后获取 更多的收获奠定基础。在学习工作过程中不应忘记了给你的竞争对手一些力所能及的帮助,协助对方实现他们的目标。
在生活中,和谐的寝室环境,社交圈环境更多的需要你不断的付出,随时随地的为别人的利益着想,考虑到自己的所作所为对周围人有没有不好的影响。有句话说:”付出总有回报”,我觉得不是不报,而是时候没到或者是你更本就没有觉察到。
4、适应环境
这 是我们这一代大学生最需要的基本能力。现在社会,是一个飞速变化的社会,一个激烈竞争的社会,适者生存在这里无需用语言来解释。让自己适应环境,让环境接 纳自己是我们跳进这个社会圈首先必须学会的。然而,很多人都还没有意识到这一点,抱怨高考失利,抱怨周围的同学,抱怨周围没有好的学习环境,学习气氛,整 天在那里干些不愿意干的事情,甚至做一些消极的事情,浪费了自己宝贵的青春又一无所获。人活着应该要有一种精神:面对现实,接受现实,改变现实。当我们走 上社会,我们和一个初中毕业的打工者一样,都是出卖劳动力,很多方面我们甚至都赶不上他们,这就需要我们阁下自己的“尊贵”地位,从基层干起,从点点滴滴 干起,这样才能真正体现受教育的价值!
5、决心、雄心和恒心
一个真正优秀的大学生应该保持雄心,在现实的前面还要放好雄心的位置,无论现 实多么残酷都不应该散尽雄心,任何时候都对自己的努力满意,保持微笑。在雄心规划下的目标,计划可以作为激励的一个来源,引领困境前行!决心没有大小,可 以是很小的,坚持每天打开水,每天拖地板,坚持每天都对自己笑笑都是无价的。执着是一个人最难得的品质,扬弃急功近利和浮躁的心,经久必成!有了雄心,决 心,我们所需要的就只是是默默无闻,持之以恒的按计划做好手头的每一件事情了。
大学象一座宝矿山,想挖到宝藏的人总会不断的付出,从而不断的采 摘、收获。我是个比较执着的人,一旦认定了的就一定要坚持实现。挫折也好,苦闷也好,都是人生必须经历的,没有谁能够逃脱,没有痛苦就没有新生,就没有更 高层次的解脱,也就成不了一个完整的人,可以说正是挫折与苦闷造就了世间不朽的伟人。
5.3 谢词
经过四年的学习,今天终于要毕业了。在学习期间经过了风风雨雨,在各位老师和同学的帮助和支持下得也最终完成。  
在 此,感谢我的父母和姑奶奶,是他们把我养大,并供我读书;感谢我的老师,各位老师在学习期间在学习中、生活上的关心和照顾;感谢各位同学,同学们在生活中 给于很大的帮助,在学习上也给极大的鼓舞;感谢我的社友,各位社友的帮忙让我最终完成学业;特别感谢杜老师和赵老师在本次设计中的关心和技术支持,才得以 本次设计的顺利完成;最后,我得感谢我自己。


参考文献、资料:
[1] 单片机应用技术选编 何立民.北京航空航天大学出版社
[2] 51系列单片机高级实例开发指南  李军.北京航空航天大学出版社
[3] 单片机原理及接口技术  李朝青.北京航空航天大学出版社
[4] 检测技术及仪表 李军.李赋海.中国轻工业出版社
[5] 模拟电子技术  童诗白.华成英.高等教育出版社
[6]  Protel PCB 99SE电路版设计  谢淑如.郑光钦.杨渝生.清华大学出版社
[7]  单片机器件应用手册  王 毅 人民邮电出版社,1994.5
[8] 传感器电路分析与设计 李道华、李玲、朱艳.武汉大学出版社
[9] 单片机应用技术选编.1 何立民主编   北京航空航天大学出版社,1993.2
[10] 单片机原理与应用  李晓荃.电子工业出版社,
[11] 单片机原理及应用  刘和平.重庆大学出版社,
[12]  电子线路设计.实验.测试(第二版)  谢自美. 华中科技大学出版社,
[13]  MCS51系例单片机实用接口技术  李华 北京航空航天大学出版社
[14]放大电路实用设计手册 段九洲 辽宁科学技术出版社,2002.5
[15]单片机开发应用十例  李兰友 电子工业出版社,1994.2
[16]   网页“/index.htm”
[17]   网页“单片机坐标”





附录一 图和表
AD590系列产品主要技术指标
型号AD590IAD590JAD590KAD590LAD590M单位
最大非线性误差±0.3±1.5±0.8±0.4±0.3℃
最大标定误差(+25℃)±10.0±5.0±2.51±.0±0.5℃
额定温度系数1.0µA/K
额定输出电流298.2(+25℃)µA
长期温度漂移±0.1℃/月
响应时间20µs
壳与管脚的绝缘1010Ω
等效并联电容100pF
工作电压范围+4-+30V
元件清单
器件数量器件数量
AD08091共阳极led4
74ls244190154
AT89C511AD5901
7404140241
变压器1按键3
78051继电器8
78121万用板2
78121运放OP073
12M晶振1电阻电容若干
传感器新技术的发展
传 感器 是一种能将物理量、化学量、生物量等转换成电信号的器件。输出信号有不同形式,如电压、电流、频率、脉冲等,能满足信息传输、处理、记录、显示、控 制要求,是自动检测系统和自动控制系统中不可缺少的元件。如果把计算机比作大脑,那么传感器则相当于五官,传感器能正确感受被测量并转换成相应输出量,对 系统的质量起决定性作用。自动化程度越高,系统对传感器要求越高。在今天的信息时代里,信息产业包括信息采集、传输、处理三部分,即传感技术、通信技术、 计算机技术。现代的计算机技术和通信技术由于超大规模集成电路的飞速发展,而已经充分发达后,不仅对传感器的精度、可靠性、响应速度、获取的信息量要求越 来越高,还要求其成本低廉且使用方便。显然传统传感器因功能、特性、体积、成本等已难以满足而逐渐被淘汰。世界许多发达国家都在加快对传感器新技术的研究 与开发,并且都已取得极大的突破。如今传感器新技术的发展,主要有以下几个方面: 
一、发现并利用新现象
    利用物理现象、化学反 应、生物效应作为传感器原理,所以研究发现新现象与新效应是传感器技术发展的重要工作,是研究开发新型传感器的基础。 日本夏普公司利用超导技术研制成功 高温超导磁性传感器,是传感器技术的重大突破,其灵敏度高,仅次于超导量子干涉器件。它的制造工艺远比超导量子干涉器件简单。可用于磁成像技术,有广泛推 广价值。
    利用抗体和抗原在电极表面上相遇复合时,会引起电极电位的变化,利用这一现象可制出免疫传感器。用这种抗体制成的免疫传感器可对某生物体内是否有这种抗原作检查。如用肝炎病毒抗体可检查某人是否患有肝炎,起到快速、准确作用。美国加州大学巳研制出这类传感器。
二、利用新材料
     传感器材料是传感器技术的重要基础,由于材料科学进步,人们可制造出各种新型传感器。例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器;光导纤维能制成压力、流量、 温度、位移等多种传感器;用陶瓷制成压力传感器。高分子聚合物能随周围环境的相对湿度大小成比例地吸附和释放水分子。高分子电介常数小,水分子能提高聚合 物的介电常数。将高分子电介质做成电容器,测定电容容量的变化,即可得出相对湿度。利用这个原理制成等离子聚合法聚苯乙烯薄膜温度传感器,其有以下特点:
    测湿范围宽; 
    温度范围宽,可达-400℃~ +1500℃; 
    响应速度快,小于1S; 
    尺寸小,可用于小空间测湿; 
    温度系数小。 
     陶瓷电容式压力传感器是一种无中介液的干式压力传感器。采用先进的陶瓷技术,厚膜电子技术,其技术性能稳定,年漂移量小于0.1%F.S,温漂小于± 0.15%/10K,抗过载强,可达量程的数百倍。测量范围可从0到60mpa。德国E+H公司和美国Kavlio公司产品处于领先地位。
     光导纤维的应用是传感材料的重大突破,其最早用于光通信技术。在光通信利用中发现当温度、压力、电场、磁场等环境条件变化时,引起光纤传输的光波强度、相 位、频率、偏振态等变化,测量光波量的变化,就可知道导致这些光波量变化的温度、压力、电场、磁场等物理量的大小,利用这些原理可研制出光导纤维传感器。 光纤传感器与传统传感器相比有许多特点:灵敏度高,结构简单、体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、光路可弯曲、便于实现遥测等。光纤传感器日本处于先进水平。如 Idec Izumi公司和Sunx公司。光纤传感受器与集成光路技术相结合,加速光纤传感器技术的发展。将集成光路器件代替原有 光学元件和无源光器 件,使光纤传感器有高的带宽、低的信号处理电压,可靠性高,成本低。
三、微机械加工技术
   半导体技术中的加工方法有氧化、光刻、扩 散、沉积、平面电子工艺,各向导性腐蚀及蒸镀,溅射薄膜等,这些都已引进到传感器制造。因而产生了各种新型传感器,如利用半导体技术制造出硅微传感器,利 用薄膜工艺制造出快速响应的气敏、湿敏传感器,利用溅射薄膜工艺制压力传感器等。
    日本横河公司利用各向导性腐蚀技术进行高精度三维加工, 制成全硅谐振式压力传感器。核心部分由感压硅膜片和硅膜片上面制作的两个谐振梁结成,两个谐振梁的频差对应不同的压力,用频率差的方法测压力,可消除环境 温度等因素带来的误差。当环境温度变化时,两个谐振梁频率和幅度变化相同,将两个频率差后,其相同变化量就能够相互抵消。其测量最高精度可达0.01% FS。
    美国Silicon Microstructure Inc.(SMI)公司开发一系列低价位,线性度在0.1%到0.65%范围 内的硅微压力传感器,最低满量程为0.15psi(1KPa),其以硅为材料制成,具有独特的三维结构,轻细微机械加工,和多次蚀刻制成惠斯登电桥于硅膜 片上,当硅片上方受力时,其产生变形,电阻产生压阻效应而失去电桥平衡,输出与压力成比例的电信号.象这样的硅微传感器是当今传感器发展的前沿技术,其基 本特点是敏感元件体积为微米量级,是传统传感器的几十、几百分之一。在工业控制、航空航天领域、生物医学等方面有重要的作用,如飞机上利用可减轻飞机重 量,减少能源。另一特点是能敏感微小被测量,可制成血压压力传感器。
中国航空总公司北京测控技术研究所,研制的CYJ系列溅谢膜压力传感器是采用 离子溅射工艺加工成金属应变计,它克服了非金属式应变计易受温度影响的不足,具有高稳定性,适用于各种场合,被测介质范围宽,还克服了传统粘贴式带来的精 度低、迟滞大、蠕变等缺点,具有精度高、可靠性高、体积小的特点,广泛用于航空、石油、化工、医疗等领域。 
四、集成传感器
    集成 传感器的优势是传统传感器无法达到的,它不仅仅是一个简单的传感器,其将辅助电路中的元件与传感元件同时集成在一块芯片上,使之具有校准、补偿、自诊断和 网络通信的功能,它可降低成本、增加产量,美国LUCAS、NOVASENSOR公司开发的这种血压传感器,每星期能生产1万只。
五、智能化传感器
    智能化传感器是一种带微处理器的传感器,是微型计算机和传感器相结合的成果,它兼有检测、判断和信息处理功能,与传统传感器相比有很多特点:
    具有判断和信息处理功能,能对测量值进行修正、误差补偿,因而提高测量精度; 
    可实现多传感器多参数测量; 
    有自诊断和自校准功能,提高可靠性; 
    测量数据可存取,使用方便; 
    有数据通信接口,能与微型计算机直接通信。 
    把传感器、信号调节电路、单片机集成在一芯片上形成超大规模集成化的高级智能传感器。美国HONY WELL公司ST-3000型智能传感器,芯片尺寸才有3×4×2mm3,采用半导体工艺,在同一芯片上制成CPU、EPROM、静压、压差、温度等三种敏感元件。
智能化传感器的研究与开发,美国处于领先地位。美国宇航局在开发宇宙飞船时称这种传感器为灵巧传感器(Smart Sensor),在宇宙飞船上这种传感器是非常重要的。我国在这方面的研究与开发还很落后,主要是因为我国半导体集成电路工艺水平有限。
     传感器的发展日新月异,特别是80年代人类由高度工业化进入信息时代以来,传感器技术向更新、更高的技术发展。美国、日本等发达国家的传感器技术发展最 快,我国由于基础薄弱,传感器技术与这些发达国家相比有较大的差距。因此,我们应该加大对传感器技术研究、开发的投入,使我国传感器技术与外国差距缩短, 促进我国仪器仪表工业和自化化技术的发展。

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