基于热电阻的温度检测仪设计

基于热电阻的温度检测仪设计内容摘要：

5 A/D 转换电路原理图 由图 25 可以看出 A、 B、 C 都接地（都为 0），故信号输入口选 IN0，其空间地址为 7FF8H。 键盘电路的设计 本设计采用 1*3 独立按键。 其原理图如图 6。 图 6 键盘电路原理图 IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLK10VCC11REF+12GND13D114D215REF16D017D418D519D620D721ALE22ADD C23ADD B24ADD A25IN026IN127IN228ADC0809231DM74LS02231DM74LS02输入输出WR/RD/+5GNDGND10KR110KR210KR3VCCSB1SB2SB3 11 LED 显示电计路的设计 在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用 LED数码管是一种较好的选择。 LED 数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活 ，与单片机接口简单易行。 LED 数码管原理 LED 数码管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。 图 7 a 为 英尺 LED 数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应 a～ g 笔段构成“ ”字形另一只发光二极管 dp作为小数点。 因此这种 LED显示器称为七段数码管或八段数码管。 图 7 LED 数码管 LED 数码管按电路中的连接方式可以分为共阴极和共阳极两大类，如图 27 b、 c 所示。 共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起 ，作为公共端 COM，公共端 COM接高电平， a～ g、dp 各笔段通过限流电阻接控制端。 LED 数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为 ～ 2V额定电流为 10mA，最大电流为 40mA。 静态显示时取 10mA 为宜，动态扫描显示可加大，加大脉冲电流，但一般不超过 40mA。 LED 数码管编码方式 当 LED 数码管与单片机相连时，一般将 LED 数码管的各笔段引脚 a、 b、„、 g、 dp 按某一顺序接到 MCS－ 51 型单片机某一个并行 I/O 口 D0、 D„、 D7，当该 I/O 口输出某一特定数据时，就能使 LED数码管显示出某个字符。 例如要使共阳极 LED 数码管显示 “0” ， 则 a、 b、c、 d、 e、 f 各笔段引脚为低电平， g和 dp为高电平，如表 2。 表 2 共阳极 LED数码管显示数字“ 0”时各管段编码 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字段码 显示数 12 dp g f e d c b a 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 C0H 称为共阳极 LED 数码管显示“ 0”的字段码，不计小数点的字段码称为七段码，包括小数点的字段称为八段码。 LED 数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码； 按共阴共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互为反码；按 a、 b、„、 g、dp 编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺序字段码和逆序字段码。 甚至在某些特殊情况下将 a、 b、„、 g、 dp 顺序打乱编码。 表 3为共阴极和共阳极 LED 数码管几种八段编码表。 表 3 共阴极和共阳极 LED数码管几种八段编码 共阴顺序小数点暗 共阴逆序小数点暗 共阳顺序 小数点亮 共阳顺序 小数点暗 dp g f e d c b a 16进制 a b c d e f g dp 16 进制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19H 99H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12H 92H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02H 82H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78H F8H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00H 80H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10H 90H LED 数码管显示设计 LED 数码管显示电路在单片机应用系统中可分为静态显示方式和动态显示方式。 ① 静态显示方式。 即每一位显示器的字段需要一个 8 位 I/O 口控制，而且该 I/O 口须有锁存功能， N位显示器就需要 N个 8位 I/O 口，公共端可直接接 +5V（共阳）或接地（共阴）。 显示时，每一位字段码分别从 I/O 控制口输出，保持不变直至 CPU 刷新显示为止。 也就是各字 13 段的亮灭状态不变。 静态显示方式编程较简单，但占用 I/O 口线多，即软件简单、硬件成本高，一般适用显示位数较少的场合。 ② 动态扫描显示方式。 当要求显示位数较多时， 为简化电路、降低硬件成本，常采用动态扫描显示电路。 所谓动态扫描显示电路是将显示各位的所有相同字段线连在一起，每一位的a 段连在一起， b 段连在一起„ g 段连在一起，共 8 段，由一个 8 位 I/O 口控制，而每一位的公共端（共阳或共阴 COM）由另一个 I/O 口控制。 这种连接方式由于将多位字段线连在一起，当输出字段码时，由于多门同时选通，每一位将显示相同的内容。 在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位暗。 同样在下一瞬时，单独显示下一位，这样依次轮流显示，循环扫描。 由于人的视觉滞留效应，人们看到的是多位同时稳定显示。 本设计为静态 显示，电路如图 210 所示。 显示器由 3个共阳极 LED 数码管组成。 输入有11 个信号，它们是段选信号 ～ 和位选信号 INT INT0、 T若想使 LED 发光则必须保证有足够大的电流流过 LED 的各段。 流过 LED 的电流大时， LED 发光亮度高；流过 LED 的电流小时， LED 发光亮度就低，为了使 LED 能够长期可靠地工作应使流过 LED 的电流为其额定电流。 为 LED 显示器提供电流的电路称为 LED 的驱动电路。 由于显示部分选择了静态显示，因此驱动电路也选择静态驱动。 驱动电路可采用分立元件电路，也可采用集成驱动电 路，此外有些硬件译码电路本身包括驱动电路。 由于这里采用动态输出，且单片机的内部结构决定了数码管可以直接由单片机驱动。 因此采用分立元件的显示驱动电路也很简单。 LED 数码管显示原理图如图 8。 图 8 LED 数码管显示原理图 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS2K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS19012 9012 9012470KR15470KR16470KR17470KR18470KR19470KR20470KR211KR251KR231KR24VCC470KR22 14 声光报警电路 报警电路原理如图 9。 图 9 声光报警电路原理图 单片机接口电路 单片机的时钟电路 单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线 XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入端和输出端。 单片机内部虽然有振荡电 路，但要形成时钟，外部还需附加电路。 单片机的时钟产生方式有两种。 ① 内部时钟方式。 利用其内部的振荡电路在 XTAL1 和 XTAL2 引线上外接定时元件，内部振荡电路便产生自激振荡，用示波器可以观察到 XTAL2 输出的时钟信号。 最常用的是在 XTAL1和 XTAL2 之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的自激震荡器，如图 212 所示。 晶体可在~12MHz 之间选择。 MCS51 单片机在通常应用情况下，使用振荡频率为 6MHz 的石英晶体，而 12Hz 频率的晶体主要是在高速串行通信情况下才使用。 对电容值无严格要求，但它的取值对振 荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有少许影响。 C1和 C2可在 20～ 100pF 之间取值，一般取 30pF 左右。 ② 外部时钟方式。 在由我单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入惟一的合用外部振荡脉冲作为各单自片机的时钟。 外部时钟方式中是把外部振荡信号源直接接入 XTAL1 或 XTAL2。 由于 HMOS 和 CHMOS 单片机外部时钟进入的引线不同，其外部振荡信号源接入的方式也不同。 HMOS 型单片机由 XTAL2 进入，外部振荡信号接至 XTAL2，而内部反 15 相放大器的输入端 XTAL1 应接地，如图 14所示。 由于 XTAL2 端的逻辑电平不是 TTL 的，故还要接一上接电阻。 CHMOS 型单片机由 XTAL1 进入，外部振荡信号接至 XTAL1，而 XTAL2 可不接地，如图 10 所示。 图 10 时钟电路 复位电路和复位状态 单片机的复位是靠外部电路实现的。 单片机工作后，只要在它的 RST 引线上加载 10ms 以上的高电平，单片机就能够有效地复位。 ① 复位电路。 单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。 最简单的复位电路如图 11所示。 上电瞬间， RC 电路充电， RST 引线端出现正脉冲，只要 RST 端保持 10ms 以上的高电平 ，就能使单片机有效地复位。 在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。 如果这些芯片复位端的复位电平的要求一致，则可以将复位信号与之相连。 图 11 简单的复位电路 ② 复位状态。 复位电路的作用是使单片机执行复位操作。 复位操作主要是把 PC初始化为0000H，使单片机从程序存储器的 0000H 单元开始执行程序。 程序存储器的 0003H 单元即单片机的外部中断 0 的中断处理程序的入口地址。 留出的 0000H～ 0002H 3 个单元地址，仅能够放置一条转移指令，因此， MCS51单片机的主程序的第一条指令通常情况下是一条转移 指令。 16 除 PC 之外，复位还对其他一些特殊功能的寄存器有影响，它们的复位状态如表 3 所示。 利用它们的复位状态，可以减少应用程序中的初始化编程。 由表 3 可知，除 SP=07H， P0～ P3 4 个锁存器均为 FFH 外，其他所有的寄存器均为 0，很好记忆。 单片机的复位不影响片内 RAM 的状态（包括通用寄存器 Rn）。 P0、 P P P3共有 4个 8位并行 I/O口，它们引线为： ～ 、 ～ 、 ～、 ～ ，共 32 条引线。 这 32 条引线可以全部用做 I/O线，也可将其中部分用做单片机的 片外总线。 表 3 寄存器的复位状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON OOH PSW 00H TL0 00H SP 07H TH0 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～ P3 FFH TH1 00H IP Xxx00000B SCON 00H IE 0xx00000B PCON 0xx00000B ① 控制线 A、 ALE 地址锁存允许 当单片机访问外部存储器时，输出信号 ALE用于锁存 P0口输出的低 8位地址 A7～ A0。 ALE的输出频率为时钟振荡频率的 1/6。 B、 EA 程序存储器选择 EA =0，单片机只访问外部程序存储器。 对内部无程序存储器的单片机 8031， EA 必须接地。 EA =1，单片机访问内部程序存储器，若地址超过内部程序存储器的范围，单片机将自动访问外部程序存储器。 对内部有 程序存储器的单片机， EA 应接高电平。 C、 PSEN 片外程序存储器的选通信号。 此信号为读外部程序存储器的选通信号。 D、 RST 复位信号输入 ② 电源及时钟 17 VSS 地端接地线， VCC 电源端接 +5V， XTAL1 和 XTAL2 接晶振或外部振荡信号源。 3 软件设计 程序设计语言的选用 本设计中采用的处理器。