畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于PT1000的精密測(cè)溫系統(tǒng)所屬院（系）電子信息工程學(xué)院2012年6月10日目錄目錄I摘要III第1章緒論111測(cè)溫技術(shù)的概述與發(fā)展1111溫標(biāo)的發(fā)展1112溫度測(cè)量的成果1113溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)212本文設(shè)計(jì)的工作環(huán)境2第2章溫度測(cè)量概述與原理分析321溫度測(cè)量方法的分類(lèi)及特點(diǎn)3211接觸式測(cè)溫方法3212非接觸式測(cè)溫422熱電阻測(cè)溫原理623鉑熱電阻溫度計(jì)724PT1000概述825PT1000測(cè)溫原理8第3章系統(tǒng)硬件組成1031總體系統(tǒng)框圖10311系統(tǒng)介紹10312元器件選型1032PT1000測(cè)溫系統(tǒng)的硬件組成11321熱電阻的引線方式11322溫度變送器ADT70123233V穩(wěn)壓模塊TPS78930133245V穩(wěn)壓模塊LM25761433主控單片機(jī)系統(tǒng)16331C8051F320單片機(jī)主要特性19332SPI總線介紹20333片內(nèi)可編程比較器2134AD轉(zhuǎn)換與LCD顯示電路23第4章系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)2641軟件流程圖2642SPI總線工作原理2743AD7795編程2844液晶編程28第5章實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)29第6章總結(jié)30參考文獻(xiàn)31致謝32附錄33基于PT1000的精密測(cè)溫系統(tǒng)摘要溫度控制精度對(duì)精密工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量有著決定性的影響，而高精度的溫度測(cè)量時(shí)溫度控制的前提，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于四線制溫度變送器ADT70驅(qū)動(dòng)PT1000的高精度溫度測(cè)量系統(tǒng)，分析了溫度測(cè)量中的恒流源、信號(hào)調(diào)理、AD轉(zhuǎn)換等功能電路的工作原理和設(shè)計(jì)依據(jù)，給出了電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該溫度測(cè)量系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，測(cè)量誤差不大于001。關(guān)鍵詞PT1000鉑電阻，溫度測(cè)量，單片機(jī)，液晶顯示HIGHPRECISIONTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMBASEDONPT1000ABSTRACTTHEACCURACYOFTEMPERATURECONTROLHASADECISIVEINFLUENCEONTHEQUALITYOFTHEHIGHPRECISIONINDUSTRIALPRODUCTS，ANDTHEPREMISEOFTHETEMPERATURECONTROLISTHEHIGHPRECISIONTEMPERATURE，MEASUREMENTTHISPAPERDESIGNSANDREALIZESTHEHIGHPRECISIONTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMBASEDONPT1000WHICHISDRIVENBYFOURWIRECONSTANTSOURCE，ITANALYZESTHEOPERATIONPRINCIPLESANDDESIGNBASISOFTHEFUNCTIONALCIRCUITSINTHISTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEM，WHICHCONSISTSOFCONSTANTCURRENTSOURCE，SIGNALPROCESSINGANDADCONVERSION，ITALSOGIVESCIRCUITSTRUCTURESANDPAREMETERSEXPERIMENTALRESULTSSHOWTHATTHISTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMHASSTABLEHASSTABLEPERFORMANCESANDHIGHRELIABILITIES，ITSERRORSISNOTGREATERTHAN001KEYWORDSPT1000，TEMPERATUREMEASUREMENT，SINGLECHIP，LCD第1章緒論11測(cè)溫技術(shù)的概述與發(fā)展溫度測(cè)量是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科研等部門(mén)最普通的測(cè)量項(xiàng)目。它在工業(yè)生產(chǎn)、現(xiàn)代科學(xué)研究及高新技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中也是一個(gè)極其普遍而重要的測(cè)量參數(shù)。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國(guó)際單位制中7個(gè)基本物理量之一，它與人類(lèi)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切關(guān)系。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，溫度測(cè)量技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展。111溫標(biāo)的發(fā)展在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，為了便于測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確一致，需要給物體冷熱程度以定量的描述。因此，有必要建立適當(dāng)?shù)臉?biāo)尺來(lái)衡量物體的冷熱程度，以便科學(xué)的描述物體各種性能隨溫度變化的關(guān)系。溫標(biāo)就是溫度的數(shù)值表示方法，它是借助于隨溫度變化而變化的物理量來(lái)定義溫度數(shù)值的。各種各樣的溫度計(jì)的數(shù)值都是由溫標(biāo)來(lái)決定的。所以可以說(shuō)溫標(biāo)就是溫度的標(biāo)尺。溫度是表示溫度數(shù)值的一套規(guī)則，它明確了溫度的單位。溫度測(cè)量離不開(kāi)溫標(biāo)的概念，溫標(biāo)是溫度測(cè)量中的參照標(biāo)準(zhǔn)。隨著社會(huì)生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，溫標(biāo)的復(fù)現(xiàn)也在不斷的發(fā)展。大約每20年對(duì)溫標(biāo)做一次較大的修改或更新。1990年國(guó)際溫標(biāo)是根據(jù)第18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第7號(hào)決議的要求，由第77屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)于1989年會(huì)議通過(guò)的。本世紀(jì)初國(guó)際權(quán)度局制定的“標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)”范圍從0100，其復(fù)現(xiàn)性為002，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)溫標(biāo)的復(fù)現(xiàn)精度大幅提高，前蘇聯(lián)計(jì)量科學(xué)研究院在0400范圍內(nèi)溫標(biāo)點(diǎn)精度達(dá)00005，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局水三相點(diǎn)的溫度復(fù)現(xiàn)性達(dá)00001。112溫度測(cè)量的成果在溫度測(cè)量方面各國(guó)均取得了許多可喜的成果，其中前蘇聯(lián)的壓電石英頻率溫度計(jì)分辨能力可達(dá)00001，理論上可達(dá)000001，而且在40230范圍內(nèi)具有溫度與頻率的線性特性；日本利用所謂石英溫度頻率轉(zhuǎn)換器可在80200溫度范圍內(nèi)，最大分辨率達(dá)00001；美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局研制的電阻溫度計(jì)25歐標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，電橋分辨率為000002；我國(guó)生產(chǎn)的石英溫度傳感器分辨率達(dá)到00001，誤差在005以內(nèi)，中國(guó)航天工業(yè)總公司702所研制的5901（STP1000）型粘貼式溫度片，其靜態(tài)測(cè)溫精度為05，快速響應(yīng)時(shí)間小于0013S。113溫度測(cè)量技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展重點(diǎn)傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻測(cè)量方法以其技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等特點(diǎn)，在未來(lái)溫度測(cè)量領(lǐng)域中依然能夠廣泛使用。隨著新材料、新工藝以及一些新技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍更加拓展。12本文設(shè)計(jì)的工作環(huán)境硬件環(huán)境各種元器件、電路板、仿真軟件開(kāi)發(fā)工具PROTEL99SE電路設(shè)計(jì)、MULTISUM仿真軟件、SILICONLABORATORIESIDE單片機(jī)編程界面。第2章溫度測(cè)量概述與原理分析21溫度測(cè)量方法的分類(lèi)及特點(diǎn)溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一，它與人類(lèi)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究有著密切關(guān)系。隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，溫度測(cè)量技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展。溫度測(cè)量方法有很多，也有多種分類(lèi)。比如從測(cè)量時(shí)傳感器中有無(wú)電信號(hào)可以劃分為非電測(cè)量和電測(cè)量?jī)纱箢?lèi)；從測(cè)量時(shí)傳感器與被測(cè)物體接觸方式不同可以劃分為接觸式和非接觸式兩種等等。而每種測(cè)量方法中又有很多種類(lèi)，如膨脹式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)、光學(xué)溫度計(jì)和紅外溫度計(jì)等。近年來(lái)，隨著技術(shù)水平的進(jìn)步，出現(xiàn)了更多新的測(cè)試方法。211接觸式測(cè)溫方法將接觸式測(cè)溫方法分為膨脹式測(cè)溫、電量式測(cè)溫和接觸式光電、熱色測(cè)溫等三大類(lèi)。接觸式測(cè)溫法在測(cè)量時(shí)需要與被測(cè)物體或介質(zhì)充分接觸，測(cè)量的是被測(cè)對(duì)象和傳感器的平衡溫度。在測(cè)量時(shí)除了會(huì)對(duì)被測(cè)溫度有一定干擾外，還要保證傳感器不與被測(cè)介質(zhì)有化學(xué)反應(yīng)，另外大多數(shù)接觸式測(cè)量方法會(huì)存在導(dǎo)熱誤差、輻射誤差等影響。2111膨脹式測(cè)溫方法膨脹式測(cè)溫是一種比較傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法，它主要利用物質(zhì)的熱脹冷縮原理，即根據(jù)物體體積或幾何形變與溫度的關(guān)系進(jìn)行溫度測(cè)量。膨脹式溫度計(jì)包括玻璃液體溫度計(jì)、雙金屬膨脹式溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)等。2112電量式測(cè)溫方法電量式測(cè)溫方法主要利用材料的電勢(shì)、電阻或其它電性能與溫度的單值關(guān)系進(jìn)行溫度的測(cè)量，包括熱電偶溫度測(cè)量、熱電阻溫度測(cè)量、集成芯片溫度測(cè)量等。2113接觸式光電、熱色測(cè)溫方法接觸式光電測(cè)量方法主要是指通過(guò)接觸被測(cè)對(duì)象，將溫度變化引起的熱輻射或其他光信號(hào)引出，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)其變化從而測(cè)量溫度的方法。接觸式光電測(cè)溫方法本身使用輻射或光電原理進(jìn)行溫度測(cè)量，但在測(cè)量中傳感器要和被測(cè)對(duì)象接觸。因此這種測(cè)溫方法兼具有兩種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。首先是不像電量式測(cè)量方法一樣容易受到電磁的干擾，可以應(yīng)用在電磁環(huán)境下進(jìn)行溫度測(cè)量；另外可以避免非接觸式輻射溫度計(jì)那樣容易受到被測(cè)對(duì)象表面發(fā)射率和中間介質(zhì)的影響。缺點(diǎn)是也會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度，帶來(lái)接觸式測(cè)溫方法引起的一些誤差。熱色測(cè)溫方法主要通過(guò)示溫敏感材料的顏色在不同溫度下發(fā)生變化來(lái)指示溫度的。示溫涂料是一些化合物或混合物，能夠伴隨外界溫度的改變而迅速引起其固有顏色的變化，反過(guò)來(lái)可以根據(jù)其顯示的當(dāng)前顏色來(lái)測(cè)量溫度。根據(jù)示溫涂料變色后出現(xiàn)顏色的穩(wěn)定性，可以分成逆型示溫涂料和不可逆型示溫涂料；又可根據(jù)涂層隨溫度變換所出現(xiàn)的顏色多少分為單變色示溫涂料和多變色示溫涂料。示溫涂料根據(jù)材料的不同，可以覆蓋室溫到1600溫度范圍，測(cè)溫誤差大約在（1020）。示溫涂料可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)的物體或其他復(fù)雜情況表面的溫度分布，使用簡(jiǎn)單方便，缺點(diǎn)是影響判別溫度結(jié)果的因素比較多，如涂層厚度、判讀方法、樣板和示溫顆粒大小等，目前主要還是靠人工判讀。212非接觸式測(cè)溫與接觸式測(cè)溫相比，非接觸式測(cè)溫法不需要與被測(cè)對(duì)象接觸，因而不會(huì)干擾溫度場(chǎng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性也很好，但是會(huì)受到被測(cè)對(duì)象表面狀態(tài)或測(cè)量介質(zhì)特性參數(shù)的影響。2121輻射式測(cè)溫方法輻射式測(cè)溫方法都是建立在熱輻射定律基礎(chǔ)上的。當(dāng)實(shí)際物體的輻射強(qiáng)度（包括所有的波長(zhǎng)或大部分波長(zhǎng)）與黑體的輻射強(qiáng)度相等，則黑體的溫度稱為實(shí)際物體的輻射溫度；當(dāng)實(shí)際物體（非黑體）在某一波長(zhǎng)下的單色輻射亮度同黑體在同一波長(zhǎng)下的單色輻射亮度相等時(shí)，則該黑體的溫度稱為實(shí)際物體的亮度溫度；當(dāng)黑體與實(shí)際物體（非黑體）在某一光譜區(qū)域內(nèi)的兩個(gè)波長(zhǎng)下的單色輻射亮度之比相等，則黑體的溫度稱為實(shí)際物體的顏色溫度。基于以上三種表現(xiàn)溫度測(cè)量方法的高溫計(jì)分別稱為全輻射高溫計(jì)、亮度式高溫計(jì)和比色式高溫計(jì)。不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的輻射高溫計(jì)測(cè)量范圍不同，目前定型的高溫計(jì)可以覆蓋503200的溫度范圍。2122光譜法測(cè)溫非接觸式的光譜法測(cè)溫方法主要適用于高溫火焰和氣流溫度的測(cè)量。它主要通過(guò)檢測(cè)被測(cè)激發(fā)光譜信號(hào)進(jìn)行溫度測(cè)量。當(dāng)單色光線照射透明物體時(shí)，會(huì)發(fā)生光的散射現(xiàn)象。散射光包括彈性散射和非彈性散射，彈性散射中的瑞利散射和非彈性散射中的拉曼散射都的光強(qiáng)都與介質(zhì)的溫度有關(guān)。相比而言，拉曼散射光譜測(cè)溫技術(shù)的實(shí)用性更好，其主要應(yīng)用之一就是測(cè)量高溫氣體的溫度。2123激光干涉測(cè)溫方法激光散斑照相法、紋影法和干涉法均是基于光的干涉原理，都適用于高溫火焰和氣流溫度的測(cè)量。基于干涉原理的各種光學(xué)方法測(cè)量介質(zhì)的溫度場(chǎng)，均可以等效為首先測(cè)量介質(zhì)的折射率分布。它們的測(cè)量原理是將流場(chǎng)中各處折射率的變化（即密度的變化）轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N光參量的變化，記錄并處理后可以得到其溫度和分布。2124聲波、微波法測(cè)量聲學(xué)測(cè)溫是基于聲波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)溫度有關(guān)這一基本原理實(shí)現(xiàn)的，因此只要測(cè)的聲速，就可以推算出溫度。可以直接測(cè)量聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度，也可以測(cè)量放在被測(cè)介質(zhì)中的細(xì)線的聲波傳播速度。這種方法可以用于測(cè)量高溫氣體或液體的溫度，選用合適的細(xì)線材料，也適用于測(cè)量腐蝕性介質(zhì)的溫度。聲波法測(cè)溫在高溫時(shí)有更高的靈敏度。溫度測(cè)量方法接觸式測(cè)溫非接觸式測(cè)溫膨脹式測(cè)溫電量是測(cè)溫接觸式光電、熱色測(cè)溫輻射式測(cè)溫激光干涉測(cè)溫光譜法測(cè)溫聲波、微波法測(cè)溫壓力式溫度計(jì)測(cè)溫雙金屬溫度計(jì)測(cè)溫玻璃液體溫度計(jì)測(cè)溫集成芯片測(cè)溫半導(dǎo)體測(cè)溫鉑熱電阻測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫光導(dǎo)管測(cè)溫光纖測(cè)溫示溫漆熱像儀測(cè)溫多光譜測(cè)溫比色式測(cè)溫亮度式測(cè)溫全輻射測(cè)溫激光散斑照相法測(cè)溫紋影法測(cè)溫、干涉儀法測(cè)溫激光全息照相法測(cè)溫光譜吸收法測(cè)溫受激熒光光譜測(cè)溫瑞利、拉曼散射光譜GARS測(cè)溫超聲波法測(cè)溫微波衰減法測(cè)溫圖21溫度測(cè)量方法22熱電阻測(cè)溫原理由于金屬、半導(dǎo)體等的電阻隨溫度的變化而變化，這就使得我們有可能利用金屬電阻的變化來(lái)測(cè)量溫度，利用金屬、合金或半導(dǎo)體的電阻的變化來(lái)測(cè)量溫度的儀器叫做電阻溫度計(jì)。電阻溫度計(jì)使用方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量和控制，因此在各行各業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。電阻溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高；輸出信號(hào)大，靈敏度高；測(cè)溫范圍廣，穩(wěn)定性好；不需要參考溫度點(diǎn)。但是抗機(jī)械沖擊差，元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大，熱響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。原理上很多金屬的電阻率都隨溫度變化而變化，可以作為電阻溫度計(jì)的材料。但由于各方面因素的影響，只有若干種金屬適于作電阻溫度計(jì)的敏感元件，它們應(yīng)滿足以下要求（1）為了達(dá)到電阻和溫度之間關(guān)系穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性好，要求在使用的溫度范圍內(nèi)材料的化學(xué)和物理性質(zhì)穩(wěn)定。（2）電阻溫度系數(shù)要大，這樣才有一定的靈敏度。（3）電阻率要大，使敏感元件可以小型化。（4）電阻與溫度必須單值對(duì)應(yīng)，電阻與溫度的關(guān)系線性要好。（5）材料要易于提純，要能分批復(fù)制而不改變其性能，有良好的互換性。經(jīng)過(guò)對(duì)大量材料的比較研究，適宜作測(cè)溫元件的金屬有鉑（PT）、銅（CU）、鑷（NI）、鎢（W）等。其中以鉑為最好，其次是銅。鉑具有制造電阻溫度計(jì)的很多優(yōu)點(diǎn)，因此從ITS1927溫標(biāo)以來(lái)一直作為內(nèi)插儀器，在工業(yè)上鉑電阻的應(yīng)用也非常廣泛。銅的特點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大，電阻溫度關(guān)系近似于一條直線，銅易提純而且價(jià)格便宜，因此在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。但是它易于氧化，所以只能在低于150的溫度下無(wú)腐蝕的環(huán)境中使用，鑷與銅的情況類(lèi)似。23鉑熱電阻溫度計(jì)鉑作為熱電阻溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是（1）鉑的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，即使在高溫下也不易氧化，除還原性介質(zhì)外不與介質(zhì)作用；（2）鉑的溫度系數(shù)大，在0100之間平均溫度系數(shù)為左右；310925（3）鉑的比阻較大，為；M2981（4）鉑的電阻與溫度關(guān)系平滑，可用一個(gè)比較簡(jiǎn)單的方程表示；（5）鉑易提純，可達(dá)很高的純度。正因?yàn)殂K具有制造電阻溫度計(jì)的很多優(yōu)點(diǎn)，因此從1927年國(guó)際溫標(biāo)（ITS27）以來(lái)一直選用它作為內(nèi)插儀器。ITS90溫標(biāo)選用它作為138033K96178范圍的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)插儀器。鉑熱電阻溫度計(jì)一般的使用范圍是200850，其電阻和溫度關(guān)系分成兩個(gè)溫度范圍分別描述。對(duì)于2000的溫度范圍10132TCBTAROT在0850的溫度范圍2TOT式中溫度為0時(shí)鉑電阻的電阻值，；R溫度為T(mén)時(shí)鉑電阻的電阻值，；TT被測(cè)溫度，；A常數(shù)，等于；13098B常數(shù)，等于；275C常數(shù)，等于。10834在工業(yè)生產(chǎn)和科研試驗(yàn)研究中大量使用工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)（IPRT）。在我國(guó)一般習(xí)慣稱為鉑熱電阻，國(guó)外稱RTD。鉑熱電阻的主要型式有兩種一種是由細(xì)鉑絲繞制而成，絲的直徑可以小到01MM，然后封裝在金屬、玻璃或陶瓷保護(hù)管內(nèi)；另一種使用鉑制薄膜作為元件，它又有厚、薄膜鉑電阻之分。厚膜是將鉑墨水印制在氧化鋁制的載體上，然后再繞制，隨后表面覆蓋一層釉，再次焰燒以在鉑元件的表面形成一層堅(jiān)固的保護(hù)膜，它的使用溫度不太高，約為500。另一種薄膜鉑電阻是用真空濺射薄膜元件，經(jīng)過(guò)光刻、鍍保護(hù)膜，焊接引線而做成適宜于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，是現(xiàn)在比較常見(jiàn)的工業(yè)鉑熱電阻。24PT1000概述PT1000是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的1000即表示它在0時(shí)阻值為1000歐姆，在300時(shí)它的阻值約為2120515歐姆。它的工作原理當(dāng)PT1000在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為1000歐姆，它的的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。25PT1000測(cè)溫原理鉑電阻傳感器是利用金屬鉑（PT）的電阻值隨溫度變化而變化的物理特性而制成的溫度傳感器。以鉑電阻作為測(cè)溫元件進(jìn)行溫度測(cè)量的關(guān)鍵是要能準(zhǔn)確地測(cè)量出鉑電阻傳感器的電阻值。按照IEC751國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在常用的PT1000（R01000）是以溫度系數(shù)TCR0003851為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的鉑電阻。其溫度電阻特性是對(duì)于2000的溫度范圍10132TCBTAROT在0850的溫度范圍2TOT式中溫度為0時(shí)鉑電阻的電阻值，；R溫度為T(mén)時(shí)鉑電阻的電阻值，；TT被測(cè)溫度，；A常數(shù)，等于；13098B常數(shù)，等于；275C常數(shù)，等于。10834這樣就可以把溫度的測(cè)量裝換為電阻值的測(cè)量，只要能精確地測(cè)出PT1000的電阻值便可以精確地測(cè)量出溫度。第3章系統(tǒng)硬件組成31總體系統(tǒng)框圖CPU5V電源模塊LED顯示開(kāi)關(guān)溫度測(cè)量模塊33V電源模塊電源圖31系統(tǒng)總體框圖311系統(tǒng)介紹PT1000溫度測(cè)量系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量模塊、CPU、LED顯示、電源部分以及開(kāi)關(guān)等組成。312元器件選型經(jīng)過(guò)反復(fù)的篩選，所選用的器件既考慮到經(jīng)濟(jì)成本，又考慮到其精度問(wèn)題，主要用到以下器件鉑電阻PT1000、單片機(jī)C8051F320、AD轉(zhuǎn)換芯片AD7795、鉑電阻溫度變送器ADT70、5V穩(wěn)壓電源芯片LM2576、3V穩(wěn)壓電源芯片TPS78930、液晶顯示器MZLH0412864。32PT1000測(cè)溫系統(tǒng)的硬件組成321熱電阻的引線方式二線制在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來(lái)引出電阻信號(hào)的方式叫二線制，這種方法引線簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線存在電阻誤差，不適合精度要求較高的場(chǎng)合。三線制在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端引出兩根線，這種接線方式叫做三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中的最常用的引線電阻。四線制在熱電阻的兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定的電流I，把R的變化轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U的變化，再通過(guò)另兩根引線將U引至二次儀表。可見(jiàn)這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，主要用于高精度的溫度測(cè)量。在熱電阻中，由于PT1000具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓而且線性度好的優(yōu)點(diǎn)，因此在該設(shè)計(jì)中我們選用PT1000做為測(cè)溫傳感器。PT1000是鉑熱電阻，其外形如圖所示，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的1000即表示它在0度時(shí)阻值為1000歐，在100度時(shí)它的阻值約為1385歐。圖32PT1000實(shí)物圖322溫度變送器ADT70鉑電阻必須配以專(zhuān)用的變送器才可以高精度的工作，在此次設(shè)計(jì)中我們選用ADT70。ADT70為鉑電阻提供激勵(lì)源和信號(hào)整形電路，專(zhuān)為PT1000型鉑電阻設(shè)計(jì)使用，并允許一個(gè)寬溫度范圍。它也可以容易地應(yīng)用于PT100鉑電阻。使用一個(gè)低成本的薄膜鉑電阻，ADT70的測(cè)量范圍是50度500度。使用高效能的鉑電阻，這個(gè)溫度可擴(kuò)展至1000度。ADT70PRTD系統(tǒng)的精確測(cè)量范圍可以從200度1000度并取決于鉑電阻的質(zhì)量。ADT70的典型應(yīng)用電路可在滿量程內(nèi)使誤差減小為1度，并且此誤差可通過(guò)修正后變?yōu)?。ADT70內(nèi)部含有兩個(gè)1MA的電流源，一個(gè)精密儀用放大器，一個(gè)25V基準(zhǔn)源和一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器，另外ADT70有一個(gè)關(guān)斷控制引腳以使它工作在低功耗模式，它可以使ADT74的電流由4MA降到10A。用5V單電源或/5V雙電源供電,傳感器用四線制方式，可消除由鉑熱電阻引線而造成的測(cè)溫誤差。ADT70的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖39所示。單電源供電基本應(yīng)用電路如圖310所示，芯片內(nèi)部包含25V基準(zhǔn)電壓源、2個(gè)對(duì)稱輸出式電流源、儀表放大器A1、運(yùn)算放大器A2以及低功耗控制電路等。圖33ADT70內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADT70與PT1000組成的電路如下圖所示，為了得到一個(gè)精密的電流源，在NULLA與NULLB之間必須加上一個(gè)50K的電位器，其中間抽頭與VS連接，BIAS引腳與25V基準(zhǔn)源輸出連在一起，但如果需要不同的電流，它也可以連接到外部其它電壓基準(zhǔn)。INOA、INOA、OUTOA組成的運(yùn)算放大器在這里構(gòu)成一個(gè)電壓跟隨器，向外部提供25V的電壓基準(zhǔn)。SHUTDOWN是一個(gè)芯片控制端口，接在單片機(jī)的I/O上，當(dāng)單片機(jī)送一個(gè)高電平給它時(shí)，ADT70正常工作，工作電流為4MA，當(dāng)電平為低電平時(shí)，芯片處于關(guān)斷狀態(tài)，工作電流為10A。VS1GND2REFOUT3BI4UL567890REOTHWJKMPF圖34ADT70應(yīng)用電路兩個(gè)電流源IOUTA、IOUTB分別為傳感器與基準(zhǔn)電阻提供恒定的電流，使電阻的值與轉(zhuǎn)換輸出的電壓值一一對(duì)應(yīng)。若想使用PT1000鉑電阻，則RG兩端必須接一個(gè)499K的偏置電阻來(lái)調(diào)節(jié)OP的放大系數(shù)。在這里，OP的輸出會(huì)以5MV/C的速度變化，將該信號(hào)送給AD轉(zhuǎn)換芯片AD7795，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給單片機(jī)，供單片機(jī)處理并顯示出來(lái)。3233V穩(wěn)壓模塊TPS78930TPS78930是一個(gè)低壓差穩(wěn)壓器，擁有低功耗、低噪聲以及微小的尺寸，并且擁有極小的工作電流。在其內(nèi)部有一個(gè)電阻與外部的旁路電容構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，有效地減少了噪聲。TPS78930通過(guò)一個(gè)001的旁路電容和一個(gè)10的輸出電容建立了一個(gè)FF僅56輸出電壓紋波。待機(jī)模式僅僅1的靜態(tài)工作電流。100MA時(shí)的典型輸入輸RMSVA出電壓差為115MV。其管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖35TPS78930管腳圖圖36TPS78930內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖在其內(nèi)部傳統(tǒng)的PNP三極管用一個(gè)PMOS調(diào)整管所代替。因?yàn)镻MOS調(diào)整管擁有較低的電阻值，使得輸入輸出的電壓差變得很小，典型值為在100MA負(fù)載電流下的壓差為115MV，并且與負(fù)載電流是成比例的。應(yīng)用電路如下圖所示IN1GD2EOUTBYPAS47890JCFRUF圖37TPS78930應(yīng)用電路3245V穩(wěn)壓模塊LM2576LM2576系列的穩(wěn)壓器是單片機(jī)集成電路，能提供降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的各種功能驅(qū)動(dòng)3A負(fù)載、有有意的線性和負(fù)載調(diào)整能力，這些器件的固定輸出電壓有33V、5V、12V、15V，還有可調(diào)整輸出的型號(hào)。這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補(bǔ)償器和一個(gè)固定頻率振蕩器，將外部元件的數(shù)目減到最少，使用簡(jiǎn)便。LM2576的效率比流行的三段線性穩(wěn)壓器要高的多，是理想的替代，一般情況下不需要或只需要很小尺寸的外加散熱片。其他特征包括在指定輸入電壓和輸出負(fù)載條件下保證輸出電壓的誤差，以及振蕩器頻率的誤差，還包括外部的關(guān)斷電路，特410征有50的待機(jī)電流。輸出開(kāi)關(guān)包括逐周限流，以及在故障狀態(tài)下提供安全保護(hù)的熱關(guān)A斷功能。特點(diǎn)33V、5V、12V、15V和可調(diào)節(jié)輸出電壓型號(hào)。可調(diào)節(jié)輸出型號(hào)輸出電壓范圍在線性和負(fù)載條件下123V37V（HV型號(hào)為57V）最大。4保證3A輸出電流。輸入電壓范圍廣，40VHV型號(hào)的60V。只需4個(gè)外部器件支持。52KHZ固定頻率的內(nèi)部振蕩器。TTL關(guān)斷功能，低功耗待機(jī)模式。高效率。使用現(xiàn)成可用的標(biāo)準(zhǔn)電感。熱關(guān)斷及電流限制保護(hù)。本次設(shè)計(jì)中使用LM2576的固定5V輸出型電源芯片，具體電路如下圖圖38LM2576應(yīng)用電路33主控單片機(jī)系統(tǒng)該系統(tǒng)選用C8051F320單片機(jī)，相比傳統(tǒng)的51單片機(jī)而言，其內(nèi)部有豐富的資源，在本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的內(nèi)部資源也得到了充分的應(yīng)用。AD轉(zhuǎn)換和LCD顯示用到了SPI總線模式；超聲波接收電路的比較部分用到了單片機(jī)的可編程比較器；而時(shí)間計(jì)數(shù)部分用到了PCA可編程計(jì)數(shù)陣列和兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。兩個(gè)外部中斷對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的快速性也起到了積極的作用。以下對(duì)SPI及內(nèi)部比較器做詳細(xì)介紹。其內(nèi)部原理圖如圖311所示圖39C8051F320單片機(jī)內(nèi)部資料分配圖SILICONLABORATORIES是由NAVSOOCH、DAVEWELLAND和JEFFSCOTT在1996年于美國(guó)德州奧斯汀AUSTIN,TEXAS成立，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)世界級(jí)的混合信號(hào)器件。SILICONLABORATORIES首款產(chǎn)品是個(gè)人計(jì)算機(jī)的模擬調(diào)制解調(diào)器；十年后，公司已成為營(yíng)運(yùn)、銷(xiāo)售和設(shè)計(jì)活動(dòng)遍及世界各地的跨國(guó)企業(yè)。SILICONLABORATORIES成立僅兩年就轉(zhuǎn)虧為盈，隨后又在2000年順利完成公司股票的首次公開(kāi)發(fā)行IPO。今天，SILICONLABORATORIES已經(jīng)是一家資本額約5億美元的上市公司，并且在各種混合信號(hào)產(chǎn)品領(lǐng)域居于領(lǐng)先地位。“只有極少數(shù)公司能像SILICONLABS一樣保持穩(wěn)定的成長(zhǎng)與獲利。我們努力為所做的每一件事情追求卓越，這不僅讓我們創(chuàng)造出一家擁有強(qiáng)大產(chǎn)品陣容和財(cái)務(wù)績(jī)效的公司，還有永續(xù)發(fā)展的價(jià)值導(dǎo)向文化和對(duì)社會(huì)的回饋。”SILICONLABORATORIES共同創(chuàng)始人暨董事長(zhǎng)NAVSOOCH表示，“我們對(duì)過(guò)去十年的員工成就備感驕傲，對(duì)未來(lái)的業(yè)務(wù)潛力更感樂(lè)觀。在下個(gè)十年里，我們將運(yùn)用更豐沛的資源、世界一流的混合信號(hào)工程師團(tuán)隊(duì)和學(xué)習(xí)循環(huán)能力把我們的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大到更多新市場(chǎng)。”備受肯定的混合信號(hào)領(lǐng)導(dǎo)者SILICONLABORATORIES產(chǎn)品廣獲業(yè)界重要刊物的認(rèn)可，迄今已贏得20多項(xiàng)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。公司還在許多半導(dǎo)體市場(chǎng)迅速取得領(lǐng)導(dǎo)地位，并且銷(xiāo)售將近20億顆CMOS混合信號(hào)器件，包括10億顆模擬調(diào)制解調(diào)器芯片，獲得全球超過(guò)一半的個(gè)人計(jì)算機(jī)與衛(wèi)星機(jī)頂盒6億顆AEROGSM/GPRS收發(fā)器，用于數(shù)百款不同的移動(dòng)電話8,000萬(wàn)顆VOIP器件，用于多數(shù)VOIP產(chǎn)品將近4,000萬(wàn)顆微控制器和超過(guò)5萬(wàn)套微控制器開(kāi)發(fā)套件“隨著我們所處的模擬世界與計(jì)算機(jī)所在的數(shù)字世界持續(xù)匯集，混合信號(hào)已處在下一代創(chuàng)新的最前線。未來(lái)十年里，我們將看到便攜式裝置的耗電更少和電池壽命更長(zhǎng)，大幅強(qiáng)化這些產(chǎn)品的功能匯集。廣播技術(shù)將具備高度便攜性；電源供應(yīng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)距監(jiān)控將變得司空見(jiàn)慣，帶寬需求也會(huì)越來(lái)越大。”SILICONLABORATORIES總裁暨執(zhí)行長(zhǎng)NECIPSAYINER表示，“這將帶來(lái)一個(gè)適合創(chuàng)新的市場(chǎng)，使得技術(shù)的成本更低、耗電更少和更容易使用。我們?cè)谶@個(gè)環(huán)境表現(xiàn)杰出，未來(lái)十年更將在所處的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域里開(kāi)發(fā)更多創(chuàng)新產(chǎn)品。”財(cái)務(wù)優(yōu)勢(shì)SILICONLABORATORIES一直是德州公認(rèn)成長(zhǎng)最快的企業(yè)之一，以最佳實(shí)務(wù)為基礎(chǔ)所建立的財(cái)務(wù)結(jié)構(gòu)確保公司擁有最健全的財(cái)務(wù)績(jī)效和不斷增加的資金可供運(yùn)用，目前的結(jié)余現(xiàn)金已超過(guò)4億美元，而且完全沒(méi)有負(fù)債。這種穩(wěn)健的財(cái)務(wù)管理讓公司持續(xù)投資于研發(fā)，進(jìn)一步擴(kuò)大公司專(zhuān)利的混合信號(hào)產(chǎn)品陣容。贏家文化SILICONLABORATORIES曾獲員工票選為德州中部最佳工作地點(diǎn)之一，贏家文化WINNINGCULTURE讓公司在成長(zhǎng)過(guò)程專(zhuān)心一致。SILICONLABORATORIES員工對(duì)于他們所致力的核心價(jià)質(zhì)備感自豪，這包括開(kāi)放透明的溝通方式、持續(xù)創(chuàng)新、堅(jiān)持質(zhì)量、合作工作環(huán)境以及對(duì)于爭(zhēng)取勝利和商業(yè)成功的強(qiáng)烈企圖心。SILICONLABORATORIES致力將其營(yíng)收成果與社會(huì)分享，同時(shí)捐贈(zèng)資金和主動(dòng)支持超過(guò)40個(gè)當(dāng)?shù)厣鐖F(tuán)，這使得奧斯汀的生活質(zhì)量有了非常明顯的進(jìn)步。SILICONLABORATORIES（芯科實(shí)驗(yàn)室）成立于1996年，位于美國(guó)德州奧斯汀市，是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)比電路及混合信號(hào)IC的公司，為成長(zhǎng)快速的通信產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)等提供廣大應(yīng)用。SILICONLABORATORIES8051混合信號(hào)微處理器C8051FXXX系列，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的調(diào)測(cè)，與全球領(lǐng)先的模擬器件、高速傳輸8051CPU、ISPFLASH存儲(chǔ)器、JTAG結(jié)合為一體。通過(guò)高品質(zhì)模擬器件、100MIPS8051中心以及內(nèi)置可編程系統(tǒng)，可以為客戶提供完全的設(shè)計(jì)彈性、更短的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、可靠的系統(tǒng)品質(zhì)、卓越的終端產(chǎn)品特性。SILICONLABORATORIES公司的C8051F320單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片SOC，具有與MCS51完全兼容的指令集。該系列單片機(jī)機(jī)器周期由標(biāo)準(zhǔn)8051的12個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期降為1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，大大提高了單片機(jī)的速度，能在執(zhí)行指令期間預(yù)處理下一條指令，提高了處理能力。C8051320F320單片機(jī)具有片內(nèi)C2調(diào)試模式，通過(guò)JTAG接口可以對(duì)板上器件進(jìn)行非侵入式、全速的系統(tǒng)調(diào)試。SILABSIDE軟件支持觀察和修改存儲(chǔ)器、寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)運(yùn)行，堆棧指示器和單步執(zhí)行。調(diào)試時(shí)不占用MCU的其它資源，并且所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常地工作。當(dāng)MCU單步執(zhí)行或遇到斷點(diǎn)而停止運(yùn)行時(shí)，所有的外設(shè)ADC除外都停止運(yùn)行，以保持同步。令外，該單片機(jī)采用33V供電，工作電流20MA以下，可謂是低功耗單片機(jī)。331C8051F320單片機(jī)主要特性高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的微控制器內(nèi)核（可達(dá)25MIPS）全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）通用串行總線（USB）功能控制器，有8個(gè)靈活的端點(diǎn)管道，集成收發(fā)器和1KFIFORAM電源穩(wěn)壓器（5V至3V）真正10位200KSPS的17通道單端/差分ADC，帶模擬多路器片內(nèi)電壓基準(zhǔn)和和溫度傳感器片內(nèi)電壓比較器（兩個(gè)）高精度可編程的12MHZ內(nèi)部振蕩器和4倍時(shí)鐘乘法器16KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器2304字節(jié)片內(nèi)RAM（2561K1KUSBFIFO）硬件實(shí)現(xiàn)的SMBUS/I2C、增強(qiáng)型UART和增強(qiáng)型SPI串行接口4個(gè)通用的16位定時(shí)器具有5個(gè)捕捉/比較模塊和看門(mén)狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA）片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器和時(shí)鐘丟失檢測(cè)器25/21個(gè)端口I/O（容許5V輸入）C8051F320是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。FLASH存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并允許現(xiàn)場(chǎng)更新8051固件。用戶軟件對(duì)所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān)斷任何一個(gè)或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。片內(nèi)SILICONLABS二線（C2）開(kāi)發(fā)接口允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品MCU進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。在使用C2進(jìn)行調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。兩個(gè)C2接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。每種器件都可在工業(yè)溫度范圍（45到85）內(nèi)用27V36V的電壓工作。端口I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信號(hào)電壓。332SPI總線介紹其中我們所用到的SPI0總線是增強(qiáng)性外設(shè)接口。SPI0提供訪問(wèn)一個(gè)全雙工同步串行總線的能力。SPI0可以作為主器件或從器件工作，可以使用3線或4線方式，并可以同一總線上支持多個(gè)主器件和從器件。從選擇信號(hào)（NSS）可被配置為輸入以選擇工作在從方式的SPI0，或在多主環(huán)境中禁止主方式操作，以避免兩個(gè)以上主器件試圖同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)發(fā)生SPI總線沖突。NSS可以被配置為片選輸出（在主方式），或在3線操作時(shí)被禁止。在主方式，可以用其他通用端口I/O引腳選擇多個(gè)從器件。其原理圖及所用到的寄存器如圖所示圖310SPI總線工作原理圖由原理圖可知，若要正常使用SPI，就必須對(duì)時(shí)鐘速率寄存器SPI0CKR、配置寄存器SPI0CFG、控制寄存器SPI0CN進(jìn)行配置。另外，320單片機(jī)的端口為采用浮動(dòng)的交叉開(kāi)關(guān)配置型的，在使用之前必須對(duì)其進(jìn)行配置，才能將SPI總線信號(hào)引出單片機(jī)引腳。SPI所使用的有四個(gè)信號(hào)引腳MOSI、SCK、MISO、NSS。其中MOSI為主輸出從輸入信號(hào)。SCK為串行時(shí)鐘信號(hào)。MISO為主輸入從輸出信號(hào)。NSS的功能取決于NSSMD1與NSSMD0位的設(shè)置。333片內(nèi)可編程比較器該系統(tǒng)還使用到了片內(nèi)的電壓比較器，該單片機(jī)共有兩個(gè)片內(nèi)比較器，其原理圖如圖所示圖311比較器工作原理圖C8051F320/1器件內(nèi)部的電壓比較器，可以由用戶軟件使能/禁止和配置。端口I/O引腳可以通過(guò)多路選擇器被配置為比較器輸入。如果需要，可以將兩個(gè)比較器輸出連到端口引腳一個(gè)鎖存輸出和/或一個(gè)未鎖存的輸出（異步）。比較器的響應(yīng)時(shí)間是可編程的，允許用戶在高速和低功耗方式之間選擇。比較器的正向和負(fù)向回差電壓也是可配置的。比較器能在上升沿、下降沿產(chǎn)生中斷，或在兩個(gè)邊沿都產(chǎn)生中斷。當(dāng)MCU工作在空閑方式時(shí)，這些中斷可用于喚醒MCU。比較器0還可以被配置為復(fù)位源。主控在系統(tǒng)中的接線如下圖312主控接線圖34AD轉(zhuǎn)換與LCD顯示電路AD在系統(tǒng)中是模擬量與數(shù)字量的橋梁。電源的POW_INT、超聲波的時(shí)間擴(kuò)展電路、兩路溫度轉(zhuǎn)換電路都需要進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，因此外擴(kuò)一個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯片是有必要的，AD7795是一個(gè)6差分，16位低功耗、低噪聲、型AD，并帶有片上程控放大與內(nèi)部基準(zhǔn)電路。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所圖313AD7795內(nèi)部原理圖由內(nèi)部原理圖可知，我們?cè)谶M(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，可以配置其基準(zhǔn)源為內(nèi)部或外部，經(jīng)過(guò)多路選擇器后再經(jīng)過(guò)緩沖和放大后給了AD轉(zhuǎn)換電路，串行接口和邏輯控制模塊再將轉(zhuǎn)換結(jié)果以串行數(shù)據(jù)的形式送給單片機(jī)。其應(yīng)用電路如圖所示圖314AD轉(zhuǎn)換原理圖為了確保AD轉(zhuǎn)換的精度需要在AD779513管腳處外加一個(gè)125V電壓基準(zhǔn)。125V電壓基準(zhǔn)用芯片MAX6161提供，具體接線如下圖所示12456JMAXC0UF圖315基準(zhǔn)源LCD在，電路中主要起到一個(gè)顯示的功能，其通信協(xié)議與AD7795一樣，也是SPI總線形式。因此，其接線也相對(duì)簡(jiǎn)單，如圖所示圖316LCD接線圖第4章系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)41軟件流程圖主函數(shù)的編程主要就是協(xié)調(diào)各功能模塊的工作、顯示以及電源監(jiān)控的功能。各功能模塊主要包括溫度測(cè)量模塊、液晶顯示模塊等。初始化電量充足功能模塊測(cè)試正常溫度測(cè)量計(jì)算溫度值切換顯示模式顯示電量檢測(cè)報(bào)警電路休眠NYNY圖41軟件流程圖由于上電后單片機(jī)從主函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，在第一步需進(jìn)行初始化操作，其中包括對(duì)內(nèi)部比較器、SPI總線、中斷源、IO端口進(jìn)行配置，并對(duì)各外部電路進(jìn)行初始化。例如今NE555禁止輸出，清除超聲波接收端的中斷標(biāo)志等。為使電池不至于過(guò)放，在初始化完成后，對(duì)電波電量進(jìn)行檢測(cè)，此數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)按鍵電路的兩個(gè)分壓電阻后送給AD7795，并將電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在程序里與設(shè)定值進(jìn)行比較。如果電量不足，會(huì)發(fā)出報(bào)警，并使外部器件CS端置高，然后使單片機(jī)處于低功耗方式。如果電量充足，則進(jìn)行下一步，對(duì)各個(gè)模塊的性能進(jìn)行試用，也就是功能模塊測(cè)試，如果某電路出現(xiàn)故障，單片機(jī)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該信號(hào)由兩個(gè)LAMP的不同狀態(tài)組成。以防止人們?cè)谖窗l(fā)現(xiàn)故障時(shí)誤使用該產(chǎn)品。各功能測(cè)試正常后，就開(kāi)始正常工作，首先由ADT70輸出一個(gè)電流給PT1000，將溫度值轉(zhuǎn)換成為固定的電壓值然后送給了AD7795，然后單片機(jī)讀取AD7795里的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算便算出了此時(shí)的溫度值。然后通過(guò)液晶顯示將其顯示出來(lái)。在一個(gè)周期完成后，為防止在工作過(guò)程中電池過(guò)放，此時(shí)再進(jìn)行一次點(diǎn)量檢測(cè)，為此一個(gè)完整的工作過(guò)程就完成了。溫度測(cè)量和電量檢測(cè)程序在系統(tǒng)中，重要的一環(huán)不光是超聲波流量的測(cè)量，溫度測(cè)量也同樣重要，由于電路上的復(fù)雜性，使我們的程序處理相對(duì)簡(jiǎn)單，只需經(jīng)過(guò)一次AD轉(zhuǎn)換電路即可，然后再通過(guò)一定的數(shù)學(xué)表達(dá)示計(jì)算出來(lái)，電量檢測(cè)也是同樣的道理。因此，對(duì)AD7795的編程顯得尤為重要，下面敘述對(duì)AD7795的編程。42SPI總線工作原理數(shù)模轉(zhuǎn)換和液晶顯示都用到了SPI總線的編程，所以對(duì)SPI的編程介紹如下SPI總線上的所有數(shù)據(jù)傳輸都由SPI主器件啟動(dòng)。通過(guò)將主允許標(biāo)志（MSTEN，SPI0CFG6）置1將SPI0置于主方式。當(dāng)處于主方式時(shí)，向SPI0數(shù)據(jù)寄存器（SPI0DAT）寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)時(shí)是寫(xiě)發(fā)送緩沖器。如果SPI移位寄存器為空，發(fā)送緩沖器中的數(shù)據(jù)字節(jié)被傳送到移位寄存器，數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始。SPI0主器件立即在MOSI線上串行移出數(shù)據(jù)，同時(shí)在SCK上提供串行時(shí)鐘。在傳輸結(jié)束后SPIF（SPI0CN7）標(biāo)志被置為邏輯1。如果中斷被允許，在SPIF標(biāo)志置位時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。在全雙工操作中，當(dāng)SPI主器件在MOSI線向從器件發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，被尋址的SPI從器件可以同時(shí)在MISO線上向主器件發(fā)送其移位寄存器中的內(nèi)容。因此，SPIF標(biāo)志既作為發(fā)送完成標(biāo)志又作為接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志。從從器件接收的數(shù)據(jù)字節(jié)以MSB在先的形式傳送到主器件的移位寄存器。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)被完全移入移位寄存器時(shí)，便被傳送到接收緩沖器，處理器通過(guò)讀SPI0DAT來(lái)讀該緩沖器。43AD7795編程AD7795的編程主要有配置子函數(shù)，檢測(cè)子函數(shù)和轉(zhuǎn)換子函數(shù)組成。對(duì)于配置子函數(shù)，主要是寫(xiě)模式寄存器，在這里我們把它寫(xiě)成單次轉(zhuǎn)，外部時(shí)鐘，斬波使能，開(kāi)PSW，并寫(xiě)IO寄存器為0。在檢測(cè)寄存器中，先復(fù)位AD7795，然后讀取配置寄存器，模式寄存器的值，如果和默認(rèn)值相同，則表明該芯片正常。對(duì)于AD轉(zhuǎn)換，我們要一個(gè)通道一個(gè)通道的讀取，而每次轉(zhuǎn)換完成會(huì)在RDY輸出一個(gè)低電平,來(lái)判斷轉(zhuǎn)換是否完成。由于在整個(gè)設(shè)計(jì)中，AD轉(zhuǎn)換的重要性很大，能不能正確的編程對(duì)系統(tǒng)的影響明顯，所以需對(duì)AD進(jìn)行合適的編程。44液晶編程對(duì)于液晶的編程，有相應(yīng)的控制指令字，如下所示表41液晶命令字表命令功能命令功能命令功能80清屏01繪點(diǎn)07顯示ASCII81設(shè)置ASCII02畫(huà)直線08顯示漢字82漢字類(lèi)型03矩形框0B顯示UCHAR83設(shè)置繪圖色04矩形0CUSHORT89字符覆蓋模式05圓框0E位圖顯示8A背光亮度06圓注以上數(shù)字均為16進(jìn)制數(shù)，如果相對(duì)LCD進(jìn)行操作，只需對(duì)相應(yīng)控制字進(jìn)行更改即可，讀取數(shù)字亦是如此。