智能仪表设计原理Word格式.docx
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2.1.2主要功能特性
·
兼容MCS51指令系统
8k可反复擦写（>
1000次）FlashROM
32个双向I/O口，256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz
2个串行中断，可编程UART串行通道
2个外部中断源
共8个中断源
2个读写中断口线，3级加密位
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
图1-微控制器AT89C52接口电路
2.1.3温度传感器选型
温度传感器采用LM35CA（可测温度范围为-40-+110℃）,LM35是由国半公司所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式，0时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。
LM35有多种不同封装型式,在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可达到±
1/4℃的准确率。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；
两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低（0.08℃），单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
图2-LM35的接口电路
2.1.4温度采样电路设计
本装置采用4个单8通道数字控制模拟电子开关（CD4051）,做多可采集32路温度信号。
检测电路原理图如下：
图3-检测电路原理图
2.1.5AD转换和DA转换电路设计
本装置AD转换采用10位的AD芯片TCL1549,DA转换采用10位的TLC5615,确保了测量的精度。
具体电路如下：
图4-AD转换电路
图5-DA转换电路
2.1.6人机界面电路设计
本装置面板上采用1个四位LED数码显示，显示各路温度，同时面板上还有三个轻触按键，按键的功能分别是：
上升键、下降键、确认键。
通过按键和显示电路，可以单独设定每路温度的过/欠温值。
具体电路如下图：
图6-人机界面电路图
2.1.7通信电路设计
本装置在背板上配有一个RS485通信端口，用户通过该通讯端口，可以在后台读取温度信息，并可以设定每路温度的过/欠温值。
图7-RS485通信电路
系统的软件设计
在软件系统设计方面，整个温度测控制的软件设计可分为以下几个内容：
1、初始化（采集系统参数设置和参数的存储）
2、AD转换的控制和数据读取
3、显示采集数据
4、后台通信
软件的内容只有通过合理的分配，才能确保整个装置运行的稳定性。
软件的主程序的流程图如下：
图8-温度监控系统的软件流程图
2.2.1采集系统参数设置和参数的存储的程序设计
根据实际工况的需求可以单独设定每路测量温度的过/欠温值，并将设置好的参数存到CPU内部自带的EEPROM内。
#include<
>
sfrISP_DATA=0xc2;
sfrISP_ADDRH=0xc3;
sfrISP_ADDRL=0xc4;
sfrISP_CMD=0xc5;
sfrISP_TRIG=0xc6;
sfrISP_CONTR=0xc7;
externvoidDelay（unsignedinty）;
#defineREAD_AP_and_Data_Memory_Command0x01/*字节读应用程序区和数据存储区*/
#definePROGRAM_AP_and_Data_Memory_Command0x02/*字节编程应用程序区和数据存储区*/
#defineSECTOR_ERASE_AP_and_Data_Memory_Command0x03/*扇区擦除应用程序区和数据存储区*/
/*定义Flash操作等待时间*/
#defineWAIT_TIME0x02voidISP_IAP_enable（void）
{
EA=0;
/*closeintermit*/
ISP_CONTR=ISP_CONTR&
0x18;
/*0001,1000*/
ISP_CONTR=ISP_CONTR|WAIT_TIME;
ISP_CONTR=ISP_CONTR|0x80;
/*1000,0000*/
}
voidISP_IAP_disable（void）
0x7f;
/*0111,1111*/
ISP_TRIG=0x00;
EA=1;
/*读字节*/
unsignedintbyte_read（unsignedintbyte_addr）
unsignedintm;
ISP_ADDRH=（unsignedchar）（byte_addr>
8）;
ISP_ADDRL=（unsignedchar）（byte_addr&
0x00ff）;
ISP_CMD=ISP_CMD&
0xf8;
/*1111,1000*/
ISP_CMD=ISP_CMD|READ_AP_and_Data_Memory_Command;
/*0000,0001read*/
ISP_IAP_enable（）;
ISP_TRIG=0x5a;
ISP_TRIG=0xa5;
_nop_（）;
_nop_（）;
ISP_IAP_disable（）;
m=ISP_DATA;
byte_addr++;
m=m<
<
8|ISP_DATA;
return（m）;
/*写数据进数据Flash存储器,只在同一个扇区内写，不保留原有数据*/
/*begin_addr,被写数据Flash开始地址；
counter,连续写多少个字节；
array[]，数据来源*/
voidsequential_write_flash_in_one_sector（unsignedintbegin_addr,unsignedcharcounter,unsignedintarray[]）
unsignedchari=0;
unsignedintin_sector_begin_addr=0;
unsignedintsector_addr=0;
/*擦除要修改/写入的扇区*/
sector_addr=（begin_addr&
0xfe00）;
/*1111,1110,0000,0000;
取扇区地址*/
ISP_ADDRH=（unsignedchar）（sector_addr>
ISP_ADDRL=0x00;
/*1111,1000*/
ISP_CMD=ISP_CMD|SECTOR_ERASE_AP_and_Data_Memory_Command;
/*0000,0011*/
/*触发ISP_IAP命令*/
for（i=0;
i<
counter;
i++）
{
/*写一个字节*/
ISP_ADDRH=（unsignedchar）（begin_addr>
ISP_ADDRL=（unsignedchar）（begin_addr&
ISP_DATA=（unsignedchar）（array[i]>
8）;
ISP_CMD=ISP_CMD&
ISP_CMD=ISP_CMD|PROGRAM_AP_and_Data_Memory_Command;
/*0000,0010*/
ISP_TRIG=0x5a;
ISP_TRIG=0xa5;
begin_addr++;
/*写一个字节*/
ISP_DATA=（unsignedchar）（array[i]&
0x00ff）;
_nop_（）;
}
2.2.2温度信号经AD转换的程序设计
A/D转换程序是将温度信号的模拟值转换成数字值送给CPU。
unsignedintAD_transition（void）
unsignedchari;
unsignedintadtemp;
AD_CS=1;
2.2.3置内部线路板布局方案
装置内部电路主要由CPU控制电路、温度信号采集电路、按键和显示电路、通信电路组成，具体的分布情况如下图所示：
4.系统设计总结
本系统设计一种基于基于51系列单片机位控制核心的温度监测系统。
在温度测量上，使用了高精度的LM35CA温度传感器，具有精度高、系统扩展性强、可靠性高、实时性能好、体积小、功耗低等特点，为中范围温度监测应用提供了一个良好的通用型解决方案，具有良好的前景和推广价值。
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