單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)

摘要3
Abstract4
第一章前言5
第二章?單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)分析與設計6
2.1?總體分析6
2.2?AT89C51單片機的性能及應用6
2.3?控制框圖的設計系統(tǒng)7
第三章?單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)分析與設計的硬件9
3.1?輸入電路的設計9
3.1.1?集成溫度傳感器AD590的簡單介紹9
3.1.2?放大電路的設計10
3.2?單通道，循環(huán)檢測工作方式選擇電路的設計12
3.3??A/D0809與AT89C51接口電路的設計13
3.4?輸出電路設計15
3.4.1?四位LED數(shù)碼管驅動電路的設計15
3.4.2?超溫報警電路的設計17
3.4.3?溫度控制電路的設計17
3.6?電路板的制作與調試19
3.6.1電路原理圖的繪制過程19
3.6.2??PCB板的制作21
3.6.3?電路的焊接24
第四章?單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)的軟件25
4.1?主程序的逐步25
4.1.1?初始化和工作方式選擇程序的設計25
4.1.2?顯示程序的設計27
4.1.3?二進制溫度值轉化成BCD碼溫度顯示值的程序設計28
4.1.4?延時子程序的設計30
4.1.5?數(shù)模轉換測量子程序的設計30
4.1.6?按鍵檢測子程序的設計32
4.1.7?超溫報警程序及繼電器控制程序的設計33
4.2??CPU抗干擾技術的程序設計34
4.2.1數(shù)字濾波35
4.2.2　指令冗余和“看門狗”技術35
4.2.3　提高RAM?資料可靠性35
4.2.4?總　結35
4.3?程序的匯編與調試35
第五章?結束語39
5.1?本次設計心得體會39
5.2?總結40
5.3?謝詞43
參考文獻、資料：44
附錄一?圖和表45
附錄二?外文資料翻譯47
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摘要
溫度測量與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應用。利用單片機技術的溫度測控系統(tǒng)以其體積小，可靠性高而被廣泛采用。本文對該測控系統(tǒng)進行了分析設計。
????首先，本文針對系統(tǒng)所使用的單片機的性能和發(fā)展情況做了簡單介紹；對系統(tǒng)使用的模/數(shù)轉換芯片ADC0809做了性能方面的簡單說明；同時對測量溫度在-55～150之間的集成型恒流測溫元件AD590做了介紹。
????其次，本文重點對測控硬件、軟件的組成進行了分項、模塊化逐步分析設計。對各部分的電路一一進行了介紹，最終實現(xiàn)了該系統(tǒng)的硬件電路。繪制了電路原理圖，繪制了印制電路板圖，并將制成的線路板焊接上了元件，完成了硬件調試。根據(jù)硬件的設計和測控系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，本設計對軟件也進行了一一設計，并經(jīng)過反復的模擬運行、調試，修改簡化了軟件系統(tǒng)，最后形成了一套完整的程序系統(tǒng)。
??　關鍵詞：?單片機、ADC0809、AD590、軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)

第一章前言
溫度測量在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防等行業(yè)有著廣泛的應用，而且隨著科學技術的發(fā)展對溫度測量的精度要求愈來愈高。由于AT89C51單片機的設計時間有限其精度不是很高，它的測溫范圍在0~100℃之間，可以直接應用在對溫度精度要求不高的各種現(xiàn)場。
????單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)采用集成溫度傳感器滿足溫度測量，并將溫度信號轉換成電流，轉換為電壓信號，通過放大電路最終交由模/數(shù)轉換芯片轉換成數(shù)字信號經(jīng)單片機處理并經(jīng)輸出驅動電路顯示于共陽極數(shù)碼管。該測量儀可實現(xiàn)多點（8點）不同區(qū)域測量，單通道，循環(huán)測量。還具有超溫報警和自動控制功能，當溫度超過某一設定值時，系統(tǒng)控制繼電器來關閉加溫設備。
????除此之外，考慮到測控會用于工業(yè)生產(chǎn)當中，可靠性要求比較重要，并要具有抗干擾能力和避免、消除干擾的能力，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)工作。
????由以上大致分析，整個系統(tǒng)控制將由AT89C51單片機為核心構成。選用ADC0809作為模/數(shù)轉換芯片，各個檢測信號、控制信號、顯示信號可由單片機的I/O口進行，并由程序保證系統(tǒng)抗干擾的能力。
?　　設計任務為：用單片機設計一個測溫范圍在0～100的多通道溫度測量儀。設計要求：完成該系統(tǒng)的軟硬件設計，學習掌握單片機采集測控系統(tǒng)的設計方法，提高學習新知識、新技能的能力，培養(yǎng)獨立設計的能力。?





第二章?單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)分析與設計
2.1?總體分析
?????由于AT89C51單片機的設計時間有限其精度不是很高，它的測溫范圍在0~100℃之間，可以直接應用在對溫度精度要求不高的各種現(xiàn)場。
????單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)采用集成溫度傳感器滿足溫度測量，并將溫度信號轉換成電流，轉換為電壓信號，通過放大電路最終交由模/數(shù)轉換芯片轉換成數(shù)字信號經(jīng)單片機處理并經(jīng)輸出驅動電路顯示于共陽極數(shù)碼管。該測量儀可實現(xiàn)多點（8點）不同區(qū)域測量，單通道，循環(huán)測量。還具有超溫報警和自動控制功能，當溫度超過某一設定值時，系統(tǒng)控制繼電器來關閉加溫設備。
????除此之外，考慮到測控會用于工業(yè)生產(chǎn)當中，可靠性要求比較重要，并要具有抗干擾能力和避免、消除干擾的能力，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)工作。
????由以上大致分析，整個系統(tǒng)控制將由AT89C51單片機為核心構成。選用ADC0809作為模/數(shù)轉換芯片，各個檢測信號、控制信號、顯示信號可由單片機的I/O口進行，并由程序保證系統(tǒng)抗干擾的能力。
2.2?AT89C51單片機的性能及應用
????單片機是早期Single?Chip?Microcomputer的直譯，它反映了早期單片機的形態(tài)和本質。然后，按照面向對象，突出控制功能，在片內(nèi)集成了許多外圍電路及外設接口，突破了傳統(tǒng)意義上的計算機結構，發(fā)展成microcontroller的體系結構，目前國外已普遍稱之為微控制器MCU（Microcontroller?Unit）。鑒于它完全作嵌入應用，故又稱為嵌入式微控制器(Embedded?Microcontrolle)。
????大多數(shù)單片機采用哈佛（Harvard）結構體系，即數(shù)據(jù)存儲空間與程序存儲空間相互獨立的結構體系。它不同于一般通用計算機系統(tǒng)結構，即程序和數(shù)據(jù)共用一個空間的馮•諾伊曼(Von?Neumann)結構。
?????AT89C51單片機溫度測控儀采用Atmel公司的AT89C51單片機，采用雙列直插封裝（DIP），有40個引腳。該單片機采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術制造，與美國Intel公司生產(chǎn)的MCS—51系列單片機的指令和引腳設置兼容。其主要特征如下：
○18位CPU
○2內(nèi)置4K字節(jié)可重復編程Flash，可重復擦寫1000次
○3完全定態(tài)操作：0Hz~24Hz，可輸出時鐘信號
○4128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器
○532根可編程I/O線
○62個16位定時/計數(shù)器
○7中斷系統(tǒng)有6個中斷源，可編為兩個優(yōu)先級
○8一個全雙工可編程串行通道
○9具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式
????值得注意的是，P0、P1、P2、P3口作為普通I/O口使用時都是準雙向口結構，其輸入操作和輸出操作本質不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)，輸出是對鎖存器的寫入操作。當內(nèi)部總線給口鎖存器置0或1時，鎖存器中的0、1狀態(tài)立即反映到引腳上。但在輸入操作時，如果鎖存器狀態(tài)為0引腳被鉗位0狀態(tài)，導致無法讀出引腳的高電平輸入。因此，準雙向口作為輸入口時，應先使鎖存器置1（稱之為置輸入方式）。然后，再讀引腳，例如：要將P1口的狀態(tài)讀入到累加器A中，應執(zhí)行以下兩條指令：?
MOV?P1，#0FFH?；P1口置入方式
MOV?A，?P1?；讀P1口引腳狀態(tài)到A
????另外，I/O口的端口自動識別功能，保證了無論是P1口（低8位地址）P2口（高8位地址）的總線復用，還是P3口的功能復用，內(nèi)部資源自動選擇而不需要用指令進行狀態(tài)選擇。
????近年來，隨著計算機技術的發(fā)展，單片機的功能越來越強大。由于單片機的壽命長、速度快、低功耗、低噪聲、可靠性高的特點及16位、32位單片機的出現(xiàn)，在工業(yè)領域仍具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br>2.3?控制框圖的設計系統(tǒng)
主要包括對A/D0809的數(shù)據(jù)采集，檢測單通道、循環(huán)檢測工作方式，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機處理。此外還有復位電路，晶振電路，啟動電路等。故現(xiàn)場輸入硬件有通道選擇鍵、溫度設置鍵、自動方式鍵、A/D轉換芯片。執(zhí)行機構有4位數(shù)碼管、繼電器等。系統(tǒng)框圖如圖2.1：




2．1?控制框圖





第三章?單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)分析與設計的硬件
在硬件的設計前期，根據(jù)框圖對電路中可能出現(xiàn)的電路，進行了模擬實驗，并根據(jù)實驗結果對后期的硬件設計進行了合理化的修改完善。在第二章中已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，下面將根據(jù)框圖分別設計各部分電路。
3.1?輸入電路的設計
溫度信號的采集電路。放大電路輸入口連接溫度傳感器AD590的兩個引腳。AD590是一種具有良好溫度特性的電壓輸入/電流輸出型溫度傳感器?？梢栽?55℃~150℃溫度范圍內(nèi)正常工作。當輸入從+4V～+30V的寬范圍電壓時，將按1μA/℃的比例輸出反映當前溫度的電流信號。如當感應溫度為0℃時，輸出的電流為273μA。本設計中給AD590提供了?12V的電壓，以保證其能正常工作，溫度監(jiān)控范圍可在0℃～100℃范圍內(nèi)由控制部分自定義。
3.1.1?集成溫度傳感器AD590的簡單介紹
集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b-e結壓降的不飽和值VBE與熱力學溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關系實現(xiàn)對溫度的檢測：??
式中，K—波爾茲常數(shù)；q—電子電荷絕對值。
集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0℃時輸出為0，溫度25℃時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。
AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：
1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即：
?mA/K
式中：??—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；
T—熱力學溫度，單位為K。
2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。
3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流??變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。
4、輸出電阻為710MW。
5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃
AD590測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合。由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。
圖3.1?AD590的封裝形式與基本應用電路
3.1.2?放大電路的設計

在許多需要A/D轉換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，很多情況下，傳感器輸出的模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求，這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表器的選型很多，在這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，其實就是典型的差動放大器。它只需三個廉價的普通運算放大器和幾只電阻器，即可構成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應用于工業(yè)自動控制、儀器儀表、電氣測量、醫(yī)療器械及其它數(shù)字采集的系統(tǒng)中。
電路圖參見圖3.?2。電路原理并不復雜。要使電路滿足平衡，則R1=R2、R3=R4、R5=R6，因為每個運放的特性不可能完全一致，在A和A2的Pin1、Pin8增設了調零電位器VR1和VR2，這在實際的應用中是非常有用的。假設A1、A2的失配、失調電壓和電流均為零的情況下，其差模電壓增益為：?整個電路采用正負兩組電源供電，這樣可對正或負輸入電壓進行放大。電源電壓一般可取±5—±15V，但對其穩(wěn)定度有一定的要求。圖1中的電容C用于除抖動和抗干擾，其取值應以實際的用途，根據(jù)放大的信號特性決定。
????可選用的運算放大器相當多，如OP-07，OP-725，如果要求不高，甚至可選價廉的uA741等通用運算放大器。
本設計的放大電路采用高精度集成運放OP-07做放大元件,OP-07為一種具有低失調電壓、低失調電流和低溫漂的超低失調運算放大器，其廣泛地應用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、闔值電壓檢測、微弱信號精確放大等場合，是一種通用性極強的運算放大器。
OP-07的電源電壓范圍?3～?18V，輸入電壓范圍為0～?14V，其引線圖如圖3.?2。

??????????????
3.3?OP-07管腳圖
3.2?單通道，循環(huán)檢測工作方式選擇電路的設計?
通道選擇工作方式由獨立式按鍵實現(xiàn)。獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀不會影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個健被按下了。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單。但每個按鍵需占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量多時，輸入口浪費大，電路結構顯得很繁雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的合。用查詢方式的獨立式按鍵工作，按鍵直接與AT89C51的I／O口線相接，通過讀I／O口，判定各I／O口線的電平狀態(tài)，即可識別按下的按鍵。
?獨立式按鍵電路中，各按鍵開關均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開時，各I／O口線有確定的高電平，當然如輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，則外電路的上拉電阻可省去。
對獨立按鍵盤進行編程，采用軟件消抖的方法，以查詢工作方式檢測各按鍵的狀態(tài)。當有且僅有一鍵按下時才予以識別，如有兩個或多個鍵同時按下將不予以處理。通道選擇由按鍵選擇，由P3.5、P3.6掃描實現(xiàn)
3.3??A/D0809與AT89C51接口電路的設計?
ADC0809是美國國家半導體公司（National?Semiconduct?Corporation）產(chǎn)品。是逐次逼近型芯片，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開關，可對8路0~~5V的輸入模擬電壓信號分時進行轉換，片內(nèi)具有多路開關的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256R電阻T型網(wǎng)絡、樹狀電子開關、逐次逼近寄存器SAR，控制與時序電路等。輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到單片機數(shù)據(jù)總線。ADC0809的分辨率為8位，單一5V供電，功耗為15mW，圖3.4??ADC0809管腳圖
不必進行零點和滿刻度調整，外部時鐘頻率范圍為10KHz~~1280KHz,?ADC0809和
AT89C51的硬件接口有三種方式：查詢方式，中斷方式，等待延時方式。此測量儀采用中斷方式。雖然ADC0809走過了自己的輝煌時期，已經(jīng)不是目前功能最好的模數(shù)轉換器件，但是他的廉價和品質在許多領域被廣泛使用。
A∕D轉換器ADC0809與單片機的連接如圖3.5所示。ADC0809的8個模擬量輸入都用了，分別連接溫度傳感器的測量和放大電路的輸出。ADC0809的時鐘由AT89C51的ALE圖3.5??ADC0809與AT89C51的接口線路
信號提供，根據(jù)ACD0809對工作時鐘的要求和控制器對漏電和短路信號的反應速度的要求，ADC0809時鐘頻率通過4024分頻器分頻，這樣，若A∕D轉換的時間為0．1ms，則控制器循環(huán)采樣完8個仿真輸入信號需要0．8ms時間。這樣的采樣速度足夠滿足漏電和短路的保護要求。
3.4?輸出電路設計
3.4.1?四位LED數(shù)碼管驅動電路的設計
在單片機系統(tǒng)中，常用的顯示器有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED(LightEmittingDiode)，液晶顯示器，簡稱LCD(LiquidCrystalDisplay)；熒光管顯示器。近年來也開始使用簡易的CRT接口，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都有兩種顯示結構；段顯示(7段，“米”字型等)和點陣顯示(5X?，5X8，8X8點陣等)。而發(fā)光二極管顯示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示，此外還有共陽極和共陰極之分等。
???三種顯示器中，以熒光管顯示器亮度最高，發(fā)光二極管次之，而液晶顯示器最弱，為被動顯示器，必須有外光源。
???LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器，有8字段和“米”字段之分。顯示塊都有dp顯示段，用于顯示小數(shù)點。7段LED的字型碼，由于只有7個段發(fā)光二極管，所以字型碼為一個字節(jié)?！懊住弊侄蜭ED的字型碼由于有15個段發(fā)光二極管，所以字型碼為兩個字節(jié)。這種顯示塊有共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。同樣，共陽板LED顯示塊的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。
由N片LED顯示塊可拼接成N位LED顯示器。本設計是4位LED顯示器的結構，原理圖如3.2.1所示：
????N位LED顯示器有N根位選線和8XN(或16XN)根段選線。根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同。段選線控制顯示字符的字型，而位選線則控制顯示位的亮、暗；
????
圖3.6??4位顯示器的構成

LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式，一是LED靜態(tài)顯示方式、二是動態(tài)顯示。????‘
LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極(或共陽極)連接在一起并接地(或+5v)，每位的段選線(a～dp)分別與一8位的鎖存輸出相連。之所以稱為靜態(tài)顯示，是由于顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。本設計用的是陽極驅動。
圖3.5所示為一個四位動態(tài)態(tài)LED顯示器電路。該電路各位可獨立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應的顯示字符。由于各位分別由一個8位輸出口控制段選碼，故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡單，付出的代價是占用口線資源較多。如圖3.5電路所示，若用I/O口線接口，則要占用4個8位I/O口，若用鎖存器(如74LS244)接口，則要用1片74LS244芯片。而如果用“米”字段的LED顯示器，則靜態(tài)顯示方式需要更多的硬件資源。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。
3.4.2?超溫報警電路的設計?
聲音是由震動所產(chǎn)生的，?一定頻率的震動就產(chǎn)生了一定頻率的聲音。這個實驗是喇叭里發(fā)出滴答一長一短的報警聲音,送出的端口是p2.7輸出1khz,2khz變頻信號報警,每一秒交換一次。
接線方法：?用一根1PIN數(shù)據(jù)線一端插入CPU部分JP53（P2口）的P2.7另外一端插入小喇叭部分的輸入端JP16。如圖3.6。
3.7超溫報警電路的實現(xiàn)
3.4.3?溫度控制電路的設計?
利用P2.6輸出高低，控制繼電器的開合，實現(xiàn)對外部裝置的控制。
現(xiàn)代自動控制設備中，都存在一個電子電路與電氣電路的互相連接問題，一方面要使電子電路的控制信號能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動機，電磁鐵，電燈等），另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護電子電路和人身的安全。電子繼電器便能完成這一橋梁作用。
????繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個二極管以吸收繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反電勢，防止干擾。本電路的控制端為JD，當JD為高電平時，繼電器不工作，當JD為低電平時，繼電器工作，常開觸點吸合。執(zhí)行時，對應的LED將隨繼電器的開關而亮滅。


?3.8?繼電器控制電路

3.5?電源的設計實現(xiàn)
電源要對單片機和各種芯片提供5V,要對運放及傳感器提供正負12V。電源通過對220V的交流電源降壓，出12V交流；再通過全波整流，輸出12V直流。
如圖3.9：

3.9?電源電路圖
3.6?電路板的制作與調試
????PCB板的制作在proter?99?se中進行，Protel?99SE采用數(shù)據(jù)庫的管理方式。Protel?99SE軟件沿襲了Protel以前版本方便易學的特點，內(nèi)部界面與Protel?99大體相同，新增加了一些功能模塊，功能更加強大。新增的層堆棧管理功能，可以設計32個信號層，16個地電層，16個機械層。新增的3D功能讓您在加工印制版之前可以看到板的三維效果。增強的打印功能，使您可以輕松修改打印設置控制打印結果。Protel?99SE容易使用的特性還體現(xiàn)在“這是什么”幫助，按下右上角的小問號，然后輸入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到設計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語言幫助顧問。
3.6.1電路原理圖的繪制過程?
????在PCB板制作之前，先進行了原理圖的繪制。
1新建設計數(shù)據(jù)庫文件
雙擊Protel?99SE?圖標，點擊File(文件)中new項，新建設計數(shù)據(jù)庫。
新建設計文件，有兩種方式：一種為MS?Access?Database方式，全部文件存儲在單一的數(shù)據(jù)庫中，同原來的99文件格式。另一種為Windows?File?System方式，全部文件被直接保存在對話框底部指定的磁盤驅動器中的文件夾中，在資源管理器中可以直接看到所建立的原理圖或PCB文件。
在Browse選項中選取需要存儲的文件夾，然后點擊OK即可建立自己的設計數(shù)據(jù)庫。然后新建文檔，給文檔取與設計相同的文件名。雙擊打開，這樣就可以開始工作了。
2?原理圖圖紙設計
打開“設計”??“選項”???“圖紙選項”就可以設定圖紙了，由于本設計原理圖不是太大，所以選用A4紙，便于安放器件，所以抓取和可視都選用“5”。圖紙放大就可以進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庫，庫文件在系統(tǒng)盤下，在99?se下的lib文件夾下。具體路徑為“設計”????“添加/刪除庫”?????然后對話筐打開就可以直接添加了。
庫添加完后，就尋找器件，找到后單擊，然后“放置”，在器件浮動的狀態(tài)可以對器件進行旋轉，“空格”順時針旋轉90度，“x”左右翻轉180度，“y”上下翻轉180度。然后根據(jù)電路需求進行安放。由于電子產(chǎn)品的日新月異，不是每個都也有圖庫了，所以有的需要自己建。
當器件按需要安放完后就開始連線了。
3?原理圖連線設計
確定起始點和終止點，Protel99?SE就會自動地在原理圖上連線，從菜單上選擇“Place/Wire”后，按空格鍵切換自動連線方式。觀察狀態(tài)欄就可以看出“Auto?Wire”Protel99?SE?自動連線、任意角度、45連線、90連線，使得設計者在設計時更加輕松自如。只要簡單地定義AutoWire方式。自動連線可以從原理圖的任何一點進行，不一定要從管腳到管腳。
4、同步設計
在Protel99SE中使得原理圖與PCB同步是容易的。Protel99SE包含一個強大的設計同步工具，使得非常容易地在原理圖和PCB之間轉移設計信息。
同步設計是更新目標文件的過程，它基于參考文件中上一次的設計信息。當你執(zhí)行同步時，通過以下選擇告訴它要轉換的方向：
從原理圖到PCB的更新
從PCB到原理圖的更新
同步設計執(zhí)行設計信息的初始化轉移，還有正向和反向標注處理、替換創(chuàng)建的網(wǎng)絡表—加載網(wǎng)絡表順序、反向標注—在PCB設計中習慣使用的重標注順序。
5、在原理圖上標注漢字或使用國標標題欄
在原理圖上放漢字，可以直接點擊“Place”選鄉(xiāng)下的“Annotation”放置漢字。
如果想要使用國標圖紙做標題欄，選擇“Design”下的“Template”里的“Set?Template?File”，找到國標標題欄所在的目錄，打開圖紙的標題欄將被切換為國標形式。
3.6.2??PCB板的制作
1、將原理圖中的選擇傳遞到PCB中
在原理圖中選擇一組器件，點擊\\Tool\Select?pcb?components選項，PCB中相同的元件也將被選中。
2、?生成網(wǎng)絡表
當設計好原理圖，在進行了ERC電氣規(guī)則檢查正確無誤后，就要生成網(wǎng)絡表，為PCB布線做準備。網(wǎng)表生成非常容易，只要在“Design”下選取“Create?Netlist”對話框，設置為那種格式的網(wǎng)絡表。網(wǎng)表生成后，就可以進行PCB設計了。

3、板框導航
當設計了原理圖，生成了網(wǎng)表，下一步就要進行PCB設計。首先要畫一個邊框，可以借助板框導航，來畫邊框。在“File”下選擇“New”中的“Wizards”,在選取“Printed?Circuit?Board?Wizard”，點擊“OK”即可，按照顯示對話框的每一步提示，完成板框設計。
4、?建立PCB文件
要進行PCB設計，必須有原理圖，根據(jù)原理圖才能畫出PCB圖。按照上述板框導航生成一張“IBM?XT?bus?format”形式的印制板邊框。選擇PCB設計窗口下的“Design”中的“Add/Remove?Library”,在對話框上選擇“4?Port?Serial?Interface.ddb”,在“\Design?Explorer?99SE\Examples”文件夾中選取，點取“Add”,然后“OK”關閉對話框。在左側的導航樹上，打開“4?Port?Serial?Interface.prj”原理圖文件，選擇“Design”下的“Update?PCB”，點取“Apply”,“Update?Design”對話框被打開，點取“Execute”選項。對話框“Confirm?Component?Associations”對話框將被打開，網(wǎng)絡連接表列出，選擇應用“Apply”更新PCB文件，由于Protel99SE采用同步設計，因此，不用生成網(wǎng)表也可以直接到PCB設計。這時，一個新的帶有網(wǎng)絡表的PCB文件將生成。
5、布局設計
布線的關鍵是布局，多數(shù)設計者采用手動布局的形式?！癛oom”定義規(guī)則，可以將指定元件放到指定區(qū)域。Protel99?SE在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項包含自動選擇和自動對齊。使用自動選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉、展開和整理成組，就可以移動倒板上所需位置上了。當簡易的布局完成后，使用自動對齊方式整齊地展開或縮緊一組封裝相似的元件。
6、?布線設置
在布線之前先要設置布線方式和布線規(guī)則。Protel99?SE有三種布線方式：忽略障礙布線（Ignore?obstacle），避免障礙布線（Avoid?obstacle），推擠布線（Push?obstacle）?？梢愿鶕?jù)需要選用不同的布線方式，在“Tools”工具菜單下選擇“Preferences”優(yōu)選項中選擇不同的布線方式。也可以使用“SHIFT+R”快捷鍵在三種方式之間切換。
接著選擇布線規(guī)則，在“Design”下選擇“Rules”對話框，選擇不同網(wǎng)絡布線的線寬，布線方式，布線的層數(shù)，安全間距，過孔大小等。
有了布線規(guī)則，就可進行自動布線或手動布線了。如果采用自動布線，選擇“Auto?Route”菜單，Protel?99SE支持多種布線方式，可以對全板自動布線，也可以對某個網(wǎng)絡、某個元件布線，也可手動布線。手動布線可以直接點擊鼠標右鍵下拉菜單“Place?track”，按鼠標左鍵一下確定布線的開始點，按“BackSpace”取消剛才畫的走線，雙擊鼠標左鍵確定這條走線，按“ESC”退出布線狀態(tài)。用“Shift”加空格鍵可以切換布線形式，“45°”“90°”弧形布線等方式之間切換。Protel99?SE提供了很好的在線檢查工具“Online?DRC”隨時檢查布線錯誤（在工具菜單的優(yōu)選項下面）。如果修改一條導線，只需重畫一條線，確定后，原來的導線就會自動被刪除。
7?電氣規(guī)則檢查
當一塊線路板已經(jīng)設計好，要檢查布線是否有錯誤，Protel99?SE提供了很好的檢查工具“DRC”?自動規(guī)則檢查。只要運行“Tools”下的“Design?Rlue?Check”，計算機會自動將檢查結果列出來。
8?可以在PCB中修改元件封裝。
????操作步驟：
??①增加焊盤，將焊盤設置為被選中狀態(tài)；
?、趯⑿枰黾拥脑謴驮紙D素；
?、圻x\Tools\Covert\Add?Selected?Prmitives?to?Component；
?、芴釂栆黾雍副P的元件，確認即可。
9?建立新的PCB器件封裝
由于硬件廠家發(fā)展速度非常快，器件的不斷更新，經(jīng)常需要從庫里增加器件封裝，或增加封裝庫。Protel99?SE提供了很好的導航器，幫助完成器件的添加。根據(jù)文件產(chǎn)生PCB封裝庫
打開“LCD?Controller.ddb”設計數(shù)據(jù)庫，選中“LCD?Controller.pcb”并打開。在“Tools”下選擇“Make?Libray”，建立一個新庫文件“LCD?controller.lib”,所有PCB中的器件封裝被自動抽取出來，保存在庫文件中。在這個新庫文件中建立器件封裝，點擊左側導航樹上的“Browse?PCBlib”,可以瀏覽這個庫里現(xiàn)有的元件，創(chuàng)建一個新的元件選擇“Tools”下的“New?Component”，彈出一個器件封裝模板，按照提示，生成需要的器件封裝。
10?打印預覽
在Protel?99SE中可以觀看打印效果，通過\\File\Print/Preview控制打印參數(shù)，修改打印結果?？梢栽诖蛴☆A覽中任意添加層或刪除層。
這樣，一張完整的pcb圖就可以打印出來了。
3.6.3?電路的焊接
當電路板腐蝕出來后，先檢查，然后打磨，再搽上松香水。就可以開始按原理圖焊接了。焊接時要注意虛焊和短路情況出現(xiàn)。
焊接是要先焊單片機的主電路，以便于對各部分電路的測試。當焊完一部分子電路后，要先輸入子程序進行檢測，看是否有輸入或輸出。焊完后，就可以進行電路總體性能測試了。
在測試之前，一定要先對電路檢測，看是否有短路情況出現(xiàn)，以免芯片損壞。電源輸入電壓也是關鍵因素，在供電之前先量量。
這樣，完整的電路就出來了。
第四章?單片機多通道溫度采集測控系統(tǒng)的軟件
4.1?主程序的逐步?






圖4.1?主程序框圖
4.1.1?初始化和工作方式選擇程序的設計?
系統(tǒng)上電時，初始化程序將70h～77h內(nèi)存單元清零，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；測量一次
LCALLDISPLAY；顯示數(shù)據(jù)一次
AJMPMAIN
NOP??????????????????????????????；PC值出錯處理
NOP
NOP
LJMPSTART
4.1.2?顯示程序的設計?
?顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)四位共陽極數(shù)碼管的數(shù)值顯示，測量所得的Ａ／Ｄ轉換數(shù)據(jù)放在70h～77h內(nèi)存單元中，測量數(shù)據(jù)在顯示時轉換為溫度值十進制BCD碼放在78h～7bh內(nèi)存單元中，其中7bh存放通道標志數(shù)。寄存器R3用作八路循環(huán)控制，R0用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。
DISPLAY:JB00H,DISP11；標志位為1，則轉單路顯示控制程序
MOVR3,#08H；8路信號循環(huán)顯示控制子程序
MOVR0,#70H；顯示數(shù)據(jù)初值70H~77H
MOV7BH,#00H；顯示通道數(shù)初始值
DISLOOP1:LCALLYNCD；顯示數(shù)據(jù)轉為三位BCD碼存入7AH，79H，78H
MOVR2,#0FFH；每路顯示時間控制在4ms*255，約1s
DISLOOP2:LCALLDISP；調四位顯示程序
LCALLKEYWORK1；按鍵檢測
DJNZR2,DISLOOP2
INCR0；顯示下一路
INC7BH；通道數(shù)據(jù)加1
DJNZR3,DISLOOP1
RET
DISP11:MOVA,7BH；單路顯示控制子程序
SUBBA,#01H
MOV7BH,A
ADDA,#70H
MOVR0,A
DISLOOP11:LCALLTUNBCD；顯示數(shù)據(jù)轉為三位BCD碼存入7AH，79H，78H
MOVR2,#0FFH；每路顯示時間控制在4ms*25
DISLOOP22:LCALLDISP；調四位顯示程序
LCALLKEYWORK2；按鍵檢測
DJNZR2,DISLOOP22
INC7BH；通道顯示數(shù)據(jù)加1
RET
4.1.3?二進制溫度值轉化成BCD碼溫度顯示值的程序設計
TUNBCD:MOVA,@R0；255/51=5.00V運算
MOVB,#51
DIVAB
MOV7AH,A；個位數(shù)放入7AH
MOVA,B；余數(shù)大于19H，F(xiàn)0為1，乘法溢出，結果加5
CLRF0
SUBBA,#1AH
MOVF0,C
MOVA,#10
MULAB
MOVB,#51
DIVAB
JBF0,LOOP2
ADDA,#5
LOOP2:MOV79H,A；小數(shù)后第1為放入79H
MOVA,B
CLRF0
SUBBA,#1AH
MOVF0,C
MOVA,#10
MULAB
MOVB,#51
DIVAB
JBF0,LOOP3
ADDA，#5
LOOP3:MOV78H,A；小數(shù)后第2位放入78H
RET
DISP:MOVR1，#78H；共陽極顯示子程序，顯示內(nèi)容只78H~7BH
MOVR5，#0FFH；數(shù)據(jù)在P1口輸出
PLAY：MOVP1，#0FFH
MOVA，R5
ANLP3，A
MOVA，@R1
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1，A
JBP3.2,PLAY1；小數(shù)點處理
CLRP1.7；小數(shù)點顯示
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?延時子程序的設計
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?數(shù)模轉換測量子程序的設計?
TEST:CLRA；數(shù)模轉換子程序
MOVP2,A；轉換值放入首值
MOVR0,#70H??????????；轉換8次控制
MOVR7,#08H；啟動測試
LCALLTESTART；等A/D轉化結束信號
WAIT:JBP3.7,MOVD
AJMPWAIT
TESTART:SETBP2.3；測試啟動
NOP
NOP
NOP
CLRP2.3
SETBP2.4
NOP
NOP
CLRP2.4
NOP
NOP
NOP
NOP
RET
MOVD:SETBP2.5；取A/D轉換數(shù)據(jù)
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轉換結束
TESTEND:JCTESTCON
CLRA；結束恢復窗口
MOVA,0FFH
MOVP0,A
MOVP1,A
MOVP3,A
RET
TESTCON:LCALLTESTART
LJMPWAIT
4.1.6?按鍵檢測子程序的設計
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?超溫報警程序及繼電器控制程序的設計?
超溫報警程序：
DIV:???MOV?R2,#08H;1kz持續(xù)時間?
DIV1:MOV?R3,#0FAH?
DIV2:CPL?P3.3;輸出1khz方波?
???LCALL?D5ms;調用延時程序1?
????DJNZR3,DLV2;持續(xù)1秒?
????DJNZ?R2,DIV1?
????MOV?R2,#10H;2khz持續(xù)時間?
DIV3:MOV?R3,#0FAH?
DI4:CPL?P3.3;輸出2khz方波?
???LCALL?D25ms;調用延時程序2?
???DJNZ?R3,DIV4
???DJNZ?R2,DIV3?
????SIMP?DIV;反復循環(huán)?
D5MS：MOV?R7，#0FFH;延時子程序1?
LOOP：NOP?
????NOP?
????DJNZ?R7，LOOP?
????RET?
D25MS：MOVR6，#0FFH;延時子程序2?
LIN：DJNZ?R6，LIN?
RET
繼電器控制程序：
START1:MOV?????SP,#60H
JD:?????CPL?????P2.6???????????;P2.6取反
????????LCALL???DELAY???????????;延時
???????NOP
????????SJMP????JD
DELAY:??MOV?????R0,#0AH????????????????????????;延時子程序(1秒)
DELAY33:?MOV?????R1,#00H
DELAY44:?MOV?????R2,#0B2H
????????DJNZ????R2,$
????????DJNZ????R1,DELAY44
????????DJNZ????R0,DELAY33
LJMP?START1
???????RET
4.2??CPU抗干擾技術的程序設計?
?盡管采取了硬件抗干擾措施,?但由于干擾信號產(chǎn)生的原因很復雜,?且有很大的隨機性,因此在采取硬件抗干擾措施的基礎上,?采取軟件抗干擾措施加以補充。常見的軟件抗干擾技術有:?數(shù)字濾波、指令冗余和“看門狗”技術、系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視和提高開關量輸入、輸出干擾。系統(tǒng)常見的出錯現(xiàn)象:?死機、被控對象誤操作和定時不準,?他們主要由于內(nèi)部程序指針錯亂使程序進入“死循環(huán)”和RAM?資料被沖亂或改變導致的。
4.2.1數(shù)字濾波
數(shù)字濾波當干擾疊加輸入信道的模擬信號時,?使數(shù)據(jù)采集誤差加大。特別當輸入信道模擬信號較弱時,?此現(xiàn)象更加嚴重。為了消除數(shù)據(jù)采集的誤差,?常用算術平均法、比較取舍法、一階滯后濾波法和中值法,?可根據(jù)信號和干擾的規(guī)律,?采用最優(yōu)的設計方法。輸入模擬信號處理如圖2?所示,?通過數(shù)字濾波器可濾掉大部分由于輸入信號干擾而引起的輸出控制錯誤。
4.2.2　指令冗余和“看門狗”技術
單片機受強干擾會造成程序計數(shù)器PC?值改變和破壞程序正常運行。針對這一問題可在關鍵地方插入一些單字節(jié)指令NO?P?或有效的單字節(jié)指令并用引導指令LJM?PMA?IN?將捕獲的“亂飛”程序引向復位入口地址,?從而避免程序“亂飛”?？墒怯幸恍皝y飛”程序會導致死循環(huán),?通常采用軟、硬件“看門狗”技術,?“看門狗”技術就是不斷監(jiān)視程序運行時間,?當程序運行出現(xiàn)故障時,?計數(shù)器溢出,?系統(tǒng)復位并重新運行系統(tǒng)程序。
4.2.3　提高RAM?資料可靠性
電源開啟和斷電及CPU?受到干擾有可能破壞RAM?中的資料。只有采用資料冗余技術保護RAM中的資料。系統(tǒng)復位后,?立即將備用的RAM?對重要參數(shù)進行自我檢驗和恢復,?從而保護RAM?中的資料。提高開關量輸入、輸出抗干擾控制量有效信號上疊加一系列離散尖脈沖,?這種干擾不易用硬件加以抑制,?可采用軟件重復檢測以提高輸入、輸出接口抗干擾性。
4.2.4?總　結
?不同的單片機系統(tǒng)都有自己的系統(tǒng)要求和特點,在硬件和軟件抗干擾設計上也各有自己的特色。針對無線電射頻干擾和交流電路工頻干擾等5種主要的干擾源以及干擾的方式,?可采用上述的硬件抗干擾措施。對于軟件抗干擾措施,?應首先了解測量對象和干擾因素,?分析干擾的來源,?然后根據(jù)系統(tǒng)設計有效的抗干擾方法。
4.3?程序的匯編與調試?
??程序的匯編是通過keil?c51進行的。
4.3.1第一課建立您的第一個C?項目
KEIL?uVISION2?是眾多單片機應用開發(fā)軟件中最常的軟件之一，?它支持大部分不同公司的MCS51?架構的芯片，它集編輯、編譯、仿真等于一體，同時還支持PLM?、匯編和C?語言的程序設計，它的界面和常用的微軟VC++?的界面相似，界面友好，易學易用，在調試程序，軟件仿真方面也有很強大的功能。因此很多開發(fā)51?應用的工程師或普通的單片機愛好者，都對它十分喜歡。要使用KEIL51?軟件，必需先要安裝它。下面就以建立一個小程序項目來學習Keil?c51的使用?。
首先當然是運行KEIL51?軟件，接著按下面的步驟建立您的第一個項目。
（1）點擊Project?菜單，?選擇彈出的下拉式菜單中的New?Project?，接著彈出一個標準Windows?文件對話窗口，在“?文件名”中輸入您的第一個C?程序項目名稱，?這里用“qx”，?“保存”后的文件擴展名為uv2?，這是KEIL?uVision2?項目文件擴展名，以后就可以直接點擊此文件以打開先前做的項目。
（2）?選擇所要的單片機，這里選擇常用的Ateml?公司的AT89C51?。
（3）首先要在項目中創(chuàng)建新的程序文件或加入舊程序文件。如果沒有現(xiàn)成的程序，那么就要新建一個程序文件。在KEIL?中有一些程序示例，在這里以一個匯編程序為例介紹如何新建一個匯編程序和如何加到項目中。菜單File?－New?或快捷鍵Ctrl+N?來實現(xiàn)?，F(xiàn)在可以編寫程序了，光標已出現(xiàn)在文本編輯窗口中，下面就以一個簡單的程序作為示例。程序如下：???
（4）用菜單File－Save?或快捷鍵Ctrl+S?進行保存。因是新文件所以保存時會彈出文件操作窗口，把第一個程序命名為test1.asm?，保存在項目所在的目錄中，這時會發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色，說明KEIL?的匯編?語法檢查生效了。鼠標在屏幕左邊的Source?Group1?文件夾圖標上右擊彈出菜單，?在這里可以做在項目中增加減少文件等操作。選“Add?File?to?Group?‘Source?Group?1’”?彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按ADD?按鈕，關閉文件窗，程序文件已加到項目中了。這時在Source?Group1?文件夾圖標左邊出現(xiàn)了一個小+號說明，文件組中有了文件，點擊它可以展開查看。
?（5）匯編程序文件已加到了項目中了，下面就剩下編譯運行了。一般在編譯程序后都需要生成一個.hex的文件用于芯片燒寫。然后右擊的Target1項目文件夾，彈出項目功能菜單，選Options?for?Target’Target1’,?彈出項目選項設置窗口，同樣先選中項目文件夾圖標，這時在Project?菜單中也有一樣的菜單可選。打開項目選項窗口，?轉到Output?選項頁，選擇編譯輸出的路徑，設置編譯輸出生成的文件名，決定是否要創(chuàng)建HEX?文件，?選中它就可以輸出HEX?文件到指定的路徑中。
接下來是編譯?？梢钥吹骄幾g的錯誤信息和使用的系統(tǒng)資源情況等，以后要查錯就靠它了。根據(jù)creating?hex?file?from?"c51"...提示，說明現(xiàn)在已經(jīng)建立一個用于芯片燒寫的.hex文件。
進入調試模式，軟件窗口樣式大致如圖4.2所示。圖中a?為運行，當程序處于停止狀態(tài)時才有效，b?為停止，程序處于運行狀態(tài)時才有效。在停止運按鈕的右邊的四個按鈕，依次跟蹤運行、單步運行、運行到子程序末、運行到光標。c?是復位，模擬芯片的復位，程序回到最開頭處執(zhí)行。按d可以打開e?中的串行調試窗口，這個窗口可以看到從51?芯片的串行口輸入輸出的字符，這里的第一個項目也正是在這里看運行結果。按d?打開串行調試窗口，?再按運行鍵。這樣一個匯編項目就完成了。最后停止程序運行回到文件編輯模式中，就要先按停止按鈕再按開啟\關閉調試模式按鈕。
圖4.2???程序調試運行
第五章?結束語
本多通道溫度采集測控系統(tǒng)實用性強，能夠很好地巡回采集測量控制多路信號，結構較為簡單，成本低，外接元件少。在實際應用中工作性能穩(wěn)定，測量溫度準確，精度較高。系統(tǒng)在硬件設計上充分考慮到了可擴展性，經(jīng)過一定的添加或改造，很容易增加功能，如從單片機主芯片串行口連接RS232轉換芯片MAX232與PC機相連，完成溫度實時數(shù)據(jù)的傳遞和其他控制工作。適用范圍廣泛，可以單獨使用作為監(jiān)控儀，應用于農(nóng)業(yè)溫室大棚監(jiān)測植物生長的環(huán)境變化，工業(yè)廠房測量各部分的工作溫度等等。也可以作為智能控制系統(tǒng)的一部分，與其它設備協(xié)同工作。系統(tǒng)移植性強，只需改變前端測量用的傳感器類型，可在此基礎上修改為其?他非電量參數(shù)的測量系統(tǒng)。
5.1?本次設計心得體會?
????在電子系統(tǒng)設計中，為了少走彎路和節(jié)省時間，應充分考慮并滿足抗干擾?的要求，避免在設計完成后再去進行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個：1）干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設備或信號。（2）傳播路徑。（3）敏感器件。
具體的抗干擾方案??
一?軟件方面
????1、習慣于將不用的代碼空間全清成“0”，因為這等效于NOP，可在程序跑飛時歸位；
????2、在跳轉指令前加幾個NOP，目的同1；
????3、在無硬件WatchDog時可采用軟件模擬WatchDog，以監(jiān)測程序的運行；
????4、涉及處理外部器件參數(shù)調整或設置時，為防止外部器件因受干擾而出錯可定時將參數(shù)重新
???????發(fā)送一遍，這樣可使外部器件盡快恢復正確；
????5、通訊中的抗干擾，可加數(shù)據(jù)校驗位，可采取3取2或5取3策略；
????6、在有通訊線時，如I^2C、三線制等，實際中發(fā)現(xiàn)將Data線、CLK線、INH線常態(tài)置為高，其抗干擾效果要好過置為低。
二??硬件方面：
????1、地線、電源線的部線肯定重要了！
????2、線路的去偶；
????3、數(shù)、模地的分開；
????4、每個數(shù)字元件在地與電源之間都要104電容；
????5、在有繼電器的應用場合，尤其是大電流時，防繼電器觸點火花對電路的干擾，可在繼電器??線圈間并一104和二極管，在觸點和常開端間接472電容，效果不錯！
????6、為防I/O口的串擾，可將I/O口隔離，方法有二極管隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等；
????7、當然多層板的抗干擾肯定好過單面板，但成本卻高了幾倍。
8、選擇一個抗干擾能力強的器件比之任何方法都有效，我想這點應該最重要。因為器件天生的不足是很難用外部方法去彌補的，但往往抗干擾能力強的就貴些
5.2?總結
?????2002年9月，我滿懷不快和一份深藏心底的希望來到了昆明理工大學，開始了一次漫長的奮斗。2006年7月我是怎樣的心情離開呢？開始一個新的征程。
再回首，走過的路很值得回味和反思，是成是敗，我們都必須忘記這段過去開始新的奮斗，因此，我必須做一個全面的總結。
首先，對大學四年中每一年的思想狀態(tài)，想做的和做過的事情來個快照吧！大一，還沒明確大學該怎么學習，需要學些什么，但是時間抓得很緊，努力去做了些事情。最開始我給自己四年定了一個目標：成為一名優(yōu)秀的技術工程師，大一下學期后確定要做一個學習一般般，動手能力強的人；大二和大三參加了校內(nèi)外的勤工助學活動很多很多，能維持自己的生活費用，在管理學的啟發(fā)下開始考慮重新構筑自己的大學生活；大四，在最兵荒馬亂的時間里遇到了些挫折，也頑強的接受了挑戰(zhàn)。大四下，遺憾的是沒有抓住時間來好好的學習技術，浪費了不少時間。
“謀事在人，成事在天”這句古諺包含著深刻的道理，我不能控制別人，但是我可以把握自己。應該說四年來我很好的把握了自己，沒有隨風逐流，始終在大多數(shù)時間里做著自己想做、要做的事情。尤其是在寢室內(nèi)，雖然沒能夠群體奮發(fā)，形成很好的團體，但是很好的避免了群體迷失，感謝周圍還有一批批清醒的朋友，支持我的朋友，也感謝能在最垃圾的時間里找到《管理學》，激發(fā)了對整個大學生活的重新思考。
其次，總結大學生活，簡單的說，應該學會做人。關于大學里做人，我有以下幾點體會。
1、自我尊重
一般說來，這是容易理解的，但是在我們做事的時候往往難以每次都真正上實施。自我尊重，還要自我包裝，注意自己的外觀形相，讓別人尊重自己就得先自己尊重自己。
2、堅持正直
的確，這個社會有很多讓人不滿意的地方，尤其是當你真正步入社會做點事情的時候。有句話叫做：“你可以不誠實，但是不可以不保持正直”恰到好處的為我們提供了解決這個問題的一個很好的原則。誠實固然是一種很好的品質，然而在面對一個經(jīng)常不誠實的對象時就另當別論了，不然就會吃虧。在個人生活當中，誠實自然是莫高于此的。然而，我們處事或生活過程中，正直才是可以永遠堅持的。
3、為別人著想
現(xiàn)在的社會需要合作，需要團隊，忘記了隊友的利益很多時候就等同于忽略了自己的利益。利他在競爭過程中往往轉換為了利己，因為對方獲利了，他必有成功的道理，這些恰恰給了自己一個彌補缺失的機會，為以后獲取更多的收獲奠定基礎。在學習工作過程中不應忘記了給你的競爭對手一些力所能及的幫助，協(xié)助對方實現(xiàn)他們的目標。
在生活中，和諧的寢室環(huán)境，社交圈環(huán)境更多的需要你不斷的付出，隨時隨地的為別人的利益著想，考慮到自己的所作所為對周圍人有沒有不好的影響。有句話說:”付出總有回報”，我覺得不是不報，而是時候沒到或者是你更本就沒有覺察到。
4、適應環(huán)境
這是我們這一代大學生最需要的基本能力?，F(xiàn)在社會，是一個飛速變化的社會，一個激烈競爭的社會，適者生存在這里無需用語言來解釋。讓自己適應環(huán)境，讓環(huán)境接納自己是我們跳進這個社會圈首先必須學會的。然而，很多人都還沒有意識到這一點，抱怨高考失利，抱怨周圍的同學，抱怨周圍沒有好的學習環(huán)境，學習氣氛，整天在那里干些不愿意干的事情，甚至做一些消極的事情，浪費了自己寶貴的青春又一無所獲。人活著應該要有一種精神：面對現(xiàn)實，接受現(xiàn)實，改變現(xiàn)實。當我們走上社會，我們和一個初中畢業(yè)的打工者一樣，都是出賣勞動力，很多方面我們甚至都趕不上他們，這就需要我們閣下自己的“尊貴”地位，從基層干起，從點點滴滴干起，這樣才能真正體現(xiàn)受教育的價值！
5、決心、雄心和恒心
一個真正優(yōu)秀的大學生應該保持雄心，在現(xiàn)實的前面還要放好雄心的位置，無論現(xiàn)實多么殘酷都不應該散盡雄心，任何時候都對自己的努力滿意，保持微笑。在雄心規(guī)劃下的目標，計劃可以作為激勵的一個來源，引領困境前行！決心沒有大小，可以是很小的，堅持每天打開水，每天拖地板，堅持每天都對自己笑笑都是無價的。執(zhí)著是一個人最難得的品質，揚棄急功近利和浮躁的心，經(jīng)久必成！有了雄心，決心，我們所需要的就只是是默默無聞，持之以恒的按計劃做好手頭的每一件事情了。
大學象一座寶礦山，想挖到寶藏的人總會不斷的付出，從而不斷的采摘、收獲。我是個比較執(zhí)著的人，一旦認定了的就一定要堅持實現(xiàn)。挫折也好，苦悶也好，都是人生必須經(jīng)歷的，沒有誰能夠逃脫，沒有痛苦就沒有新生，就沒有更高層次的解脫，也就成不了一個完整的人，可以說正是挫折與苦悶造就了世間不朽的偉人。
5.3?謝詞
經(jīng)過四年的學習，今天終于要畢業(yè)了。在學習期間經(jīng)過了風風雨雨，在各位老師和同學的幫助和支持下得也最終完成。??
在此，感謝我的父母和姑奶奶，是他們把我養(yǎng)大，并供我讀書；感謝我的老師，各位老師在學習期間在學習中、生活上的關心和照顧；感謝各位同學，同學們在生活中給于很大的幫助，在學習上也給極大的鼓舞；感謝我的社友，各位社友的幫忙讓我最終完成學業(yè)；特別感謝杜老師和趙老師在本次設計中的關心和技術支持，才得以本次設計的順利完成；最后，我得感謝我自己。


參考文獻、資料：
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[16]???網(wǎng)頁“http://tu.cndzz.com/index.htm”
[17]???網(wǎng)頁“單片機坐標”





附錄一?圖和表
AD590系列產(chǎn)品主要技術指標
型號AD590IAD590JAD590KAD590LAD590M單位
最大非線性誤差±0.3±1.5±0.8±0.4±0.3℃
最大標定誤差（+25℃）±10.0±5.0±2.51±.0±0.5℃
額定溫度系數(shù)1.0µA/K
額定輸出電流298.2(+25℃)µA
長期溫度漂移±0.1℃/月
響應時間20µs
殼與管腳的絕緣1010Ω
等效并聯(lián)電容100pF
工作電壓范圍+4-+30V
元件清單
器件數(shù)量器件數(shù)量
AD08091共陽極led4
74ls244190154
AT89C511AD5901
7404140241
變壓器1按鍵3
78051繼電器8
78121萬用板2
78121運放OP073
12M晶振1電阻電容若干
傳感器新技術的發(fā)展
傳感器?是一種能將物理量、化學量、生物量等轉換成電信號的器件。輸出信號有不同形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，能滿足信息傳輸、處理、記錄、顯示、控制要求，是自動檢測系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)中不可缺少的元件。如果把計算機比作大腦，那么傳感器則相當于五官，傳感器能正確感受被測量并轉換成相應輸出量，對系統(tǒng)的質量起決定性作用。自動化程度越高，系統(tǒng)對傳感器要求越高。在今天的信息時代里，信息產(chǎn)業(yè)包括信息采集、傳輸、處理三部分，即傳感技術、通信技術、計算機技術?，F(xiàn)代的計算機技術和通信技術由于超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，而已經(jīng)充分發(fā)達后，不僅對傳感器的精度、可靠性、響應速度、獲取的信息量要求越來越高，還要求其成本低廉且使用方便。顯然傳統(tǒng)傳感器因功能、特性、體積、成本等已難以滿足而逐漸被淘汰。世界許多發(fā)達國家都在加快對傳感器新技術的研究與開發(fā)，并且都已取得極大的突破。如今傳感器新技術的發(fā)展，主要有以下幾個方面：?
一、發(fā)現(xiàn)并利用新現(xiàn)象
????利用物理現(xiàn)象、化學反應、生物效應作為傳感器原理，所以研究發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象與新效應是傳感器技術發(fā)展的重要工作，是研究開發(fā)新型傳感器的基礎。?日本夏普公司利用超導技術研制成功高溫超導磁性傳感器，是傳感器技術的重大突破，其靈敏度高，僅次于超導量子干涉器件。它的制造工藝遠比超導量子干涉器件簡單?？捎糜诖懦上窦夹g，有廣泛推廣價值。
????利用抗體和抗原在電極表面上相遇復合時，會引起電極電位的變化，利用這一現(xiàn)象可制出免疫傳感器。用這種抗體制成的免疫傳感器可對某生物體內(nèi)是否有這種抗原作檢查。如用肝炎病毒抗體可檢查某人是否患有肝炎，起到快速、準確作用。美國加州大學巳研制出這類傳感器。
二、利用新材料
????傳感器材料是傳感器技術的重要基礎，由于材料科學進步，人們可制造出各種新型傳感器。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器；光導纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器；用陶瓷制成壓力傳感器。高分子聚合物能隨周圍環(huán)境的相對濕度大小成比例地吸附和釋放水分子。高分子電介常數(shù)小，水分子能提高聚合物的介電常數(shù)。將高分子電介質做成電容器，測定電容容量的變化，即可得出相對濕度。利用這個原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，其有以下特點：
????測濕范圍寬；?
????溫度范圍寬，可達-400℃～?+1500℃；?
????響應速度快，小于1S；?
????尺寸小，可用于小空間測濕；?
????溫度系數(shù)小。?
????陶瓷電容式壓力傳感器是一種無中介液的干式壓力傳感器。采用先進的陶瓷技術，厚膜電子技術，其技術性能穩(wěn)定，年漂移量小于0.1%F.S,溫漂小于±0.15%/10K,抗過載強,可達量程的數(shù)百倍。測量范圍可從0到60mpa。德國E+H公司和美國Kavlio公司產(chǎn)品處于領先地位。
????光導纖維的應用是傳感材料的重大突破，其最早用于光通信技術。在光通信利用中發(fā)現(xiàn)當溫度、壓力、電場、磁場等環(huán)境條件變化時，引起光纖傳輸?shù)墓獠◤姸?、相位、頻率、偏振態(tài)等變化，測量光波量的變化，就可知道導致這些光波量變化的溫度、壓力、電場、磁場等物理量的大小，利用這些原理可研制出光導纖維傳感器。光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有許多特點：靈敏度高，結構簡單、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲、便于實現(xiàn)遙測等。光纖傳感器日本處于先進水平。如Idec?Izumi公司和Sunx公司。光纖傳感受器與集成光路技術相結合，加速光纖傳感器技術的發(fā)展。將集成光路器件代替原有?光學元件和無源光器件，使光纖傳感器有高的帶寬、低的信號處理電壓，可靠性高，成本低。
三、微機械加工技術
???半導體技術中的加工方法有氧化、光刻、擴散、沉積、平面電子工藝，各向導性腐蝕及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進到傳感器制造。因而產(chǎn)生了各種新型傳感器，如利用半導體技術制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應的氣敏、濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制壓力傳感器等。
????日本橫河公司利用各向導性腐蝕技術進行高精度三維加工，制成全硅諧振式壓力傳感器。核心部分由感壓硅膜片和硅膜片上面制作的兩個諧振梁結成，兩個諧振梁的頻差對應不同的壓力，用頻率差的方法測壓力，可消除環(huán)境溫度等因素帶來的誤差。當環(huán)境溫度變化時，兩個諧振梁頻率和幅度變化相同，將兩個頻率差后，其相同變化量就能夠相互抵消。其測量最高精度可達0.01%FS。
????美國Silicon?Microstructure?Inc.(SMI)公司開發(fā)一系列低價位,線性度在0.1%到0.65%范圍內(nèi)的硅微壓力傳感器,最低滿量程為0.15psi(1KPa),其以硅為材料制成,具有獨特的三維結構,輕細微機械加工,和多次蝕刻制成惠斯登電橋于硅膜片上,當硅片上方受力時,其產(chǎn)生變形,電阻產(chǎn)生壓阻效應而失去電橋平衡,輸出與壓力成比例的電信號.象這樣的硅微傳感器是當今傳感器發(fā)展的前沿技術,其基本特點是敏感元件體積為微米量級,是傳統(tǒng)傳感器的幾十、幾百分之一。在工業(yè)控制、航空航天領域、生物醫(yī)學等方面有重要的作用，如飛機上利用可減輕飛機重量，減少能源。另一特點是能敏感微小被測量，可制成血壓壓力傳感器。
中國航空總公司北京測控技術研究所，研制的CYJ系列濺謝膜壓力傳感器是采用離子濺射工藝加工成金屬應變計，它克服了非金屬式應變計易受溫度影響的不足，具有高穩(wěn)定性，適用于各種場合，被測介質范圍寬，還克服了傳統(tǒng)粘貼式帶來的精度低、遲滯大、蠕變等缺點，具有精度高、可靠性高、體積小的特點，廣泛用于航空、石油、化工、醫(yī)療等領域。?
四、集成傳感器
????集成傳感器的優(yōu)勢是傳統(tǒng)傳感器無法達到的，它不僅僅是一個簡單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件同時集成在一塊芯片上，使之具有校準、補償、自診斷和網(wǎng)絡通信的功能，它可降低成本、增加產(chǎn)量，美國LUCAS、NOVASENSOR公司開發(fā)的這種血壓傳感器，每星期能生產(chǎn)1萬只。
五、智能化傳感器
????智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計算機和傳感器相結合的成果，它兼有檢測、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點：
????具有判斷和信息處理功能，能對測量值進行修正、誤差補償，因而提高測量精度；?
????可實現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測量；?
????有自診斷和自校準功能，提高可靠性；?
????測量數(shù)據(jù)可存取，使用方便；?
????有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計算機直接通信。?
????把傳感器、信號調節(jié)電路、單片機集成在一芯片上形成超大規(guī)模集成化的高級智能傳感器。美國HONY?WELL公司ST-3000型智能傳感器，芯片尺寸才有3×4×2mm3，采用半導體工藝，在同一芯片上制成CPU、EPROM、靜壓、壓差、溫度等三種敏感元件。
智能化傳感器的研究與開發(fā)，美國處于領先地位。美國宇航局在開發(fā)宇宙飛船時稱這種傳感器為靈巧傳感器（Smart?Sensor），在宇宙飛船上這種傳感器是非常重要的。我國在這方面的研究與開發(fā)還很落后，主要是因為我國半導體集成電路工藝水平有限。
????傳感器的發(fā)展日新月異，特別是80年代人類由高度工業(yè)化進入信息時代以來，傳感器技術向更新、更高的技術發(fā)展。美國、日本等發(fā)達國家的傳感器技術發(fā)展最快，我國由于基礎薄弱，傳感器技術與這些發(fā)達國家相比有較大的差距。因此，我們應該加大對傳感器技術研究、開發(fā)的投入，使我國傳感器技術與外國差距縮短，促進我國儀器儀表工業(yè)和自化化技術的發(fā)展。