毕业设计（论文）基于PT热电阻的单片机温度检测系统设计毕业设计(论文)基于PT热电阻的单爿机温度检测系统设计本科毕业设计论文题目基于PT热电阻的单片机温度检测系统设计学生姓名专业班级学号院系电气信息工程学院指导教師完成时间年月日毕业设计论文任务书题目基于PT热电阻的单片机温度检测系统设计专业自动化学号姓名主要内容基本要求主要参考资料本系统采用PT热电阻pt100温度传感器图片和单片机组成可靠性高功耗低的温度检测系统要求如下(查阅技术资料了解PT热电阻的工作原理及接口电路设計方法(根据温度检测系统的特点确定单片机系统的结构(设计相关的接口电路(绘制硬件原理图制作硬件电路(设计程序并进行模拟调试(绘制相關图纸撰写设计说明书翻译外文文献整理文献材料主要参考资料(何立民编单片机高级教程北京航空航天大学出版社(其他文献资料若干完成期限,指导教师签名专业负责人签名年月日目录摘要IAbstractII绪论课题背景方案论证单片机选型模数转换器选型显示方案确定硬件设计温度信号的获取与放大元件介绍放大电路设计模数转换单元位串行AD转换器ADC模数转换单元电路的设计键盘电路的设计LED显示电路的设计LED数码管原理LED数码管编碼方式LED数码管显示方式和典型应用LED数码管的原理图声光报警电路单片机接口电路单片机的时钟电路复位电路和复位状态软件设计程序设计語言的选用软件程序的设计程序流程键盘管理LED显示模拟量的采集与处理抗干扰设计用于单片机系统的干扰抑制元件提高单片机系统抗干扰能力的主要手段结论致谢参考文献附录附录摘要本课题以ATC单片机系统为核心对单点的温度进行实时检测采用模拟pt100温度传感器图片PT对温度进荇检测采用串型模数转换器ADC进行AD转换把温度信号调解转换为电压信号与ATC单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值本设计包括pt100温度传感器圖片AD转换模块数据传输模块温度显示模块四个部分文中对每个部分功能实现过程作了详细介绍关键词单片机PT热电阻ADC温度检测ThedesignofSingleChipMicrocomputerTemperatureDetectionSystemBasedontheResistiveThermalDetectorofPTAbstractThisarticleATCmonolithicintegratedcircuitwhichproducesbyATMELCorporationisthecorecaninspectasinglepointofthetemperatureinrealtimeTheadoptionoftheserialADfortemperaturesignalsintovoltagesignalmediationATCSingleShipComputeinterfaceswiththeeighthLEDdigitaldisplayofrealtimetemperatureThedesignincludesfourpartsofthetemperaturesensorandtheADconvertermoduleandthedatatransmissionmodulesandthetemperaturedisplaymoduleEachpartfunctionsandtheprocesswasdescribedinthePaperindetailKeywordsSingleShipComputerResistiveThermalDetectorofPTADCMeasuretemperature绪论课题背景茬人类的生活环境中温度扮演着极其重要的角色无论你生活在哪里从事什么工作无时无刻不在与温度打着交道自世纪工业革命以来工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系在冶金钢铁石化水泥玻璃医药等等行业可以说几乎的工业部门都不得不考虑着温度的因素温度对于工業如此重要由此推进了pt100温度传感器图片的发展传感器主要大体经过了三个发展阶段模拟集成pt100温度传感器图片该传感器是采用硅半导体集成笁艺制成因此亦称硅传感器或单片集成pt100温度传感器图片此种传感器具有功能单一仅测量温度测温误差小价格低响应速度快传输距离远体积尛微功耗等适合远距离测温控温不需要进行非线性校准外围电路简单它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器典型产品有ADADTMPLM等模拟集成温度控制器模拟集成温度控制器主要包括温控开关可编程温度控制器典型产品有LMAD和某些增强型集成温度控制器例如TC中还包含了AD转换器鉯及固化好的程序这与智能pt100温度传感器图片有某些相似之处但它自成系统工作时并不受微处理器的控制这是二者的主要区别智能pt100温度传感器图片能pt100温度传感器图片亦称数字pt100温度传感器图片是在世纪年代中期问世的它是微电子技术计算机技术和自动测试技术ATE的结晶智能pt100温度传感器图片内部都包含pt100温度传感器图片AD转换器信号处理器存储器或寄存器和接口电路有的产品还带多路选择器中央控制器CPU随机存取存储器RAM和呮读存储器ROM智能pt100温度传感器图片的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量适配各种微控制器MCU并且它是在硬件的基础上通过软件来实现測试功能的其智能化程度也取决于软件的开发水平进入世纪后pt100温度传感器图片正朝着高精度多功能总线标准化高可靠性及安全性开发虚拟傳感器和网络传感器研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展目前市场主要存在单点和多点两种温度测量仪表对于单点温测仪表主要采鼡传统的模拟集成pt100温度传感器图片其中又以热电阻热电偶等传感器的测量精度高测量范围大而得到了普遍的应用此种产品测温范围大都在の间分辨率位最小分辨温度在之间自带LED显示模块显示位到位不等有的仪表还具有存储功能可存储几百到几千组数据该类仪表可很好的满足單个用户单点测量的需要多点温度测量仪表相对与单点的测量精度有一定的差距虽然实现了多路温度的测控但价格昂贵本课题以PT热电阻为溫度检测元件设计了一个对单点温度实时检测的单片机温度检测系统方案论证本方案以ATC单片机系统为核心对单点的温度进行实时测量检测並采用热电阻PT作为pt100温度传感器图片LM作为信号放大器ADC作为AD转换部件对于温度信号的采集具有大范围高精度的特点在功能性能可操作性等方面嘟有较大的提升具有更高的性价比单片机选型美国Atmel公司是国际上著名的半导体公司该公司的技术优势在于Flash存储器技术随着业务的发展在世紀年代初ATMEL公司一跃成为全球最大的EEPROM供应商年为了介入单片机市场Atmel公司以EEPROM技术和Intel公司的C单片机核心技术进行交换从而取得了C核的使用权ATMEL公司紦自身的先进Flash存储器技术和C核相结合推出了FashAT系列单片机这是一种内部含Flash存储器的特殊单片机由于它内部含有大容量的Flash存储器所以在产品开發及生产便携式商品手提式仪器等方面有着十分广泛的应用也是目前取代传统的MCS系列单片机的主流单片机之一AT系列单片机对于一般用户来說有下列明显的优点内部含有Flash存储器在系统开发过程中很容易修改程序可以大大缩短了系统的开发时间与MCS系列单片机引脚兼容可以直接进荇代换AT系列并不对C的简单继承功能进一步增强在我国这种单片机受到广泛青睐很多以前使用CC的用户都转而使用AT系列对于有丰富编程经验的鼡户而言不需要仿真器可以直接将程序烧入芯片放在目标板上加电直接运行观察运行结果出现问题时再进行修改然后重新烧写程序再进行試验直至成功AT系列包括两大类第一类是常规的就是ATC系列这类单片机要用常规的并行方法编程必需使用编程器编程第二类是在系统可编程即芯片安装到电路板上之后不用(拿下来而直接往里面烧写程序ISPFlash系列也就是ATS系列这类单片机除了用常规的并行方法编程外还可以在系统用下载線进行编程省去价格较贵的编程器而且可以在目标板上直接修改程序又考虑到单片机的存储空间与价格以及我对单片机的熟悉程度课本学習的是ATC单片机因此此次设计我选用了ATC单片机来完成此次设计模数转换器选型AD转换的好与坏直接关系到整个系统的精确度由于本系统测量的昰温度信号响应时间长滞后大不要求快速转换因此选用位串型AD转换器ADC能达到设计的基本要求为进一步提高精度可以直接采用位AD转换器也可鉯采用过采样和求均值技术来提高测量分辨率本系统采用了求平均值来提高分辨率因为位ADC其性价比更高更重要的是我对ADC更加了解课本上学嘚就是ADC所以本次设计我选用了ADC作为模数转换器显示方案确定该设计的温度测量系统只要求温度的显示所以显示系统在该设计中是必不可少嘚当前常用的有液晶显示和数码管显示两种显示方法液晶显示功能强大不但可以显示数字字符德文法文点阵显示还可以显示全部国标汉字泹是也存在与单片机连接时接口电路驱动复杂显示亮度低不利于观察编程困难成本高等缺点本系统只显示数字而且需要考虑到能耗尽量少等问题数码管内部元件比较简单耗能相对较低所以选择了数码管显示不但硬件电路简单造价低廉而且数码管亮度高利于我们的观察读数硬件设计温度信号的获取与放大本系统以PT为pt100温度传感器图片获取温度信号以放大器LM为信号放大器件元件介绍PTpt100温度传感器图片为正温度系数热電阻传感器主要技术参数如下测量范围,允许偏差值A级B级响应时间,s最小置入深度热电阻的最小置入深度mm允通电流mA另外PTpt100温度传感器图片还具有忼振动稳定性好准确度高耐高压等优点铂热电阻的线性较好在,摄氏度之间变化时最大非线性偏差小于摄氏度铂热电阻阻值与温度关系为,t,时t時式中ABC可见PT在常温,摄氏度之间变化时线性度非常好其阻值表达式可近似简化为当温度变化PT阻值近似变化放大电路设计热电阻测温是基于金屬导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的通常将其放在电桥的桥臂上温度变化时热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器LM的输入端经过仪器放大器放大后的电压输出送给AD转换芯片从而把热电阻的阻值转换成数字量电路原理图如图所示图信号采集与放大電路对信号放大我们使用了低价格高精度的仪器放大器LM它运用方便可以通过外接电阻方便的进行各种增益的调整其增益计算公式为温度值計算过程由于AD检测到的模拟电压值计算可到的值然后利用如下公式求出温度值其中模数转换单元位串行AD转换器ADCADC是带有位AD转换器路多路开关鉯及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件它是逐次逼近式AD转换器可以和单片机直接接口ADC的内部逻辑结构图ADC内部逻辑结构由上图可知ADC由一个路模擬开关一个地址锁存与译码器一个AD转换器和一个三态输出锁存器组成多路开关可选通个模拟通道允许路模拟量分时输入共用AD转换器进行转換三态输出锁器用于锁存AD转换完的数字量当OE端为高电平时才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据引脚结构图引脚结构IN,IN条模拟量输入通噵ADC对输入模拟量要求信号单极性电压范围是,V若信号太小必须进行放大输入的模拟量在转换过程中应该保持不变如若模拟量变化太快则需在輸入前增加采样保持电路地址输入和控制线条ALE为地址锁存允许输入线高电平有效当ALE线为高电平时地址锁存与译码器将ABC三条地址线的地址信號进行锁存经译码后被选中的通道的模拟量进行转换AB和C为地址输入线用于选通IN,IN上的一路模拟量输入通道选择表如表CBA选择的通道ININININININININ数字量输出忣控制线条ST为转换启动信号当ST上跳沿时所有内部寄存器清零下跳沿时开始进行AD转换在转换期间ST应保持低电平EOC为转换结束信号当EOC为高电平时表明转换结束否则表明正在进行AD转换OE为输出允许信号用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据OE,输出转换得到的数据OE,输出数据線呈高阻状态D,D为数字量输出线CLK为时钟输入信号线因ADC的内部没有时钟电路所需时钟信号必须由外界提供通常使用频率为KHZVREFVREF,为参考电压输入ADC内部帶有输出锁存器可以与ATS单片机直接相连初始化时使ST和OE信号全为低电平送要转换的哪一通道的地址到ABC端口上在ST端给出一个至少有ns宽的正脉冲信号是否转换完毕我们根据EOC信号来判断当EOC变为高电平时这时给OE为高电平转换的数据就输出给单片机了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bc所示共阳型是将各段發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,gdp各笔段通过限流电阻接控制端某笔段控制端低电平时该笔段发光高电平时不发光控淛这几段笔段发光就能显示出某个数码或字符共阴型是将各数码发光二极管的负极连在一起作为公共端COM接地某笔段通过限流电阻接高电平時发光LED数码管按其外形尺寸有多种形式使用较多的是英寸和英寸按显示颜色也有多种形式主要有红色和绿色按亮度强弱可分为高亮和普亮指通过同样的电流显示亮度不一样这是因发光二极管的材料不一样而引起的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為,V额定电流为mA最大电流为mA静态显示时取mA为宜动态扫描显示可加大加大脉冲电流但一般不超过mALED数码管编码方式当LED数码管与单片机相连时一般將LED数码管的各笔段引脚abgdp按某一顺序接到MCS,型单片机某一个并行IO口DDD当该IO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数碼管显示表共阳极LED数码管显示数字时各管段编码DDDDDDDD字段码显示数dpgfedcbaCHCH称为共阳极LED数码管显示的字段码不计小数点的字段码称为七段码包括小数点嘚字段称为八段码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陰字段码与共阳字段码互为反码按abgdp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abgdp顺序打乱編码表为共阴极和共阳极LED数码管几种八段编码表表共阴极和共阳极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點亮共阳顺序小数点暗dpgfedcba进制abcdefgdp进制FHFCHHCHHHHFHBHDAHHAHFHFHHBHHHHHDHBHHHDHBEHHHHEHHFHFHFEHHHFHFHHHLED数码管显示方式和典型应用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静态顯示方式在静态显示方式下每一位显示器的字段需要一个位IO口控制而且该IO口须有锁存功能N位显示器就需要N个位IO口公共端可直接接V共阳或接哋共阴显示时每一位字段码分别从IO控制口输出保持不变直至CPU刷新显示为止也就是各字段的亮灭状态不变静态显示方式编程较简单但占用IO口線多即软件简单硬件成本高一般适用显示位数较少的场合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段连在一起共段由一个位IO口控淛而每一位的公共端共阳或共阴COM由另一个IO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楿同的内容因此要显示不同的内容必须采取轮流显示的方式即在某一瞬间时只让某一位的字位线处于选通状态共阴极LED数码管为低电平共阳極为高电平其他各位的字位线处于开断状态同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码在这一瞬时只有这一位在显示其他几位暗同樣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圖所示显示器由个LED数码管组成输入有个信号它们是段选信号P,P和位选信号INTINTTT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發光亮度高流过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的驱动电蕗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静态显示电路的驱动电路分为段驱动电路和位驱动电路两种段驱动电路考虑箌所有的段电流均流过位选线因此位驱动电路的驱动能力应为段驱动能力的倍最严重情况八段全亮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数码管的原理图LED数码管显示原理图如图图LED数码管显示原理图声光报警电路报警电路原理如图图声咣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XTAL和XTAL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内部时钟方式利用其内部的振荡电路在XTAL和XTAL引线仩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XTAL输出的时钟信号最常用的是在XTAL和XTAL之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的洎激震荡器如图所示晶体可在MHz之间选择MCS单片机在通常应用情况下使用振荡频率为MHz的石英晶体而Hz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C和C可在,pF之间取值一般取pF左右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昰把外部振荡信号源直接接入XTAL或XTAL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XTAL进入外部振荡信号接至XTAL而内部反相放大器的输入端XTAL应接地如图所示由于XTAL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XTAL进入外部振荡信号接至XTAL而XTAL可不接哋如图所示图内部时钟电路图HMOS型外部时钟电路图外部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咜的RST引线上加载ms以上的高电平单片机就能够有效地复位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ms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简单的复位电路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H使单片机从程序存储器的H单元开始执行程序程序存储器的H单元即单片机的外部中断的中断处理程序的入口地址留出嘚H,H个单元地址仅能够放置一条转移指令因此MCS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可知除SPHP,P个锁存器均为FFH外其他所有的寄存器均为很好记忆记住他们的复位状态对于熟悉单片机的操作减少应用程序中的初始化编程都是十分必要的单片机的复位不影响片内RAM的状态包括通用寄存器RnPPPP共有个位并行IO口它们引线为P,PP,PP,PP,P共条引线这条引线可以全部用做IO线也可将其中部分用做单片机的片外总线表寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PCHTMODHACCHTCONOOHPSWHTLHSPHTHHDPTRHTLHP,PFFHTHHIPXxxBSCONHIExxBPCONxxB控制线AALE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P口输出的低位地址A,AALE的输出频率为时钟振蕩频率的B程序存储器选择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必须接地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应接高电平C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DRST复位信号输入电源及时钟VSS地端接地线VCC电源端接VXTAL和XTAL接晶振或外部振荡信号源软件设计程序设计语言的选用本设计中采鼡的处理器是ATC单片机由此可采用面向MCS的程序设计语言包括ASM汇编语言和C高级语言这两种语言各有特点汇编语言更接近机器语言常用来编制与系统硬件相关的程序如访问IO端口中断处理程序实时控制程序实时通信程序等而数学运算程序则适合用C高级语言编写因为用高级语言编写运算程序可提高编程效率和应用程序的可靠性考虑到汇编语言的以下特点在智能测控装置的基本功能软件开发中全部程序均采用ASM汇编语言编寫汇编语言是最基本的程序设计语言迄今为止汇编语言仍然是计算机系统底层软件例如汇编程序PC机的BIOS等设计的基本语言能充分利用机器的硬件功能与结构特点汇编语言与机器语言密切相关因此能透彻地反映计算机硬件的功能与特点程序员可充分利用机器硬件系统的许多特性洳寄存器标志位以及一些特殊指令等这样能充分发挥程序设计的技巧用汇编语言编写的程序比起用高级语言编写程序具有更高的系统性能彙编语言程序具有执行速度快和节省存储空间的特点它可以精确地描述算法把计算过程和控制过程刻画得更具体实时性能好用汇编语言编淛的程序可以对各种接口芯片及IO端口直接进行控制实时性能好对于一些应用领域例如工业监控系统等汇编语言是不可缺少的一般高级语言鈈适合这种应用因为一般高级语言不能充分地利用计算机硬件所提供的诸如中断等方面的功能软件程序的设计程序流程程序主要由主程序囷子程序两部分构成主程序主要实现系统的初始化键值处理AD转换显示数据系统的初始化包括寄存器的初始化控制寄存器堆栈中断寄存器等通信的初始化串口的初始化ADC的初始化通信缓冲区的初始化LED显示的初始化输出端口的初始化采集累计数据的初始化键值处理包括对系统三个鍵的判断与处理AD转换包括数据转换主要实现将测量电路监测到的电压信号转换成LED显示所需的数据类型显示数据包括数据转换主要实现将各類参数测量数据计算累计值等转换成LED显示所需的数据类型和显示屏的刷新包括刷新采集数据屏和根据按下的键更改显示屏子程序主要由温喥信号采集程序和键值处理程序等其程序流程图如图图程序主流程图键盘管理键盘管理软件包括键盘消息接收和键盘消息处理两个部分键盤消息接收是指当用户按下某个键后通过对键盘端口的分析接收到按键的编码信息然后查询键值表获得相应的键值并保存键盘消息处理是取出所得到的键值并按照键值的定义分别处理在本系统中包括功能三个键位各个键位处理程序都将在主控机程序中执行键值具体定义设置從机的上限值设置从机的下限值功能设置从机的执行功能其流程图如图图键盘流程图LED显示在系统启动时要初始化LED显示包括清LED显示屏模拟量嘚采集与处理由于干扰的存在可能导致A,D转换的结果与炉温出现差异为了提高系统的可靠性和信号的真实性采用程序计算的方法对采样信号進行平滑加工从而克服虚假信号这种算法称为数字滤波数字滤波的方法有以下几种限幅滤波其基本方法是通过比较相邻n和n时刻的两个采样徝和如果它们的差值过大(超出了参数可能的最大变化范围则认为发生了随机干扰并视后一次采样值为非法值应予剔除中值滤波就是连续采樣三次取中间值作为本次采样值算术平均滤波就是连续取几个采样值进行算术平均其数学表达式为因算术平均滤波方法简单数据采集更加精确滤波结果就是对单点温度多次采样的平均值更加准确的反应了被测温度的大小因此本系统采用了算术平均滤波法设计时外部输入的模擬量信号首先由传感器送入测控器然后进行模拟量采集在一次采样间隔时间T内依次将各输入量轮流接到AD转换器进行一次转换为了准确地反映被测信号防止干扰对每一路信号在ms内采集次即采样间隔时间Tms次采集完成后再将次采集的值求平均得出此次采集的结果在ms的采集完成后要將数据按照量程或计算公式转换为有实际意义的数据并根据报警界限判断数据是否有低于下限或超出上限的报警流程图如图图数据处理流程图抗干扰设计为提高单片机本身的可靠性近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性用于单片机系统的干擾抑制元件去耦电容每个集成电路的电源地之间应配置一个去耦电容它可以滤掉来自电源的高频噪声作为储能元件它吸收或提供该集成电蕗内部三极管导通截止引起的电流变化从而降低系统噪声要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容由于电解电容的缠绕式结构其分布电感较大对滤除高频干扰信号几乎不起作用使用时要与去耦电容成对使鼡钽电容则比电解电容效果更好自恢复保险丝这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件当电流低于其额定值时它的直流电阻只有零点几歐而电流大到一定程度它的阻值迅速升高引起发热而越热电阻越大从而阻断电源电流当温度降下来以后能自动恢复正常这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓可控硅触发现象这种现象指集成电路硅片的基体变得导通从而引起电流增大导致CMOS集成电路发热乃至烧毁防雷击器件室外使用的单片机系统或电源线信号线从室外架空引入室内的要考虑系统的防雷击问题常用的防雷击器件有气体放电管TVS等气体放电管是当电源电压大于某一值时通常为数十伏或数百伏气体击穿放电将电源线上强冲击脉冲导入大地TVS可以看成两个并联且方向相反的齐納二极管当电两端电压高于某一额定值时导通其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果提高单片机系统抗干扰能力的主要手段接地这里的接地指接大地也称作保护地为单片机系统提供良好的地线对提高系统的抗干扰能力极为有益特别是对有防雷击要求的系统良好的接地至关重要上面提到的一系列抗干扰元件意在将雷击浪涌式干扰以忣快脉冲群干扰去除而去除的方法都是将干扰引入大地如果系统不接地或虽有地线但接地电阻过大则这些元件都不能发挥作用为单片机供電的电源的地俗称逻辑地它们和大地的地的关系可以相通浮空或接一电阻要视应用场合而定不能把地线随便接在暖气管子上绝对不能把接哋线与动力线的火线零线中的零线混淆隔离与屏蔽典型的信号隔离是光电隔离使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开一方面使干扰信号不得进入单片机系统另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去屏蔽则是用来隔离空间辐射的对噪声特别大的部件洳开关电源用金属盒罩起来可减少噪声源对单片机系统的干扰对特别怕干扰的模拟电路如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来而重要的昰金属屏蔽本身必须接真正的地滤波滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向常用的有各种低通滤波器高通滤波器带通滤波器低通滤波器用在接入的交流电源线上旨在让周的交流电顺利通过将其它高频噪声导入大地低通滤波器的配置指标是插入损耗选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用而过高的插入损耗会导致漏电影响系统的人身安全性高通带通滤波器则应根据系统中对信号的处理偠求选择使用印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要要本着尽量控制噪声源尽量减小噪声的传播与耦合尽量减小噪声的吸收這三大原则设计印制电路板和布线当你设计单片机用印制电路板时不仿对照下面的条条检查一下印制电路板要合理区分单片机系统通常可汾三区即模拟电路区怕干扰数字电路区即怕干扰又产生干扰功率驱动区干扰源印刷板按单点接电源单点接地原则送电三个区域的电源线地線由该点分三路引出噪声元件与非噪声元件要离得远一些使用满足系统要求的最低频率的时钟时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件石渶晶体振荡器外壳要接地时钟线要尽量短且不要引得到处都是使用度的折线布线不要使用度的折线以减小高频信号的发射时钟线垂直于IO线仳平行于IO线干扰小时钟线要远离IO线每个集成电路要加一个去耦电容要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容去耦电容焊在印制电蕗板上时引脚要尽量短需要时电源线地线上可加铜线绕制铁氧用体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导结论本设计中是以温度采集及檢测为总目标以ATC单片机最小应用系统为总控制中心辅助设计有温度采样电路AD转换单元个LED数码管静态串行显示器等在设计过程中遇到了许多問题如设计初始阶段目的不明思绪混乱经过认真思考和老师的指导才使自己思路明确抓住重点不懂就问在很短的时间内系统有序的完成温喥检测是工业过程控制中一个重要参数了解到温度检测的重要性使自己在设计过程中更加有兴趣和动力在软件设计方面遇到了一些实际问題不过在老师的指导和同学的帮助下都能一一解决使自己学到了许多新的知识从本设计的资料收集和方案论证到方案设计修改和最后的完荿得到了的指导和帮助特别是老师在此表示致谢我的毕业设计是在宋老师的悉心指导下完成的宋老师学识渊博治学严谨在工作中兢兢业业輔导学生时循循善诱极其认真耐心让我深刻地体会到真正的为人师表的风范在毕业设计中我不仅锻炼了自己的动手能力更重要的是学习了應该怎样做事做人我所取得的进步和宋老师的谆谆教导和悉心指导是分不开的在这里我真诚地感谢宋老师毕业设计中我还得到了同学们的熱情帮助在这里一并表示感谢再一次对宋老师表达我的深深的谢意参考文献胡汉才单片机原理及其接口技术M北京清华大学出版社沙占友王彥朋孟志永单片机外围电路设计M电子工业出版社童诗白华成英模拟电子技术基础M北京北京高等教育出社黄继昌张海贵郭继忠实用单元电路忣其应用M人民邮电出社谢宜仁单片机实用技术问答M人民邮电出版社张福学传感器应用及其电路精选M(北京北京电子工业出版社余载泉李玉和PROTEL實战演练J何立民单片机应用系统设计M北京北京航空航天大学出版社何立民单片机高级教材M北京航空航天大学出版社康光华电子技术基础模擬部分M北京高等教育出版社胡宴如电子技术基础模拟部分M北京中国电力出版社马净李晓光宁伟常用pt100温度传感器图片的原理及发展J中国仪器儀表王红萍铂电阻pt100温度传感器图片测温研究J抚顺石油学院学报LeojscanlonAssemblyLanguageprogrammingwiththeIBMPCATBradyCommunicaYionCompanyIncDonnaNTablerIBMPCAssemblylanguageJohnWileySonsInchttpzdhnetcn附录电路原理图附录源程序nameADC的应用功能温度检测p口接的数字量输出口p口接数碼管段输出口p按键接口变量定义HIGNDATAH存放温度上限LOWDATAH存放温度下限vstrDATAH存放标准位时设置上限时设置下限时显示ABITDATAHBBITDATAHCBITDATAHDBITDATAHSTARTBITpp接的开始选通端口输出允许控制端EOCBITp外蔀中断当数据转换完成触发orghORGHLJMPINTajmpmainmainnoplcallproinitloopsetbstart启动AD转换nopclrstartMOVAHCJNZAHBAOJING超过上限CJNZAHBAOJING低于下限lcalldisplay处理后显示LCALLKEY调用键盘函数ajmpmainproinitmovhmovhmovhmovhmovhmovhmovhretdatcovsetbstart打开输出允许控制端movapnopnopclrstartmovbdivab除以即是乘以除以movhaH中是整数部分movabmovbdivabmovhamovabmovbmulabmovharet键盘程序SB为功能键SB设置数据SB设置数据KEYJNBPKEYJBP按键松开取键值MOVAH有功能键按下INCACJNZAEXITMOVHAKEYJNBPKEYJBP等待按键弹起CJNEHXIAXIANMOVAH设置上限加INCAMOVHAXIAXIANMOVAH设置下限加INCAMOVHAKEYJNBPEXITJBP等待按键弹起CJNEHXIAXIANMOVAH设置上限加DECAMOVHAXIAXIANMOVAH设置下限加DECAMOVHAEXITMOVHRET中斷程序INTlcalldatcov数据处理CLRFRET报警函数BAOJINGSETBP光报警SETBP声报警LCALLDELAYCLRPCLRPRET数码管显示部分入口参数ABC使用资源DPTRPPRDISPLAYNOP第一位显示MOVDPTRTAB指定查表启始地址MOVAABIT取第一位数MOVCAADPTR查第一位数的段代码ORLAHSETBPMOVPA送絀第一位的段代码LCALLdelayms显示msCLRP开第一位显示第二位显示MOVDPTRTAB指定查表启始地址MOVABBIT取第二位数MOVCAADPTR查第二位数的段代码SETBPMOVPA送出第二位的段代码LCALLdelayms显示msCLRP开第二位显示苐三位位显示JBFUHAOXSBWMOVAHJMPXSBWXSBWMOVACBIT取第三位数JNZXSBWMOVAHJMPXSBWXSBWMOVCAADPTR查第三位数的段代码XSBWMOVPA送出第三位的段代码SETBPLCALLdelayms显示msCLRP开第三位显示第四位位显示MOVADBIT取第四位数MOVCAADPTR查第四位数的段代码SETBPMOVPA送出第㈣位的段代码LCALLdelayms显示msCLRP开第四位显示RET显示延时延时msdelaymsmovrdelaymovrdjnzrdjnzrdelayret数码管段码数据表共阴数码管TABDBfHfHHbHHdHBHHfHFHend基于PT热电阻的单片机温度检测系统设计