紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)論文 摘要 到目前位置，我國(guó)的溫度測(cè)量?jī)x器仍然是以水銀溫度計(jì)為主，這種測(cè)量?jī)x器存在很多缺點(diǎn)，如精度低，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，不安全等。本課題所研究的紅外測(cè)溫系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)人體溫度的近距離或遠(yuǎn)距離準(zhǔn)確測(cè)量。該設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心部件。利用非接觸式溫度傳感器OTP-538U對(duì)溫度進(jìn)行采樣。得到的電信號(hào)經(jīng)過(guò)四運(yùn)算放大器芯片LM324前置放大后送至A/D模塊，A/D采用12位高精度的TLC2543芯片，數(shù)字信號(hào)傳送到主控芯片STC89C52，并由微處理器完成數(shù)據(jù)采

2、集和轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量 并實(shí)時(shí)顯示在LCD1602模塊上。 本文所研究的非接觸傳感器單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)由于對(duì)被測(cè)物體的紅外輻射進(jìn)行的是非接觸無(wú)損測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中不會(huì)擾亂被測(cè)部分的溫度場(chǎng)，響應(yīng)快，溫度分辨率高，穩(wěn)定性好和使用壽命長(zhǎng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)的接觸式測(cè)溫有更多的場(chǎng)合適應(yīng)性。 關(guān)鍵詞：STC89C52；非接觸傳感器；LM324；紅外輻射 ABSTRACT So far ,our country’s temperature measuring instrumen

3、t is still a mercury thermometer mainly. This kind of measuring instrument has many shortcoming,such as low accuracy.measuring time long,unrest congfigruent.The subject of the infrared temperature system can realize the body temperature close distanceor distance measured accurately.The design for th

4、e STC89C52 single-chip microcomputer as the core component. Use contact-less temperature preach OTP-538U temperature in sampling.Operational amplifier chip LM324 will sent electrical signals to the A/D module after pre-amplification,A/D and 12 of the high accuracy of TLC2543 chip,digital signals to

5、 control STC89C52core,and the microprocessor complete data collection and conversion,realize real-time temperature measurement and real –time display to LCD1602 module. This paper studies the contact signal-chip microcomputer temperature measurement system because of the object to be tested for in

6、frared radiation is the contact nondestructive measurement, the measurement process won’t disrupt the measured part of the temperature field,fast response,temperature high resolution,good stability and long service life and a series of asvantages,than traditional contact temperature measurement have

7、 more situations adaptability. KEY WORDS : STC89C52；Non contact sensor；LM324；Infrared radiation 目 錄 第1章 緒論 1 研究課題背景 1 第2章 紅外測(cè)溫儀概述 2 2.1 紅外測(cè)溫儀簡(jiǎn)介 2 2.2 紅外線測(cè)溫儀的優(yōu)點(diǎn) 2 2.3 紅外測(cè)溫儀工作原理及測(cè)溫方法 2 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 3.1 硬件設(shè)計(jì)概述 4 3.2 單片機(jī)STC89C52模塊 5 3.2.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 5 3.2.2 ST

8、C89C52RC單片機(jī)介紹 5 3.2.3 STC89C52RC單片機(jī)的工作模式 6 3.2.4 STC89C52RC引腳功能說(shuō)明 7 3.2.5 看門狗應(yīng)用 10 3.3紅外測(cè)溫模塊 10 3.3.1特性 10 3.3.2 應(yīng)用 10 3.3.3 傳感器特性 11 3.3.4實(shí)用連接電路圖 13 3.4 放大電路模塊 14 3.4.1 LM324的引腳排列 14 3.4.2 參數(shù)與描述 14 3.4.3特點(diǎn) 15 3.4.4 應(yīng)用電路 16 3.5 A/D轉(zhuǎn)換模塊 17 3.5.1 TLC2543的特點(diǎn) 17 3.5.2 TLC2543的引腳排列及說(shuō)明 17

9、 3.5.3 接口時(shí)序 18 3.5.4 應(yīng)用電路 20 3.6 電源模塊 20 3.6.1整流橋 21 3.6.2 應(yīng)用電路圖 22 3.7 液晶顯示模塊 22 3.7.1 管腳功能 23 3.7.2 特性 24 3.7.3 應(yīng)用電路 25 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 4.1 總體設(shè)計(jì) 26 4.2 A/D轉(zhuǎn)換單元時(shí)序 27 4.2.1 TLC2543控制字 27 4.2.2 工作流程 28 4.3 LM324模塊 31 4.4 紅外傳感器模塊 32 4.5 LCD1602顯示模塊 33 4.5.1 1602LCD的指令說(shuō)明及代碼解釋 33 4.5.2 液

10、晶顯示模塊程序流程圖 36 第5章 總結(jié) 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 40 第1章 緒論 研究課題背景 溫度是確定物質(zhì)狀態(tài)的重要參數(shù)之一，它的測(cè)量與控制在國(guó)防、軍事、科學(xué)研究以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。在工業(yè)生產(chǎn)中，我們需要經(jīng)常對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)來(lái)確保設(shè)備的安全運(yùn)行，而對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)通常通過(guò)測(cè)量其表面的溫度來(lái)進(jìn)行。現(xiàn)代的工業(yè)設(shè)備往往是在高電壓、大電流以及其它危險(xiǎn)情況下運(yùn)行的，傳統(tǒng)依靠人工接觸式檢測(cè)的方法既浪費(fèi)時(shí)間、物力、人力，又帶有一定的危險(xiǎn)性，同時(shí)對(duì)測(cè)溫儀所采用的材質(zhì)也有嚴(yán)格的限制，在這樣的場(chǎng)合下，儀器的使用壽命也成為設(shè)計(jì)接觸式測(cè)溫儀時(shí)的一個(gè)

11、重點(diǎn)考慮問(wèn)題。因此有必要去應(yīng)用一種新的方式去檢測(cè)目標(biāo)系統(tǒng)的溫度，確保設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。溫度的測(cè)量方法有兩類，一種是利用電氣參數(shù)隨溫度變化特性的熱電阻、熱電偶測(cè)溫法以及以膨脹式溫度計(jì)為代表的接觸式測(cè)溫方法，另一種是以熱輻射為代表的非接觸式測(cè)溫方法。前者的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)得的溫度是物體的真實(shí)溫度，測(cè)溫簡(jiǎn)單、可靠，其缺點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)性能差，需要接觸被測(cè)物體，測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要一定時(shí)間的熱交換才能達(dá)到熱平衡，同時(shí)對(duì)被測(cè)物體的溫度場(chǎng)分布有一定的影響，同時(shí)由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫、高壓、腐蝕性等惡劣條件，影響了測(cè)溫儀的精度和使用壽命，大大限制了接觸式測(cè)溫儀的使用；非接觸式測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫，一般使用熱電型或光電探測(cè)器作為

12、檢測(cè)元件，其與接觸式測(cè)溫相比，具有響應(yīng)時(shí)間短、非接觸、不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、使用壽命長(zhǎng)、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，但受到物體的發(fā)射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。目前應(yīng)用最廣泛的非接觸式測(cè)量?jī)x是紅外測(cè)溫儀，它測(cè)溫的理論基礎(chǔ)是黑體輻射定律。自然界的任何物體都在不停的向外輻射能量，物體輻射能量的大小及波長(zhǎng)的分布與其表面的溫度有著十分密切的關(guān)系，通過(guò)測(cè)量物體自身紅外輻射的能量便能確定它的表面溫度。 第2章 紅外測(cè)溫儀概述 2.1 紅外測(cè)溫儀簡(jiǎn)介 紅外測(cè)溫儀是一種將紅外技術(shù)與微電子技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一種新型測(cè)溫儀器，它通過(guò)將被測(cè)物

13、表面發(fā)射的紅外波段輻射能量通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)匯聚到紅外探測(cè)原件上，使其產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)處理，最后以數(shù)字形式直接在顯示屏上顯示溫度值。紅外測(cè)溫儀由光學(xué)部分和信號(hào)處理部分組成，其體積小，便于攜帶，操作簡(jiǎn)單，在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 2.2 紅外線測(cè)溫儀的優(yōu)點(diǎn) 與傳統(tǒng)接觸式溫度計(jì)相比而言，紅外線測(cè)溫儀有著響應(yīng)時(shí)間快、使用安全、非接觸及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 （1） 精確。紅外線測(cè)溫儀精確，通常精度都是1度以內(nèi)，這種性能在做預(yù)防性維護(hù)時(shí)特別重要。用紅外測(cè)溫儀，你甚至可快速探測(cè)操作溫度的微小變化，在其萌芽之時(shí)就可將問(wèn)題解決，減少因設(shè)備故障造成的開(kāi)支和維修的范圍。 （2）

14、便捷。紅外線測(cè)溫儀的另一個(gè)先進(jìn)之處是可快速提供溫度測(cè)量，在用熱偶讀取一個(gè)滲漏連接點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)，用紅外測(cè)溫儀幾乎可以讀取所有連接點(diǎn)的溫度。另外由于紅外測(cè)溫儀堅(jiān)實(shí)、輕巧(都輕于10盎司)，且不用時(shí)易于放在皮套中。所以當(dāng)你在工廠巡視和日常檢驗(yàn)工作時(shí)都可攜帶。 （3） 安全。安全是使用紅外線測(cè)溫儀最重要的好處。不同于接觸測(cè)溫儀，紅外線測(cè)溫儀能夠安全地讀取難以接近的或不可到達(dá)的目標(biāo)溫度 ，在儀器允許的范圍內(nèi)讀取目標(biāo)溫度。非接觸溫度測(cè)量還可在不安全的或接觸測(cè)溫較困難的區(qū)域進(jìn)行，像蒸汽閥門或加熱爐附近，他們不需在冒接觸測(cè)溫時(shí)一不留神就燒傷手指的風(fēng)險(xiǎn)。高于頭頂25英尺的供/回風(fēng)口溫度的精確測(cè)量就象在手邊測(cè)量一

15、樣容易。紅外測(cè)溫儀具有激光瞄準(zhǔn)，便于識(shí)別目標(biāo)區(qū)域。 2.3 紅外測(cè)溫儀工作原理及測(cè)溫方法 紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路，并按照儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。 通過(guò)測(cè)量輻射物體的全波長(zhǎng)的熱輻射來(lái)確定物體的輻射溫度的稱為全輻射測(cè)溫法；通過(guò)測(cè)量物體在一定波長(zhǎng)下的單色輻射亮度來(lái)確定它的亮度溫度的稱為亮度測(cè)溫法；通過(guò)被測(cè)物體在兩個(gè)波長(zhǎng)下的單色輻射亮度之比隨溫度變化

16、來(lái)定溫的稱為比色測(cè)溫法。 亮度測(cè)溫法無(wú)需環(huán)境溫度補(bǔ)償，發(fā)射率誤差較小，測(cè)溫精度高，但工作于短波區(qū)，只適于高溫測(cè)量。比色測(cè)溫法的光學(xué)系統(tǒng)可局部遮擋，受煙霧灰塵影響小，測(cè)溫誤差小，但必須選擇適當(dāng)波段，使波段的發(fā)射率相差不大。本文選用全輻射測(cè)溫法來(lái)計(jì)算被測(cè)量物體的溫度，全輻射測(cè)溫法是根據(jù)所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)的總輻射而定溫，得到的是物體的輻射溫度。選用這種方法是因?yàn)橹械蜏匚矬w的波長(zhǎng)較大，輻射信號(hào)很弱，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。 由普朗克公式可推導(dǎo)出輻射體溫度與檢測(cè)電壓之間的關(guān)系式： V=RaεσT4=KT4 （1.1） 式中K=

17、Raεσ，由實(shí)驗(yàn)確定，定標(biāo)時(shí)ε取1 T—被測(cè)物體的絕對(duì)溫度 R——探測(cè)器的靈敏度 a——與大氣衰減距離有關(guān)的常數(shù) ε——輻射率 σ——斯蒂芬—玻耳茲曼常數(shù) 因此，可以通過(guò)檢測(cè)電壓而確定被測(cè)物體的溫度，上式表明探測(cè)器輸出信號(hào)與目標(biāo)溫度呈非線性關(guān)系，V與T的四次方成正比，所以要進(jìn)行線性化處理。線性化處理后得到物體的表觀溫度，需進(jìn)行輻射率修正為真實(shí)溫度，其校正式為： （1.2） 式中Tr——輻射溫度(表觀溫度) ε(T)——輻射率，取0.1～0.9 由于調(diào)制片輻射信號(hào)的影響，輻射率修正后的真實(shí)溫度為高于環(huán)境的溫度，還必須作環(huán)溫補(bǔ)償，即真實(shí)溫度加上環(huán)溫

18、才能最終得到被測(cè)物體的實(shí)際溫度。 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 確定系統(tǒng)的硬件由單片機(jī)模塊、OTP-538U溫度傳感器模塊、LM324電壓信號(hào)放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、電源模塊、硬件的流程是OTP-538U紅外溫度傳感器將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。由于輸出的電壓信號(hào)很微弱，所以需要運(yùn)算放大器LM324組成的運(yùn)算放大電路進(jìn)行前置放大，然后將放大的電壓信號(hào)發(fā)送至由TLC2543組成的A/D轉(zhuǎn)換電路，再將轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字信號(hào)送至單片機(jī)進(jìn)行處理，最后將處理的結(jié)果送至LCD1602液晶顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的顯示。 紅外線測(cè)溫模塊 電壓信號(hào)放

19、大模塊 A/D轉(zhuǎn)換模塊 單片機(jī)STC89C52 電 源 模 塊 液晶顯示模塊 其方案圖如圖3-1所示： 圖3-1 系統(tǒng)硬件方案圖 3.1 硬件設(shè)計(jì)概述 基于STC89C52單片機(jī)的紅外測(cè)溫系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)分成六大模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)STC89C52模塊、紅外測(cè)溫模塊、電壓信號(hào)放大模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、LCD液晶顯示模塊、電源模塊。通過(guò)劃分模塊的方法，可以把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分割成幾個(gè)相對(duì)容易解決的問(wèn)題，然后分別予以解決，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的難度。 3.2 單片機(jī)STC89C52模塊 STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能C

20、MOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。 3.2.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖3-2 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 經(jīng)過(guò)選擇，決定使用STC89C52單片機(jī)，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32

21、 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)的一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 3.2.2 STC89C52RC單片機(jī)介紹 STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以

22、任意選擇。 主要特性 (1):增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051. (2):工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V單片機(jī)） (3):工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz (4):用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié) (5):片上集成512字節(jié)RAM (6):通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。 (7):ISP（在

23、系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 (8):具有EEPROM功能 (9):具有看門狗功能 (10):共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2 (11):外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (12):通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART (13):工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)） (14):PDIP封裝 3.2.3 STC89C52R

24、C單片機(jī)的工作模式 l 掉電模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 l 空閑模式：典型功耗2mA l 正常工作模式：典型功耗4mA～7mA l 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 圖3-3 STC89C52RC引腳圖 3.2.4 STC89C52RC引腳功能說(shuō)明 VCC（40引腳）：電源電壓 VSS（20引腳）：接地 P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫(xiě)入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程

25、序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（I）。 此外，P1.0和P1.1還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）

26、和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體參見(jiàn)下表3-1： 在對(duì)Flash ROM編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1接收低8位地址。 表3-1 P1.0和P1.1引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 功能特性 P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制） P2端口（P2.0～P2.7，21～28引腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部

27、的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（I）。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX @DPTR”指令）時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX @R1”指令）時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。 在對(duì)Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間，P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3端口（P3.0～P3.7，10～17引腳）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫(xiě)入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上

28、拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流（I）。 在對(duì)Flash ROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號(hào)。 P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表3-2 所示： 表3-2 P3口引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 復(fù)用功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 （外部中斷0） P3.3 （外部中斷1） P3.4 T0（定時(shí)器0的外部輸入） P3.5 T1（定時(shí)器1的外部輸入） P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） P3.7

29、（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來(lái)完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST引腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)

30、跳過(guò)。 如果需要，通過(guò)將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOV指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址位8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 （29引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。 /VPP（31引腳）：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位RE

31、SET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。 XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。 特殊功能寄存器 在STC89C52RC片內(nèi)存儲(chǔ)器中，80H～FFH共128個(gè)單元位特殊功能寄存器（SFR）。 并非所有的地址都被定義，從80H～FFH共128個(gè)字節(jié)只有一部分被定義。還有相當(dāng)一部分沒(méi)有定義。對(duì)沒(méi)有定義的單元讀寫(xiě)將是無(wú)效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫(xiě)入的數(shù)據(jù)也將丟失。 不應(yīng)將“1”寫(xiě)入未定義的單元，由于這些單元在將來(lái)的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位

32、后這些單元數(shù)值總是“0”。 STC89C52RC除了有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1之外，還增加了一個(gè)一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的控制和狀態(tài)位位于T2CON和T2MOD。 定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。通過(guò)設(shè)置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2位，可將其作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。定時(shí)器2有3種操作模式：捕獲、自動(dòng)重新裝載（遞增或遞減計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器，這3種模式由T2CON中的位進(jìn)行選擇。 3.2.5 看門狗應(yīng)用 STC89C52RC單片機(jī)看門狗定時(shí)器特殊功能寄存器 表3-3看門狗定時(shí)器特殊功能寄存器 符號(hào) 功能

33、 EN_WDT 看門狗允許位，當(dāng)設(shè)置為“1”，看門狗啟動(dòng) CLR_WDT 看門狗清“0”位，當(dāng)設(shè)為“1”時(shí)，看門狗將重新計(jì)數(shù)。硬件將自動(dòng)清“0” 此位 IDLE_WDT 看門狗“IDLE”模式位，當(dāng)設(shè)置為“1”時(shí)，看門狗定時(shí)器在“空閑模式”計(jì)數(shù)；當(dāng)清“0”該位時(shí)，看門狗在“空閑模式”時(shí)不計(jì)數(shù) PS2，PS1，PS0 看門狗定時(shí)器預(yù)分頻值，不同值對(duì)應(yīng)預(yù)分頻數(shù) STC單片機(jī)有兩種時(shí)鐘模式，一種是單倍速，也就是12時(shí)鐘模式，在該模式下，STC單片機(jī)與其他公司51系列單片機(jī)具有相同的機(jī)器周期，即12個(gè)振蕩周期為一個(gè)機(jī)器周期；另一種是雙倍速，又稱6時(shí)鐘模式，在該模式下，STC單片機(jī)比其他

34、公司的51單片機(jī)運(yùn)行速度快一倍。 3.3紅外測(cè)溫模塊 OTP-538U是一個(gè)熱電堆傳感器，具有116種熱電偶元素，傳感器芯片經(jīng)由微細(xì)加工，可快速反應(yīng)環(huán)境里的溫度改變，導(dǎo)致輸出端電壓響應(yīng)，傳感器芯片的一個(gè)獨(dú)特的前表面體積加工技術(shù)，產(chǎn)生更小尺寸和更快響應(yīng)環(huán)境溫度的變化。 紅外窗口是一個(gè)帶通濾波器擁有其50%削減在波長(zhǎng)在5μm—14μm。傳感器響應(yīng)事件的比例和不斷的紅外輻射信號(hào)響應(yīng)其截止頻率,它是有限的,由傳感器熱時(shí)間常數(shù)的數(shù)十毫秒范圍。 3.3.1特性 (1)：非接觸式溫度檢測(cè) (2)：電壓輸出,容易得到信號(hào) (3)：零功耗 (4)：寬檢測(cè)溫度范圍 3.3.2 應(yīng)用 (1)：

35、醫(yī)療用途:耳溫計(jì) (2)：家里設(shè)施:微波爐、電吹風(fēng)、安全系統(tǒng)、家庭安全&空調(diào)行業(yè)應(yīng)用:過(guò)程監(jiān)控和控制器、紅外非接觸式溫度計(jì)、汽車應(yīng)用:熱傳感系統(tǒng)。 3.3.3 傳感器特性 表3-4 絕對(duì)最大額定值 參數(shù) Min Typ Max Uint 工作溫度 -20 100 C 貯藏溫度 -40 100 C 圖3-4 紅外溫度傳感器實(shí)物圖片 表3-5 紅外傳感器參數(shù) Parameter Min Typ Max Unit Conditions Output Voltage

36、 0.77 1.44 mV Tamb.=25℃ Tobj. =50℃ Sensitivity 70 85 100 V/W * TC of sensitivity 0.10 0.11 0.12 %/K Typical Sensitivity area in --- 545 --- μm diameter Resistance of thermopile 50 65 80 KΩ 25℃

37、 TC of resistance --- 0.09 --- %/K Typical Time constant --- 16 --- ms * Noise voltage 28 32 36 nV/Hz1/2 NEP 0.28 0.36 0.48 nW/Hz1/2 Normalized detectivity (D*) 1.0*108 1.3*108 1.7*108 cm*Hz1/2/W

38、 * 表3-6 熱電堆典型的數(shù)值數(shù)據(jù)輸出電壓(傳感器工作在 25 C) Temp. (℃) V_out (mV) Temp. (℃) V_out (mV) -20 -1.29 50 1.02 -10 -1.06 60 1.49 0 -0.80 70 1.99 10 -0.51 80 2.52 20 -0.18 90 3.09 25 0.00 100 3.69 30 0.19 110 4.33 40 0.59 120 5.00

39、 圖3-5 otp-538u機(jī)械圖紙和引腳分配 第 44 頁(yè) 共 44頁(yè) 3.3.4實(shí)用連接電路圖 信號(hào)獲取電路：該電路使用到的元件有otp-538u，電阻1k,10k，電容47uf 圖3-6 otp-538u端口連接電路圖 圖3-7 實(shí)際otp-538u連接電路圖 3.4 放大電路模塊 LM324系列器件帶有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多

40、應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用下圖所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 3.4.1 LM324的引腳排列 圖3-8 LM324管腳圖 LM324系列由四個(gè)獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器，其中專為從單電源供電的電壓范圍經(jīng)營(yíng)。從分裂電源的操作也有可能和低電源電流消耗是獨(dú)立的電源電壓的幅度。 應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放

41、大器，直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器現(xiàn)在可以更容易地在單電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的電路。例如，可直接操作的LM324系列，這是用來(lái)在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無(wú)需額外的15V電源標(biāo)準(zhǔn)的5V電源電壓。 3.4.2 參數(shù)與描述 運(yùn)放類型:低功率 放大器數(shù)目:4 帶寬:1.2MHz 針腳數(shù):14 工作溫度范圍:0C to +70C 封裝類型:SOIC 3dB帶寬增益乘積:1.2MHz 變化斜率:0.5V/μs 器件標(biāo)號(hào):324 器件標(biāo)記:LM324AD 增益帶寬:1.2MHz 工作溫度最低:0C 工作溫度最高:70C 放大器類型:低功耗 溫度范圍:商用 電

42、源電壓 最大:32V 電源電壓 最小:3V 芯片標(biāo)號(hào):324 表面安裝器件:表面安裝 輸入偏移電壓 最大:7mV 運(yùn)放特點(diǎn):高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算 邏輯功能號(hào):324 額定電源電壓, +:15V 3.4.3特點(diǎn) (1)：短路保護(hù)輸出 (2)：真差動(dòng)輸入級(jí) (3)：可單電源工作：3V-32V (4)：低偏置電流：最大100mA (5)：每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器 (6)：具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ? (7)：共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 (8)：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列 (9)：輸入端具有靜電保護(hù)功能 這個(gè)是最常用的運(yùn)算放大器1，2，3腳是一組5，6，7腳是一組，8，9，10腳是一組，12，

43、13，14腳是一組，剩下的兩個(gè)腳是電源，1，7，8，14是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。至于使用地方，那就是你需要比較器和運(yùn)算放大器的所有地方你都可以用，只是當(dāng)你所需要用到運(yùn)算放大器的地方對(duì)運(yùn)算放大器的性能要求很高的時(shí)候那你就得看看LM324是不是滿足性能要求了！ 單位增益內(nèi)部頻率補(bǔ)償 大直流電壓增益100 dB的 高帶寬（單位增益）1兆赫（溫度補(bǔ)償） 電源范圍寬：?jiǎn)坞娫?V至32V電源或雙電源1.5V至16V 極低的電源漏電流（700μA）基本上是獨(dú)立的電源電壓 低輸入偏置電流45 NA（溫度補(bǔ)償） 低的輸入失調(diào)電壓為2 mV和失調(diào)電流：5 NA 輸入共模電壓范圍包括

44、地面 差分輸入電壓范圍的電源電壓等于 大輸出電壓擺幅0V至V + - 1.5V 3.4.4 應(yīng)用電路 圖3-9 放大器LM324應(yīng)用電路 圖3-10 實(shí)際LM324芯片連接電路 3.5 A/D轉(zhuǎn)換模塊 TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源；且價(jià)格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。 3.5.1 TLC2543的特點(diǎn) (1)：12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器； (2)：在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間； (3)：11個(gè)模擬輸入通道； (4)：3路

45、內(nèi)置自測(cè)試方式； (5)：采樣率為66kbps； (6)：線性誤差1LSBmax； (7)：有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC； (8)：具有單、雙極性輸出； (9)：可編程的MSB或LSB前導(dǎo)； (10)：可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 3.5.2 TLC2543的引腳排列及說(shuō)明 TLC2543有兩種封裝形式：DB、DW或N封裝以及FN封裝，這兩種封裝的引腳排列如下圖，引腳說(shuō)明見(jiàn)下表3-8。 圖3-11 TLC2543的封裝 表3-7 TLC2543引腳說(shuō)明 引腳號(hào) 名稱 I/O 說(shuō)明 1~9,11,12 AIN0~AIN10 I 模擬量輸入端。11路輸入信號(hào)

46、由內(nèi)部多路器選通。對(duì)于4.1MHz的I/OCLOCK，驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于50Ω，而且用60pF電容來(lái)限制模擬輸入電壓的斜率 15 CS I 片選端。在CS端由高變低時(shí)，內(nèi)部計(jì)數(shù)器復(fù)位。由低變高時(shí)，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)禁止DATA INPUT和I/OCLOCK 17 DATA INPUT I 串行數(shù)據(jù)輸入端。由4位的串行地址輸入來(lái)選擇模擬量輸入通道 16 DATA OUT O A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端，CS為高時(shí)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，CS為低時(shí)處于激活狀態(tài) 19 EOC O 轉(zhuǎn)換結(jié)束端。在最后的I/OCLOCK下降沿之后，EOC從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D(zhuǎn)換完成和數(shù)

47、據(jù)準(zhǔn)備傳輸為止 10 GND 地。GND是內(nèi)部電路的地回路端。除另外說(shuō)明外，所有電壓測(cè)量都相對(duì)GND而言 18 I/O CLOCK I 輸入/輸出時(shí)鐘端。I/O CLOCK接收串行輸入信號(hào)并完成以下四個(gè)功能：（1）在I/O CLOCK的前8個(gè)上升沿，8位輸入數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)寄存器。（2）在I/O CLOCK的第4個(gè)下降沿，被選通的模擬輸入電壓開(kāi)始向電容器充電，直到I/O CLOCK的最后一個(gè)下降沿為止。（3）將前一個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的其余11位輸出到DATA OUT端，在I/O CLOCK的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)始變化。（4）I/O CLOCK的最后一個(gè)下降沿，將轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)傳送到內(nèi)部狀態(tài)

48、控制位 14 REF+ I 正基準(zhǔn)電壓端?；鶞?zhǔn)電壓的正端（通常是VCC）被加到REF+，最大的輸入電壓范圍由加于本端與REF-端的電壓差決定 13 REF- I 負(fù)基準(zhǔn)電壓端。基準(zhǔn)電壓的低端（通常為地）被加到REF- 20 VCC 電源 3.5.3 接口時(shí)序 可以用四種傳輸方法使TLC2543得到全12位分辯率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用12或16個(gè)時(shí)鐘周期。 一個(gè)片選脈沖要插到每次轉(zhuǎn)換的開(kāi)始處，或是在轉(zhuǎn)換時(shí)序的開(kāi)始處變化一次后保持為低，直到時(shí)序結(jié)束。 圖2顯示每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用16個(gè)時(shí)鐘周期和在每次傳遞周期之間插入的時(shí)序，圖3顯示

49、每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞使用16個(gè)時(shí)鐘周期，僅在每次轉(zhuǎn)換序列開(kāi)始處插入一次時(shí)序。 圖3-12 16時(shí)鐘傳送時(shí)序圖（使用，MSB在前） 圖3-13 16時(shí)鐘傳送時(shí)序圖（不使用，MSB在前） 3.5.4 應(yīng)用電路 圖3-14 實(shí)際TLC2543連接電路 由前面的紅外傳感器的輸出電壓與被測(cè)物體的關(guān)系可知，每一度的溫度變化，引起的紅外傳感器的電壓變化都是很微小的。TLC2543是12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換。假如輸入的基準(zhǔn)電壓是5V，則最小轉(zhuǎn)換精度為5/4095.為1.220703Mv，只要將紅外傳感器的輸出的電壓稍微放大百倍左右就可以在A/D轉(zhuǎn)換芯片的精度范圍內(nèi)，而且誤差也小。用

50、8位的A/D轉(zhuǎn)換芯片需要放大的倍數(shù)很大，那樣轉(zhuǎn)換時(shí)輸出的值的誤差就很大。所以選擇12位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。 3.6 電源模塊 LM7805是三端穩(wěn)壓集成電路。用LM78/LM79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍電路極少。電路內(nèi)部還有過(guò)流，過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠，方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的LM78或者LM79，后面的數(shù)字代表三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7806表示輸出的電壓為正6V，LM7909表示輸出的電壓是負(fù)9V。 其實(shí)物圖為 圖3-15 7805實(shí)物圖及引腳涵義 3.6.1整流橋 為了克服單相

51、半波整流電路的缺點(diǎn)，在實(shí)用電路中多采用單相全波整流電路，最常采用的是單相橋式整流電路。 單相橋式整流電路由四只二極管組成，其構(gòu)成原則就是保證在變壓器的副邊電壓U2的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載上的電壓和電流方向始終不變，為了達(dá)到這一目的就需要在U2的正負(fù)半周內(nèi)正確引導(dǎo)流向負(fù)載的電流。設(shè)變壓器副邊兩端分別是A和B，則A為“＋”，B為“—”時(shí)應(yīng)有電流流出A點(diǎn)，A為“—”，B為“＋” 時(shí)應(yīng)有電流流入A點(diǎn)；相反A為“＋”，B為“—”時(shí)應(yīng)有電流流入B點(diǎn)，A為“—”，B為“＋”時(shí)應(yīng)有電流流出B點(diǎn)；因而A和B點(diǎn)均應(yīng)分別接兩只二極管的陰極和陽(yáng)極，以引導(dǎo)電流 。圖（a）為習(xí)慣畫(huà)法，圖（b）為簡(jiǎn)化畫(huà)法。 圖3-1

52、6整流橋電路 圖3-17整流橋電路簡(jiǎn)單畫(huà)法 3.6.2 應(yīng)用電路圖 圖3-18 實(shí)際電源電路連接圖 3.7 液晶顯示模塊 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行） 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。 1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每

53、行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 3.7.1 管腳功能 表3-8 1602引腳接口說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀/寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù)

54、 16 BLK 背光源負(fù)極 第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比 度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成

55、低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光源正極 第16腳：背光源負(fù)極。 圖3-19 1602引腳圖 實(shí)物圖 圖3-20 1602實(shí)物圖 3.7.2 特性 (1)：3.3V或5V工作電壓，對(duì)比度可調(diào)。 (2)：內(nèi)含復(fù)位電路。 (3)：提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。 (4)：有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM。 (5)：內(nèi)建有192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM。 (6)：8個(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。

56、 3.7.3 應(yīng)用電路 圖3-21 實(shí)際1602電路連接圖 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 總體設(shè)計(jì) 主程序 A/D轉(zhuǎn)換單元 LCD顯示單元 圖4-1 總體方案圖 當(dāng)單片機(jī)上電時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始工作，紅外傳感器將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的電壓輸出，輸出的電壓信號(hào)很微小，需要經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，然后將放大的信號(hào)送到A/.D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量送至單片機(jī)進(jìn)行處理。將處理后得到的溫度送至LCD上顯示出來(lái)。此系統(tǒng)涉及的軟件代碼，主要是A/D芯片的控制，以及LCD顯示單元的初始化，顯

57、示等。 主程序部分代碼 void main() //主函數(shù) { uchar m=0; float num,volt; int x,y,z,T,r; volt=(read2543(0x00)*5.0/4095.0); num=(volt*123.617+25.3)*100; T=(int)num; x=T/1000; y=(T%1000)/100; z=(T%1000)%100/10; r=(T%1000)%100%10; 主程序部分主要為A/D轉(zhuǎn)換電壓的獲取，然后通過(guò)opt-538U傳感器電壓與溫度的數(shù)值關(guān)系，計(jì)算出大致

58、的線性關(guān)系，然后在代碼中通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)換的到溫度值，供后續(xù)的顯示單元顯示。 4.2 A/D轉(zhuǎn)換單元時(shí)序 4.2.1 TLC2543控制字 每次進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)候都必須向TLC2543寫(xiě)入命令以便確定其工作狀態(tài)。命令字的格式如表4-1所示 表4-1 命令字格式表 D7~D4 D3~D2 D1 D0 輸入通道地址選擇 輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇 輸出數(shù)據(jù)順序選擇 輸出數(shù)據(jù)格式選擇 表4-2輸入通道地址選擇位表 輸入通道地址選擇位：用于選擇TLC2543的輸入通道和自測(cè)試電壓值 D7 D6 D5 D4 說(shuō)明 0 0 0 0 通道0 0 0 0 1

59、通道1 0 0 1 0 通道2 0 0 1 1 通道3 0 1 0 0 通道4 0 1 0 1 通道5 0 1 1 0 通道6 0 1 1 1 通道7 1 0 0 0 通道8 1 0 0 1 通道9 1 0 1 0 通道10 1 0 1 1 自測(cè)試電壓（（VREF+）－（VREF-））/2 1 1 0 0 自測(cè)試電壓VREF－ 1 1 0 1 自測(cè)試電壓VREF＋ 1 1 1 0 掉電 輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇位：用與選擇A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的位數(shù) 輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇位設(shè)置

60、 表4-3 輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇位表 D3 D2 說(shuō)明 0 0 12位數(shù)據(jù)輸出 0 1 8位數(shù)據(jù)輸出 1 0 12位數(shù)據(jù)輸出 1 1 16位數(shù)據(jù)輸出 輸出數(shù)據(jù)順序選擇位：用于選擇數(shù)據(jù)輸出的順序，如果D1=0，則高位在前，如果D1=1，則低位在前。 輸出數(shù)據(jù)格式選擇位：用于選擇輸出數(shù)據(jù)的屬性。如果D0=0，采樣數(shù)據(jù)是無(wú)符號(hào)數(shù)；如果D0=1，采樣數(shù)據(jù)是有符號(hào)數(shù)。 4.2.2 工作流程 (1)：上電時(shí)，EOC=“1”，CS=“1” (2)：使CS下降，前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB即A11位數(shù)據(jù)輸出到Dout供讀數(shù)。 (3)：將輸入控制字的MSB位即C7送到Din，在C

61、S之后tsu>=1.425us后，使CLK上升，將Din上的數(shù)據(jù)移入輸入寄存器。 (4)：CLK下降，轉(zhuǎn)換結(jié)果的A10位輸出到Dout供讀數(shù)。 (5)：在第4個(gè)CLK下降時(shí)，由前4個(gè)CLK上升沿移入寄存器的四位通道地址被譯碼，相應(yīng)模擬通道接通，其模擬電壓開(kāi)始時(shí)對(duì)內(nèi)部開(kāi)關(guān)電容充電。 (6)：第8個(gè)CLK上升時(shí)，將Din腳的輸入控制字C0位移入輸入寄存器后，Din腳即無(wú)效。 (7)：第11個(gè)CLK下降，上次AD結(jié)果的最低位A0輸出到Dout供讀數(shù)。至此，I/O數(shù)據(jù)已全部完成，但為實(shí)現(xiàn)12位同步，仍用第12個(gè)CLK脈沖，且在其第12個(gè)CLK下降時(shí)，模入通道斷開(kāi)，EOC下降，本周期設(shè)置的AD轉(zhuǎn)

62、換開(kāi)始，此時(shí)使CS上升。 (8)：經(jīng)過(guò)時(shí)間tconv<=10us,轉(zhuǎn)換完畢，EOC上升。 (9)：使CS下降，轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB位B11輸出到Dout供讀數(shù)。 (10)：將新周期的輸入控制字的MSB位D7送到Din，在CS下降之處，tSU時(shí)間處由CLK上升將Din數(shù)據(jù)移入輸入寄存器。 (11)：CLK下降，將AD結(jié)果的B10位輸出到Dout。 開(kāi)始 CS=1，EOC=1 CS=0？ CLOCK=1 CLOCK=0，一次轉(zhuǎn)換結(jié)束 循環(huán)結(jié)束？ 輸出數(shù)據(jù) 返回 N Y Y N 工作流程圖

63、 圖4-2 TLC2543工作流程圖 其代碼部分為 uint read2543(uchar port) { uchar i,al=0,ah=0; unsigned long ad; //采集到的電壓 CLOCK=0; //下降沿，輸出 CS=0; //拉低，使能 port<<=4; //通道左移4位，port為0，則左移4位后為00000寫(xiě)成八 //位為00000000， for(i=0;i<4;i++) { D_IN=por

64、t&0x80; //port=00000&上0x80后得到00001000，為 //則選擇的通道為AIN0,輸出的數(shù)據(jù)為12位 CLOCK=1; //上升沿， CLOCK=0; //下降沿 port<<=1; } D_IN=0; for(i=0;i<8;i++) { CLOCK=1; CLOCK=0; } CS=1; delay(5); CS=0; for(i=0;i<4;i++) //獲得高四位數(shù)據(jù)值 { CLOCK=1; ah<<=1; if(D_OUT) ah|=0x01; CL

65、OCK=0; } for(i=0;i<8;i++) //獲得低八位數(shù)據(jù)值 { CLOCK=1; al<<=1; if(D_OUT) al|=0x01; CLOCK=0; } CS=1; ad=(uint)ah; //將高四位數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換類型，并賦給ad ad<<=8; ad|=al; //將高四位與低八位數(shù)值整合到一塊 return(ad); //返回采樣值 } 4.3 LM324模塊 紅外傳感器輸出的電壓很微小。所以需要LM324將電壓進(jìn)行放大，這樣進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)候誤差值就會(huì)減小。在將紅外傳感器的輸

66、出的微小電壓進(jìn)行放大后，原先的關(guān)于紅外傳感器的溫度對(duì)應(yīng)電壓的大致線性關(guān)系就會(huì)改變，所以編程時(shí)的關(guān)系式也會(huì)改變。此時(shí)需要計(jì)算放大的倍數(shù)，再重新計(jì)算大致的線性關(guān)系。 圖4-3 應(yīng)用放大電路圖 理論上這個(gè)放大電路的放大倍數(shù)為： Vo1-Vo2=(1+2R3/R0)(V1-V2) V0=(R2/R1)(Vo2-Vo1) Vo=A(V2-V1) A=A2A1=(1+2R3/R0)(R2/R1) 帶入電路圖中的數(shù)值后得到A=201。 但是實(shí)際上測(cè)的實(shí)際的放大倍數(shù)只有大約15倍，由于所供電壓的值的范圍很大，很難達(dá)到理想效果，與理論值差距很大。因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換模塊的精度為5/4095=0.001221,紅外傳感器的參數(shù)經(jīng)過(guò)15倍放大后，所得的數(shù)值在其精度范圍內(nèi)，所以也可以正常使用。 4.4 紅外傳感器模塊 下表是紅外傳感器輸出的電壓與溫度之間的關(guān)系式， 表4-4 紅外傳感器輸出電壓與溫度的關(guān)系式表 Temp. (℃) V_out (mV) Temp. (℃) V_out (mV) -20 -1.29 50