基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于51單片機(jī)的溫度測(cè)量?jī)x</p><p>　　摘要：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)簡(jiǎn)稱單片機(jī),又稱MCU(Micro Controller Unit),是將計(jì)算機(jī)的基本部分微型化,使之集成在一塊芯片上的微機(jī).片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。</p><p>

2、　　隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個(gè)人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。</p><p>　　本文

3、所涉及的是市場(chǎng)占有率最高的是MCS—51系列，因?yàn)槭澜缟虾芏嘀腎C生產(chǎn)廠家都生產(chǎn)51兼容的芯片。生產(chǎn)MCS—51系列單片機(jī)的廠家如美國(guó)AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韓的LG公司、日本NEC、西門子公司等。到目前為止，MCS—51單片機(jī)已有數(shù)百個(gè)品種，還在不斷推出功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。</p><p>　　關(guān)鍵字： 單片機(jī) A

4、/D 溫度測(cè)控 MCS-80C51 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一. 選題背景……………………………………………………………… 1</p><p>　　1.單片機(jī)的歷史……………………………………………………… 1</p><p>　　2.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用………

5、………………………………………… 4</p><p>　　3.芯片的介紹………………………………………………………… 4 </p><p>　　二. 方案論證……………………………………………………………… 6</p><p>　　1 A/D轉(zhuǎn)換原理 ……………………………………………………… 6</p><p>　　（1）逐次

6、逼近式轉(zhuǎn)換原理 ……………………………………… 6</p><p>　?。?）積分轉(zhuǎn)換原理 ……………………………………………… 6</p><p>　　2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)和參數(shù) ……………………………… 8</p><p>　?。?）分辨率(Resolution) ……………………………………… 8</p><p&g

7、t;　?。?）量化誤差(Quantizing Error) …………………………… 8</p><p>　?。?）線性度(Linearity) ………………………………………… 9</p><p>　?。?）絕對(duì)精度(Absolute Accuracy) …………………………… 9</p><p>　　（5）轉(zhuǎn)換時(shí)間(Conversion Time)

8、 ……………………………… 9</p><p>　　3 A/D轉(zhuǎn)換器的基本工作原理及器件介紹 ………………………… 9</p><p>　　三. 過(guò)程論述 …………………………………………………………… 11</p><p>　　1.數(shù)據(jù)定標(biāo)………………………………………………………………11</p><p>　　2.信號(hào)放大……

9、…………………………………………………………13</p><p>　　四. 結(jié)果分析 …………………………………………………………… 14</p><p>　　五. 總結(jié) ……………………………………………………………………15</p><p>　　六. 致謝 …………………………………………………………………… 16</p><p>

10、　　七. 附錄 ………………………………………………………………… 17</p><p>　　八.參考文獻(xiàn) …………………………………………………………….. 20</p><p><b>　　一 背 景</b></p><p><b>　　1單片機(jī)的歷史</b></p><p>　　自1

11、971年美國(guó)INTEL公司制造出第一塊4位微處理器以來(lái)，其發(fā)展十分迅猛，到目前為止，大致可分為以下五個(gè)階段：</p><p>　?。?）4位單片機(jī)（1971－1974）</p><p>　?。?）低檔8位單片機(jī)（1974－1978）</p><p>　?。?）高檔8位單片機(jī)（1978－1982）</p><p>　?。?）16位單片機(jī)

12、（1982－1990）</p><p>　?。?）新一代單片機(jī)（90年代以來(lái)）</p><p><b>　　2單片機(jī)的應(yīng)用</b></p><p>　　因單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，故在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。按照單片機(jī)的特點(diǎn)，單片機(jī)可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。</

13、p><p>　　在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，只用一個(gè)單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最多的方式，主要應(yīng)用領(lǐng)域有：</p><p><b>　?。?）單機(jī)應(yīng)用：</b></p><p>　?、贉y(cè)控系統(tǒng)。用單片機(jī)可構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。例如，溫室人工氣候控制、水閘自動(dòng)控制、電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制、汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)、車輛檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)器人軸處理器等[2

14、]。</p><p>　?、谥悄軆x表。用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀表，能迥數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化發(fā)展。如溫度、壓力、流量、濃度等的測(cè)量、顯示及儀表控制。通過(guò)采用單片機(jī)軟件編程技術(shù)，使測(cè)量?jī)x表中長(zhǎng)期存在的誤差修正、線性化處理等難題迎刃而解。</p><p>　?、蹤C(jī)電一體化產(chǎn)品。單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合，使傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，控制智能化。這類產(chǎn)品如：簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床，電腦

15、繡花機(jī)，醫(yī)療器械等。</p><p>　　④智能接口。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（特別是較大型的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)）中，普遍采用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理，因單片機(jī)與主機(jī)是并行工作，故能大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。例如：在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對(duì)ADC接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度，而且還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)字濾波、線性化處理、誤差修正等。</p><p>　?、葜悄苊裼卯a(chǎn)品。在家用電器、玩具、游

16、戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子秤、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等產(chǎn)品中引入單片機(jī)，不僅使產(chǎn)品的功能大大增強(qiáng)，而且獲得了良好的使用效果。</p><p>　　（2）多機(jī)應(yīng)用：?jiǎn)纹瑱C(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　①功能集散系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。例如：一個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除完成機(jī)床加工運(yùn)行控制外，還

17、要控制對(duì)刀系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、刀庫(kù)管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅(qū)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。</p><p>　?、诓⑿卸嗫刂葡到y(tǒng)。并行多控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速問(wèn)題，以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)。典型的有快速并行數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)等。</p><p>　?、劬植烤W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的水平。目前該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是分布式測(cè)控系統(tǒng)，單片機(jī)主要用于系統(tǒng)中的通信控制

18、，以及構(gòu)成各種測(cè)控子級(jí)系統(tǒng)。</p><p>　　典型的分布式測(cè)控系統(tǒng)有兩種類型：樹狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與位總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的新興領(lǐng)域，無(wú)論是單片機(jī)本身還是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法都會(huì)隨時(shí)代不斷發(fā)生變化。綜上所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)有的一個(gè)重要方面。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由

19、模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　3設(shè)計(jì)的各種芯片介紹</p><p>　　先對(duì)本次設(shè)計(jì)需要用到的芯片進(jìn)行大致介紹。</p><p><b>　　第一塊芯片：</b></p><p>　

20、　圖1 80C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2 80C51芯片</p><p>　　P0RTO :P0.0-P0.7(39~32)端口0是一個(gè)8位寬的漏極開路雙向輸入輸出端口，共有8位，P0.0表示位0，P0.1表示位1。</p><p>　?。?）其他三個(gè)I/O端口(Pl、P2、P3)則不具有此電路結(jié)構(gòu)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)作y0用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)

21、L S的ITL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電位時(shí)(即取用外部程序代碼或隨機(jī)存儲(chǔ)器)，P0就以多工作方式提供地址總線(A0—A7)及數(shù)據(jù)總線(DO-D7)。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口O送出的地址鎖存為AM，再配合端口</p><p>　　（2）所送出的A8-A15合成一個(gè)完整的16位地址總線．而尋址到64K的外部?jī)?nèi)存空間。</p><p>　　P1.0-P1.7（1-8）：P1是一個(gè)帶有內(nèi)部

22、上拉電阻的8位雙向I/O口。對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。P1能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL輸入。</p><p>　　P2.0-P2.7(21-28)：P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問(wèn)外部存貯器時(shí)，它送出高8位雙向地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL輸入。</p><p>　　P3.0-P3.7(10-17)：P

23、3是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O口。在MCS-51中，這8個(gè)引腳還用于專門功能。這些功能見表1－4。P3能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS TTL輸入。（如圖3）</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　第二塊芯片74LS138：</p><p>　　對(duì)于74LS138譯碼器來(lái)說(shuō)，A.B.C口是用來(lái)控制Y0~Y7等8個(gè)口的輸出的，而

24、E1E2等都必須在低電頻下才有效的。</p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　第三塊芯片74LS373： </p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　用于連接MS-80C51和數(shù)碼管的，在本設(shè)計(jì)中的實(shí)際作用是起到連通的作用的。</p><

25、p><b>　　二 方案論證</b></p><p>　　由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)顯示的是個(gè)電壓值，而最終設(shè)計(jì)要求是測(cè)量人的體溫。不是溫度的變化量。所以要把這里電壓的變化轉(zhuǎn)化成溫度的變化。所以對(duì)轉(zhuǎn)化的參數(shù)進(jìn)行介紹。要知道AD轉(zhuǎn)換是把模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化成與其大小成正比的數(shù)字量信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換電路的種類很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，目前常用的AD轉(zhuǎn)換電路主要分成逐次逼近式和雙積分式。</p><

26、;p>　　1 A/D轉(zhuǎn)換原理</p><p>　?。?）逐次逼近式轉(zhuǎn)換原理</p><p>　　逐次逼近式轉(zhuǎn)換的基本原理是用一個(gè)計(jì)量單元使連續(xù)量整量化（簡(jiǎn)稱量化），即用計(jì)量單位與連續(xù)量比較，把連續(xù)量變?yōu)橛?jì)量單位的整數(shù)倍，略去小于計(jì)量單位的連續(xù)量部分。這樣所得到的整數(shù)量即數(shù)字量。顯然，計(jì)量單位越小，量化的誤差也越小?？梢?，逐次逼近式的轉(zhuǎn)換原理即“逐位比較”。常用的逐次逼近式A/D器件

27、有ADC0809、AD574A等。</p><p><b>　?。?）積分轉(zhuǎn)換原理</b></p><p>　　雙積分A/D轉(zhuǎn)換采用了間接測(cè)量原理，即將被測(cè)電壓值Vx轉(zhuǎn)換成時(shí)間常數(shù)，通過(guò)測(cè)量時(shí)間常數(shù)得到未知電壓值。所謂雙積分就是進(jìn)行一次A/D轉(zhuǎn)換需要二次積分。轉(zhuǎn)換時(shí)，控制門通過(guò)電子開關(guān)把被測(cè)電壓Vx加到積分器的輸入端，積分器從零開始，在固定的時(shí)間T0內(nèi)對(duì)Vx積分（稱定

28、時(shí)積分），積分輸出終值與Vx成正比。接著控制門將電子開關(guān)切換到極性與Vx相反的基準(zhǔn)電壓VR上，進(jìn)行反向積分，由于基準(zhǔn)電壓VR恒定，所以積分輸出將按T0期間積分的值以恒定的斜率下降，當(dāng)比較器檢測(cè)積分輸出過(guò)零時(shí)，積分器停止工作。反相積分時(shí)間T1與定值積分的初值（即定時(shí)積分的終值）成比例關(guān)系，故可以通過(guò)測(cè)量反相積分時(shí)間T1計(jì)算出Vx，即：</p><p>　　Vx=( T1/ T0)· VR</p>

29、;<p>　　反相積分時(shí)間T1由計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)得到。由于雙積分方法的二次積分時(shí)間比較長(zhǎng)，因此A/D轉(zhuǎn)換速度慢，而精度可以做得比較高。對(duì)周期變化的干擾信號(hào)積分為零，抗干擾性能也比較好。</p><p>　　為了得倒得結(jié)果準(zhǔn)確性，我們?cè)诔绦蚶镆布恿?6進(jìn)制到10進(jìn)制轉(zhuǎn)換，中斷，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)等一系列得安全措施。</p><p><b>　　其程序流程圖如下：</b

30、></p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)和參數(shù) </p><p>　?。?）分辨率(Resolution)</p><p>　　對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，分辨率反映了輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所需輸入的模擬電壓的變化量。分辨率定義為：</p>

31、<p>　　分辨率=滿刻度電壓/2n—1</p><p>　　其中：n是A/D轉(zhuǎn)換器中對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼的位數(shù)。（如圖7）</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　表中列出了不同位數(shù)與分辨率之間的關(guān)系。從表中可以看出，一個(gè)12位的轉(zhuǎn)換器能分辨出滿刻度電壓的1/(212—1)或滿刻度電壓的0.024%。因此，一個(gè)滿刻

32、度電壓為10V的12位A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入電壓變化的最小值為2.4Mv。位數(shù)越多，分辨率越高。</p><p>　　（2）量化誤差(Quantizing Error)</p><p>　　當(dāng)一個(gè)分辨率有限的A/D轉(zhuǎn)換器在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，必須把采樣電壓化為某個(gè)規(guī)定的最小數(shù)量單位（即量化單位，記為ULSB）的整數(shù)倍，這就是量化。實(shí)際上，ULSB是A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)最低有效位1所能代表

33、的數(shù)量。由于模擬電壓在幅值上是連續(xù)的，因此它不一定能被ULSB整除，這樣在量化過(guò)程中不可避免地會(huì)引入誤差。</p><p>　　對(duì)于有限分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，在不考慮其他誤差因素的情況下，其轉(zhuǎn)換特性曲線與具有無(wú)限分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性曲線之間的最大偏差，定義為量化誤差。</p><p>　?。?）線性度(Linearity)</p><p>　　線性度有時(shí)又

34、稱為非線性度（Non-linearity）。它是實(shí)際的轉(zhuǎn)換特性曲線與理想的轉(zhuǎn)換特性曲線之間的最大偏移量。</p><p>　?。?）絕對(duì)精度(Absolute Accuracy)</p><p>　　在一個(gè)轉(zhuǎn)換器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬電壓與其理想的電壓值之差不是一個(gè)常數(shù)。把這個(gè)差值的最大值定義為絕對(duì)精度。對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換器，可以在每一階梯的水平中心點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。絕對(duì)精度描述了在整個(gè)工作

35、區(qū)間內(nèi)實(shí)際的輸出電壓與理想的輸出電壓之間的最大偏差。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)換時(shí)間(Conversion Time)</p><p>　　轉(zhuǎn)換時(shí)間定義為A/D轉(zhuǎn)換器完成一次從模擬量的采樣到數(shù)字量的編碼所需的建立時(shí)間，顯然，它反應(yīng)了A/D轉(zhuǎn)換的快慢，實(shí)際應(yīng)用中，只要滿足微機(jī)系統(tǒng)的要求，并不一定要用時(shí)間快的轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　3 A/D轉(zhuǎn)換器的基本工

36、作原理及器件介紹</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是一種將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的轉(zhuǎn)換電路。A/D轉(zhuǎn)換器，按其輸出代碼有效位數(shù)的不同可以分為8位、10位、12位、16位和BCD碼輸出的7/2位、9/2位、11/2位等多種；按其轉(zhuǎn)換速度的不同可以分為超高速（轉(zhuǎn)換時(shí)間≤300μs）,高速(轉(zhuǎn)換時(shí)間330μs~33μs)、中速（轉(zhuǎn)換時(shí)間33~333μs）、低速（轉(zhuǎn)換時(shí)間>333μs）等幾種。為適應(yīng)系統(tǒng)集成的需要，有

37、些轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)還包括多路轉(zhuǎn)換的開關(guān)、時(shí)鐘電路、基準(zhǔn)電壓源和二、十進(jìn)制譯碼器等，大大超越了原來(lái)的A/D轉(zhuǎn)換功能，為用戶提供了方便。</p><p>　　大部分A/D轉(zhuǎn)換器包括采樣保持和量化編碼電路。采樣保持電路能把一個(gè)時(shí)間連續(xù)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散的信號(hào)，并將采樣信號(hào)保持一段時(shí)間。量化編碼電路是A/D轉(zhuǎn)換的核心組成部分，依其形式不同，A/D轉(zhuǎn)換器可分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器。直接A/D轉(zhuǎn)換器能將輸入的模擬電

38、壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字代碼（無(wú)中間變量）。其典型電路有并行A/D轉(zhuǎn)換器和逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。間接A/D轉(zhuǎn)換器在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間或頻率，然后通過(guò)計(jì)數(shù)的方式轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。目前，間接A/D轉(zhuǎn)換器有電壓/時(shí)間變換型和電壓/頻率變換型兩種。</p><p>　　溫度傳感器：（圖8）</p><p><b>　　圖8</b>&l

39、t;/p><p><b>　　圖（8）</b></p><p><b>　　三 過(guò)程論述</b></p><p>　　本試驗(yàn)分兩步，先做的是顯示，后做的采集。顯示這部分我們組借鑒的是靜態(tài)的顯示，經(jīng)過(guò)改動(dòng)而成。隨后做采集，就是通過(guò)ADC0809進(jìn)行模擬收集。在通過(guò)74LS373進(jìn)行譯碼。這樣一來(lái)又有個(gè)問(wèn)題了。實(shí)驗(yàn)出來(lái)的室溫和人

40、的體溫的變化太?。?月－5月）。所以才有了輸入的 放大。數(shù)據(jù)是放大了。但是還要面對(duì)的是:這樣以后顯示的卻可以隨著溫度的變化而改變，但實(shí)質(zhì)不是顯示的溫度，只能顯示出電壓值，因?yàn)槭值臏囟茸饔糜跓崦綦娮枋峭ㄟ^(guò)模擬電壓傳給數(shù)碼管顯示的，顯示的數(shù)值都很大，這時(shí)就存在一個(gè)問(wèn)題-----怎樣將電壓值精確地反映為溫度值。</p><p><b>　　1數(shù)據(jù)定標(biāo)</b></p><p>

41、;　　下面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析定標(biāo)[12]：</p><p>　　(1)用數(shù)字萬(wàn)用表和溫度計(jì)采集溫度傳感器的溫度與阻值</p><p>　　最后根據(jù)二次線性擬合，又名最小二乘法，它的原理如下：</p><p>　　a11x1+a12x2+……+a1nxn=b1</p><p>　　a21x1+a22x2+……+a2nxn=b2</p>

42、<p>　　 ┋</p><p>　　am1x1+am2x2+……+amnxn=bn (1)</p><p>　　由于其精確解不存在，因?yàn)橐獙で笏谀撤N意義下的近似解，令</p><p>　　f(x1,x2,……xn)=(a11x1+a12x2+……+a1nxn-b1)2+</p><p>　　(a21x

43、1+a22x2+……+a2nxn-b2)2+……+</p><p>　　(am1x1+am2x2+…+amnxn-bm)2 (2)</p><p>　　顯然，f(x1,x2,……xn)>0,如果x1,x2,……,xn的一組取值使f(x1,x2,……xn)達(dá)到最小值，則稱這組值是矛盾方程組(1)的最小二乘解，而求矛盾方程組最小二乘解的方法稱為最小二乘法。</p>

44、;<p>　　由高等數(shù)學(xué)可知，函數(shù)f(x1,x2,……xn)的最小值（即極小值）必須滿足條件 αf/αxk=0 (k=1,2,……，n) (3)</p><p>　　但是αf/αxk=2a1k(a11x1+a12x2+……+a1nxn-b1)+</p><p>　　2a2k(a21x1+a22x2+……+a2nxn-b2)+……+</p><p>

45、　　2amk(am1x1+am2x2+……+amnxn=bm)</p><p><b>　　于是由式（3）得：</b></p><p>　　a11 a21 ……am1 a11x1+a12x2+……+a1nxn-b1 = 0</p><p>　　a12 a22……am2 a

46、21x1+a22x2+……+a2nxn-b2 = 0</p><p>　　┋ ┋ ┋ ┋ = ┋</p><p>　　a1n a2n……amn am1x1+am2x2+……+amnxn=bm 0</p>&

47、lt;p><b>　　(4)</b></p><p>　　稱（4）式為矛盾方程組（1）的正規(guī)方程組或法方程組，可以證明正規(guī)方程組總是有解的，如果令A(yù)=（aij）m*n,</p><p>　　x=(x1,x2,……,xn)T,b=(b1,b2,……,bm)T,則矛盾方程組（1）可寫為AX=b,而f(x1,x2,……xn)=‖AX-b‖2,又正規(guī)方程組（4）可寫為：

48、</p><p>　　AT(AX-b)=0或ATAX=ATb</p><p>　　可見矛盾方程組AX=b的最小二乘解使得‖AX-b‖2取得最小值，且AX=b的最小二乘解是正規(guī)方程組ATAX=AT的解。</p><p>　　最小二乘法是一種在工程技術(shù)，商業(yè)與經(jīng)濟(jì)等方面常用的求經(jīng)驗(yàn)公式的方法。</p><p>　　將理想情況下的溫度曲線圖和實(shí)際測(cè)

49、的溫度曲線圖進(jìn)行最小二乘法運(yùn)算，進(jìn)行二次擬合，就能得到我們最后想要的結(jié)果。</p><p>　　雖然沒有用軟件實(shí)現(xiàn)得到的值準(zhǔn)確，硬件也可實(shí)現(xiàn)溫度的精確測(cè)量?？梢栽谙惹暗碾娐分屑尤敕糯箅娐?，后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)這樣做后還解決了另外一個(gè)問(wèn)題-----我們的室溫和人的體溫其實(shí)相差不是很大，這樣，當(dāng)我們用手去觸摸熱敏電阻時(shí)，由于溫度的變化太小，數(shù)碼管上根本就沒什么變化，當(dāng)加入放大后，變化就看的很明顯了。在連接放大電路時(shí)，由于接入

50、的電阻值不能確定，我們用到了定位器（是一個(gè)加了電源的滑動(dòng)變阻器），利用放大電路，我們很好地控制了電壓值和人的體溫的比值。我們的放大很明顯，而且非常的簡(jiǎn)單，可以通過(guò)兩個(gè)定位器，隨時(shí)改變放大倍數(shù)。</p><p><b>　　2信號(hào)的放大</b></p><p>　　為了得到容易觀察的數(shù)據(jù)，便如采集和計(jì)算，如是選擇了這個(gè)簡(jiǎn)單又實(shí)用的電路作為采集模擬信號(hào)的放大器。</

51、p><p><b>　　放大電路圖如下：</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　上圖9電路就是這樣就是這個(gè)電路改裝來(lái)的，原理一樣。這種放大是最基本的而又容易控制的。效果也很好。</p><p><b>　　四.結(jié) 果 分 析</b></p>

52、;<p>　　隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)初步告一段落，其中也進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)計(jì)算。因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)有：分辨率，轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換精度，輸入電壓范圍，輸入電阻（阻抗），供電電源，數(shù)字輸出特征，工作環(huán)境（周圍的溫度，濕度）等。影響A/D轉(zhuǎn)換的主要因素有：外接時(shí)鐘頻率和電源電壓的穩(wěn)定性，環(huán)境溫度，外界有無(wú)干擾等。所以我們的計(jì)算一定會(huì)有誤差。還有個(gè)失真的問(wèn)題，在大功率放大時(shí)為了得到需要的輸出功率,要把相應(yīng)的直流輸入功率供給集電極.而且

53、,為了在晶體管的允許損耗范圍內(nèi)獲得最大輸出,必須使電源的利用率成為最大.為此,工作范圍要融入非線性區(qū),失真當(dāng)然增加,即最大功率和失真是互為制約的條件,但通過(guò)選擇線性非常好的晶體管,并且適當(dāng)?shù)剡x擇工作點(diǎn)以及信號(hào)源和負(fù)載的阻抗關(guān)系,可以找到最佳的妥協(xié)點(diǎn).晶體管特性中,決定失真系數(shù)主要是hFE的線性,在推挽方式中,是 兩個(gè)晶體管的特性一致性如何,即配對(duì)特性.加負(fù)反饋對(duì)改善失真系數(shù)相當(dāng)有效,特別是以高保真度為目的的SEPP,OTL,互補(bǔ)OEL和

54、OCL電路是必不可少的不能對(duì)其他的因素進(jìn)行誤差分析，代以后進(jìn)行更精確的計(jì)算分析，望體諒！</p><p><b>　　五 總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，也學(xué)到了很多知識(shí)，從剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的什么都不懂、覺得很簡(jiǎn)單的單片機(jī)，到現(xiàn)在對(duì)其有了初步了解，自己是感慨萬(wàn)千。液晶顯示屏也不過(guò)如此,但在單片機(jī)的世界里是最簡(jiǎn)單的東西，而且自己還在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)出來(lái)了。相反自

55、己覺得很簡(jiǎn)單的單片機(jī)，其中還有很多知識(shí)值得我學(xué)習(xí)。我現(xiàn)在對(duì)“活到老，學(xué)到老”這句話，有了一定的了解。我就實(shí)驗(yàn)過(guò)程過(guò)的幾點(diǎn)體會(huì)和不足提出，希望大家以后遇到類似問(wèn)題，能給予大家一定的幫助。</p><p>　　由于開始對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的硬件部分沒有充分了解，就盲目的動(dòng)手，使得后來(lái)用到什么功能時(shí)，就在面包板上插什么芯片，導(dǎo)致面包板上的連線很雜亂，以至后來(lái)出現(xiàn)問(wèn)題很不好檢查，最終使得我們對(duì)面包板進(jìn)行重新的規(guī)劃，布線，耽誤了不少

56、時(shí)間.</p><p>　　現(xiàn)在所做出來(lái)真對(duì)最多24線的檢測(cè)，比起現(xiàn)實(shí)生活中幾百線，上千線的檢測(cè)來(lái)說(shuō)，可能是微呼其微的，但是我們掌握起中的思想，在做那些幾百，上千的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，就簡(jiǎn)單多了，所以說(shuō)做什么事，都要掌握起實(shí)質(zhì)思想。</p><p>　　因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)尚淺，在程序方面，可能編的不是很簡(jiǎn)潔，并且延時(shí)沒做到比較好的狀態(tài).</p><p>　　由于水平問(wèn)題，所選用的方案可

57、能不是最佳的，而且自己在做實(shí)驗(yàn)覺得方案存在問(wèn)題，但就是說(shuō)不出來(lái)問(wèn)題究竟存在那里，希望在做類似課題同學(xué)，能做的比我們更好。</p><p><b>　　.</b></p><p><b>　　六 致 謝</b></p><p>　　在此，對(duì)所有給予我關(guān)懷和幫助，支持的老師，同學(xué)表示感謝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功完成，要特別感謝

58、陳主任，高偉霞老師在這段時(shí)間給予我的幫助、支持，正是有他們這段時(shí)間和我一起面對(duì)、克服困難，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以完成。還記得當(dāng)初一開畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，老師就對(duì)我們說(shuō)，要好好學(xué)啊，這是一次很難得的機(jī)會(huì)，要好好把握，是你大學(xué)的果實(shí)，是你們一生的留戀，也是對(duì)你們?cè)诖髮W(xué)的最后考驗(yàn)和鍛煉，更重要的是對(duì)你們自己對(duì)讀完大學(xué)后的一種自我鑒定……還有我的父母，正是他們的在我背后對(duì)我默默的支持，才使我取得今天的碩果。</p><p>　　

59、在本文完成時(shí)，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給他們！</p><p><b>　　七 附錄</b></p><p><b>　　硬件電路圖:</b></p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　主程序：</b></p><p&

60、gt;　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP START</p><p>　　ORG 0013H</p><p>　　LJMP INT1</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　MOV sp,#50H </p><p>　　STA

61、RT: MOV R0,#60H ；置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)首址</p><p>　　SETB IT1 ；設(shè)置邊沿觸發(fā)中斷</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　SETB EX1 ；開放外部中斷1</

62、p><p>　　MOV DPTR,#7FF8H ；指向0809通道0</p><p>　　DR: MOVX @DPTR,A ； 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。（該指令使P2.7變低，產(chǎn)生START需要的上升沿）</p><p>　　RCYCL: CALL DISPLAY ；調(diào)用顯示子程序&l

63、t;/p><p>　　SJMP START</p><p>　　INT1: PUSH DPL ；現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)</p><p><b>　　PUSH DPH</b></p><p><b>　　PUSH A</b></p><p>　　MOV DP

64、TR ,#7FF8H </p><p>　　MOVX A,@DPTR ；啟動(dòng)新通道A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　MOV 60H,A ；向指定單元存數(shù)</p><p><b>　　POP A</b></p><p><b>　

65、　POP DPH</b></p><p><b>　　POP DPL</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　DISPLAY: MOV A,60H </p><p>　　MOV R3,#00H</p&g

66、t;<p>　　MOV R4,#00H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　CHAN: SUBB A,#64H</p><p>　　JC CHAN1</p><p><b>　　INC R3</b></p><p>&l

67、t;b>　　AJMP CHAN</b></p><p>　　CHAN1: ADD A,#64H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　CHAN2: SUBB A,#0AH</p><p><b>　　JC CHAN3</b></p>

68、<p><b>　　INC R4</b></p><p>　　AJMP CHAN2</p><p>　　CHAN3: ADD A,#0AH ；16進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制</p><p>　　MOV 40H,A ；個(gè)位</p>&

69、lt;p>　　MOV 41H,R4 ；十位</p><p>　　MOV 42H,R3 ；百位 </p><p><b>　　CLR P3.0</b></p><p><b>　　CLR P3.1</b&

70、gt;</p><p><b>　　CLR P3.2</b></p><p>　　NEXT: CLR P3.2 ；P3.2清0</p><p><b>　　MOV A,40H</b></p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p&g

71、t;<p>　　MOVC A,@A+DPTR ；查字型碼表表</p><p>　　MOV P1,A ；送P1口輸出</p><p>　　SETB P3.0 ；P3.0置1</p><p>　　LCALL DELAY

72、 ；調(diào)用延時(shí)子程序</p><p>　　CLR P3.0 ；P3.0清0</p><p>　　MOV A,41H</p><p>　　MOV DPTR,#TAB </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR

73、 ；查字型碼表</p><p>　　MOV P1,A ；送P1口輸出</p><p>　　SETB P3.1 ；P3.1置1</p><p>　　LCALL DELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序<

74、/p><p>　　CLR P3.1 ；P3.1清0</p><p>　　MOV A,42H</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P1,A</p><p&

75、gt;　　SETB P3.2 ；P3.2置1</p><p>　　LCALL DELAY</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY: MOV R6,50H ；延時(shí)子程序</p><p>　　D

76、elayLoop:</p><p>　　DJNZ R6, DelayLoop </p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　八 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]．孫涵芳 徐愛卿，《MCS-51/96系列單片機(jī)

77、原理及應(yīng)用》（修訂版） 北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　[2]．李群芳 黃建，《單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)》 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[3]．陳光東，《單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》（第二版） 華中理工大學(xué)出版社</p><p>　　[4]．胡乾斌 李光斌 李玲 甘錫英，《單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用》 華中理工大學(xué)出版社<

78、/p><p>　　[5]．劉守義 楊宏麗 王靜霞，《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 西安電子科技大學(xué)出版社</p><p>　　[6]．《開放式綜合實(shí)驗(yàn)/仿真系統(tǒng)》 華中理工大學(xué)出版社</p><p>　　[7]．吳金戍 沈慶陽(yáng) 郭庭吉，《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》 清華大學(xué)出版社</p><p>　　[8]．艾德才，《微機(jī)接口技術(shù)實(shí)用教程》

79、 清華大學(xué)出版社</p><p>　　[9]. 《單片微機(jī)原理與接口技術(shù)》 冶金工業(yè)出版社</p><p>　　[10].先鋒工作室 《單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例》 清華大學(xué)出版社</p><p>　　[11].王建校 楊建國(guó) 寧改娣 危建圍,《51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)》 科學(xué)出版社</p><p>　　[12].趙晶,《電路設(shè)計(jì)

80、與制版Protel 99高級(jí)應(yīng)用》 人民郵電出版社</p><p>　　[13].何英,《Protel 99入門與實(shí)用》 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[14].劉樂善 歐陽(yáng)星明 劉學(xué)清，《微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用》 華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　[15].王元珍 韓宗芬，《IBM-PC宏匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》（第二版） 華中科技大學(xué)出版社