热电偶测温仪论文.doc

内蒙古科技大学课程设计说明书微机化仪表课程设计说明书摘要 本设计简要介绍了热电偶测温仪的测温原理、所用的硬器件结构与工作原理，并对其进行了硬件设计和软件设计，然后对其最终显示做了试验。通过测定，验证测温仪的误差大小，以便可以工程使用。该测温仪是以AT89C51单片机为核心，由热电偶测量温度，并对其进行冷端温度补偿。该热电偶采用K型镍铬-镍硅热电偶，测量范围在0800之间。使用5V电源。采用4位共阴极LED数码管显示。并利用键盘设定温度上下限，这样当所测温度超越了可测温度范围，报警器鸣镝，报警灯亮，以便通知工程人员做相应处理。在工业测量中，被测对象常存在电场、磁场、噪声等恶劣环境中，这样采样值可能偏离真实值。所以，在软件设计中，还需要一组滤波程序，以提高信噪比 ，减少乃至消除各种干扰及噪音，提高测量精度。目录第1章 热电偶测温仪原理与方框图1.1、热电偶测温原理. (4)1.2、热电偶测温仪系统方框图(4)第2章 器件说明2.1、AT89C51单片机. (5)2.2、LED数码显示器.(8)2.3、74LS164(8位并行输出串行移位寄存器) (8)2.4、X2045.(10)2.5、热电偶 (12)2.6、TCL0832.(14)第3章 硬件电路设计第4章 软件电路设计4.1 A/D转换子程序设计.(15)4.2 线形化标度变换子程序设计.(16)4.3 总程序设计.(17)总结附录参考文献第1章热电偶测温仪原理与方框图1.1、热电偶测温原理热电偶传感器是一种将温度变化转化为电势变化的传感器，它是由两种不同的金属A和B构成一个闭合回路，当两个接触端温度不同，即TT0时，回路中会产生热电势EAB（T，T0），如图1所示。其中，T称为热端，T0称为冷端，A和B称为热电极。热电势EAB（T，T0）的大小是由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势所决定的。EAB（T，T0）= E（T，Tn）+ E（Tn，T0）其中Tn是参考温度，T0零温。1.2、热电偶测温仪系统方框图基于热电偶的温度检测框图如图2，温度由K型热电偶检测，并经冷端温度补偿和线形化转化后送到模拟多路开关，由模拟开关切换后，经放大器放大，再由A/D转化器转换成数字信号。AT89C51单片机读取转换的数字信号并进行必要的处理后，将结果存入RAM，同时送LED显示器显示。另外，AT89C51单片机还将依据由键盘输入的温度上下限报警温度值对所检测的温度进行越限光报警处理。其中温度传感器选用的是K型热电偶（镍铬-镍硅热电偶），测温范围选用0800度，冷端温度补偿选用补偿导线法。放大电路选用自动调零放大电路，A/D转换器选用TLC0832，单片机选用AT89C51，并另外扩存储器EPROM，RAM，显示选用4段LED数码管，并加报警器，选用一个LED数码管，灯亮表示超过测温上限。图2 热电偶测温仪方框图第2章器件说明本设计中使用的硬件有AT89C51单片机，TLC0832 A/D转换芯片，74LS164驱动器，X2045看门狗，共阴极LED数码管，+5V标准电源，万用表。2.1、AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.1.1、主要特性与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器。寿命：1000写/擦循环。数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2.1.2、管脚说明AT89C51管脚分布如图3所示：图3 AT89C51管脚分布图VCC：供电电压。GND：接地。 P0口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.3、振荡器特性 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.1.4、芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。2.2、LED数码显示器在数字电路中，常用的显示器是数码显示器。LC5011-11就是一种共阴极数码显示器。它的管脚排列如图4.3所示，X为共阴极，DP为小数点。其内部是段发光二极管的负极连在一起的电路。当在它的a、b、c、d、e、f、g、DP加上正向电压时，各段发光二极管就点亮。共阳极数码显示器的阳极是连在一体的，它的工作情况与共阴极数码管是相反的，它的各段加上低电平时，所对应的发光二极管就点亮。LC5011-11管脚图4如下：图4 LED管脚分布图及内外部结构图用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分，有静态显示和 动态（扫描）显示，按译码方式可分硬件译码和软件译码之分。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。 硬件译码就是显示的段码完全由硬件完成，CPU只要送出标准的BCD码即可，硬件接线有一定标准。软件译码是用软件来完成硬件的功能，硬件简单，接线灵活，显示段码完全由软件来处理，是目前常用的显示驱动方式。本设计选用LED静态显示和软件译码。2.3、74LS164(8位并行输出串行移位寄存器)74LS164为8位移位寄存器，管脚定义如下图5所示：CLOCK 时钟输入端CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）A，B串行数据输入端QA-QH为输出端当清除端（CLEAR）为低电平，输出端（QA-QH）均为低电平；串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A，B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下QO为低电平；当A，B有一个为高电平。则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定QO的状态。图5 74LS164管脚图74LS164为8位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下： 型号 fm Pn 74LS164 36 MHz 80mW 逻辑及封装图 双列直插封装极限值 电源电压 7V 输入电压 5.5V 工作环境温度 74LS164 -070 储存温度 -65150 推荐工作条件： 74LS164最小额定最大单位电源电压VCC 4.7555.25V 输入高电平电压ViH 2 V 输入低电平电压ViL 0.8 V 输出高电平电流IOH -400 A 输出低电平电流IOL 8 mA 时钟频率fCP 0 25 MHz 脉冲宽度TW CLOCK，CLEAR 20 ns 建立时间tset 25 ns 保持时间tH 5 ns 静态特性（TA为工作环境温度范围）参 数 测 试 条 件74LS164 单位 最小 最大 VIK输入嵌位电压 Vcc=最小，VIK-12mA -1.5V VOH输出高电平电压 Vcc最小VIH 2V VIL0.8V, IOH-400A 2.4 V VOL输出低电平电压 Vcc最小，VIH=2V, VIL0.8V，IOL=8mA 0.4V II最大输入电压时输入电流 Vcc最大，VI=5.5V 1mA IIH输入高电平电流 Vcc最大，VIH=2.4V 40A IIL输入低电平电流 Vcc最大，VIL=0.4V -1.6mA IOS输出短路电流 Vcc最大 54 -10 -27.5 mA74 -9 -27.5 ICC电源电流 Vcc最大，A 和B 接地，CLOCK 接2.4V， CLEAR 瞬间接地后接4.5V 54mA动态特性(TA=25)参 数*测 试 条 件74LS164 单位最小 最大 fmax Vcc =5V,CL=15Pf,RL=80025 MHztPLH CLOCK 任一Q27ns tPHL 32ns tPHL CLEAR 任一Q36ns *:fmax最大时钟频率tPLH输出由低电平到高电平传输延迟时间tPHL输出由高电平到低电平传输延迟时间2.4、X2045看门狗X25045是XICOR公司生产的监控器，高电平复位输出，可块锁定，传输密度4K的EEPROM。X25045有三种功能，看门狗定时器、电压监视、EEPROM，它们三个组合在一个封装内，这种组合降低了系统的成本并减少了电路板空间要求。图6为X2045芯片引脚图，引脚功能如下：/CS为芯片选择输入,低电平有效SO 串行输出SI 串行输入SCK 串行时钟输入WP EEPROM写保护输入RESET 复位信号输出Vss 地Vcc 电源电压它具有的特点如下：低电平的看门狗定时器。低Vcc检测。直到Vcc=IV时复位信号有效。1MHZ时钟频率。低功耗CMOS。片内偶然性写保护。高可靠性，可擦写次数为10万次，数据保存期10年。2.7V至5.5v电源电压。图6 X2045芯片引脚图X25045在读写操作之前，需要先向它发出指令，指令名及指令格式如表2.2所示。指令名指令格式操作WREN00000110设置写使能锁存器（允许写操作）WRDI00000100复位写使能锁存器（禁止写操作）RDSR00000101读状态寄存器WRSR00000001写状态寄存器READ0000A8011把开始于所选地址的存储器中的数据读出WRITE0000A8010把数据写入开始于所选地址的存储器表2.2 X25045指令及其含义X25045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过软件预置系统的监控时间。在看门狗定时器预置的时间内若没有总线活动，则X25045将从RESET输出一个高电平信号，使CPU复位。看门狗定时器的预置时间是通过X25045的状态寄存器的相应位来设定的。如表2.3所示，X25045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPROM的工作设置有关。D7D6D5D4D3D2D1D0XXWD1WD0BL1BL0WELWIP表2.3 X25045状态寄存器芯片的看门狗定时器和Vcc电压监视器都对微处理器提供独立的保护。当系统故障时，只要看门狗定时器记时达到其可编程的超时极限，RESET引脚立即自动产生高电平复位信号。当电源电压Vcc降至最小转换点以下，芯片的RESET引脚立即自动产生复位信号。该芯片在系统电源上电或掉电时也立即自动产生复位信号。这样，在电源的接通和关断、瞬时的电源电压不稳定时就不会造成系统死机、数据误写及误动作等故障。2.5、热电偶.热电偶为K型，测温范围：01200，对应的热电势048.828mv。它的短期使用温度为1200，长期使用温度为1000。本设计选用0-800度测温范围。其线性化标度变换如下表格。冷端温度补偿：用电桥补偿的方法，四个桥臂的电阻在20阻值一样，其中三个电阻用锰铜丝绕制，其电阻不随温度变化。另外一个电阻用铜丝绕制，其阻值随温度变化。因此，要把显示仪表的起始点调到20的位置。线性化标度变换表格理想温度（0C）理想热电势K（mV）放大器输出（V）码值00002008.1371.26140016.3952.512860024.9023.718980033.2775.02552.5.1、热电偶信号的冷端补偿 根据国际温标规定，热电偶的分度表是以to=0oC作为基准进行分度的，而在实际使用过程中，自由端温度to 往往不能维持在0oC，那么工作温度为t时在分度表中所对应的热电势E(t,0)与热电偶实际输出的电势值E(t,to) 之间的误差为EAB(t,0)- EAB(t,to) = E(to,0) 由此可见，差值E(to,0)是自由端温度to 的函数，因此需要对热电偶自由端温度进行处理。 图2.5.1为利用热敏电阻进行冷端补偿的电路图。图2.5.2为利用AD590的冷端补偿电路图。 图2.5.1 利用热敏电阻进行冷端补偿 图2.5.2 利用AD590的冷端补偿电路 2.5.2、热电偶信号的线性化处理方法 热电偶温度信号非线性是比较大的，如B偶，从0C升高到1800C，热电势从0mV变化到13.585mV，每100C热电势增加最大的约为最小的8倍。B偶的最大输出热电势只有13.585mV，而且当温度升高到约1700C时，该增加值下降。其它热电偶都存在类似的问题，尽管稍有不同。这又给线性化增加了难度。 从这一特性出发，热电偶温度信号的线性化主要有如下几种方法。 (1)单反馈法 利用负反馈，可以改善其线性，但是很有限。几种非线稍小的热电偶，可以采用这种方法，特别是在温区要求不宽的情况下。有时，由于在其一温区有精度要求，那么就在该温区对信号进行调理，达到要求的目标；在其它温区可以放宽精度要求，甚至不要求，只作监视用。 (2)折线近似法 这是一种对非线性较大的信号处理的较好的方法。处理得好可以达到较高的精度。这种方法普遍适用于各种热电偶的整个正信号温区。 图2.5.3 折线近似法 该种方法的电路原理图如图2.5.3所示。该电路的工作过程是：当输入的电压信号较低时，IC1中的反相端电压较同相端(A)低得多（同相端的电压大小是根据线性化要求设定的，B点同样），IC1的输出端电压较高，D1截止。当输入信号电压接近IC1的同相端时，IC1的输出逐渐降低，随之，D1逐渐导通，V4逐渐增大，直到V4接近A点电压为止。这就有效地限制了热电偶信号迅速增加，降低了非线性。IC2的工作过程与此类似，不同的是B点电位比A点高。当输入电压在A点电压以下时，D2截止，IC2不工作；只有当输入电压高于A点电压或接近B点电压时IC2才工作。工作过程与IC1相同。所用折线的段数是根据精度要求决定的。对于热电偶信号处理来说，有三段就可以使精度达到0.5%以上。当D1、D2都导通后，可推出： 式中，VF为晶体管发射结的正向压降。 本设计选用折线近似法对热电偶进行线性化近似。2.6、TCL0832TCL0832美国德州仪器公司生产的串行控制模数转换器，有两个可多路选择的输入通道，与单片机或控制器通过三线接口连线，性能比较高。TCL0832芯片具有以下特点：（1）8位分辨率；（2）5V单电源供电，基准电压为5V；（3）输入模拟信号电压范围为05V；（4）输入和输出电平与TTL和COMS兼容；（5）可直接和微处理器接口或独立使用；（6）在250KHz时钟频率时，转换时间为32Us；（7）有两个可多路选择的模拟输入通道。TCL0832DIP封装的引脚分配图7如下：图7 TCL0832DIP封装的引脚分配图各引脚说明如下：/CS为片选端，低电平有效；CH0，CH1为模拟信号输入端；DI为多路器地址选择输入端；DO为模数转换结果串行输出端；CLK为串行时钟输入端；GND为电源地；VCC/REF为正电源端和基准电压输入端。TLC0832处于工作状态时,置CS端有效,并使所有的逻辑电路使能,方可启动转换.CS在整个转换过程中必须置为低电平,接着从处理器接受一个时钟.当一个时钟的时间间隔被自动插入后,可以使转换器选定的通道稳定。而当DO脱离高阻状态是，可提供一个时钟的时间间隔的前导低电平，以使多路器稳定。SAR比较器用于对电阻梯形网络的输出。在转换过程中，转换的数据同时从DO端输出，并以最高位（MSB）开头。在经过8个时钟后，转换完成，CS变高，内部所有寄存器清零，此时，输出电路变为高阻太。如果希望另一个转换，CS必须有一个从高到低的跳变，且后面应紧跟着输入通道地址选择数据。TLC0832的输入配置可在多路器寻址时续中进行，多路器地址通过DI端移入寄存器。第3章 硬件电路设计如图2所示本设计是以AT89C51单片机为核心，K型热电偶采集数据，TLC0832转换数据，并最终由LDE数码管显示。则其具体硬件连线应参考第2章有关内容，在Protel 99 软件中查找器件并进行初步设计，经检查无误后最终确定硬件接线图如附录3硬件电路图接线所示。第4章 软件电路设计4.1 A/D转换子程序设计A/D转换子程序流程图附录2中A/D转换子程序流程图。在该子程序中，首先对TLC0832的采样进行A/D转换，之后判断A/D转换是否完成，如果没有完成，则返回A/D转换，直到转换完成后，再进行数字滤波。待数字滤波后，将码值NX送到单片机缓冲单元存储，等待下一步线性化子程序调用该码值。在工业测量中，被测对象常存在电场、磁场、噪声等恶劣环境中，这样采样值可能偏离真实值。所以，在软件设计中，还需要一组滤波程序，以提高信噪比 ，减少乃至消除各种干扰及噪音，提高测量精度。一般在温度测量系统中采用限幅法或者限速法。限幅滤波是把两次相邻的采样值相减，求出增量（以绝对值表示），然后与两次采样允许的最大差值（由被控对象的实际情况决定）Y进行比较，若小于或等于Y，则取本次采样；若大于Y，则仍取上次采样值作为本次采样值。而限速滤波法是一种折衷的方法，它利用最多3次采样值比较，决定采样结果。其方法是：当|Y(2)-Y(1)| Y时，不像限幅滤波那样，用Y(1)作为本次采样值，而是再采样一次，取得Y(3),然后根据|Y(3)-Y(2)|与Y的大小关系来决定本次采样值。其具体判别方式如下。设顺序采样时刻t1、t2、t3所采集的参数分别为Y(1)、Y(2)、Y(3)，那么当|Y(2)-Y(1)|Y时，则取Y(2)存入RAM当|Y(2)-Y(1)|Y时，则不采用Y(2)，但仍保留，继续采样取得Y(3)当|Y(3)-Y(2)|Y时，则取Y(3)存入RAM当|Y(3)-Y(2)|Y时，则取|Y(2)-Y(1)|+ |Y(3)-Y(2)|/2输入计算机。本设计采用限速法。其原理如上所述。4.2 线形化标度变换子程序设计线形化标度变换子程序流程图如附录2中的线形化标度变换子程序流程图一般测温仪表所采用的线性化方法大致有以下几种：1、 计算方法：即先用数学上的曲线拟合方法对热电势和对应温度进行拟合，得出误差最小的近似表达式T=f(e)。为简化起见，常常是分段表达式，然后用计算程序进行分区计算得到温度。2、 直接查表法：对分度表不经处理，直接按一定的排列形式存入，用测得的A/D转换值靠软件搜索来查得相对应的温度值。3、 数据压缩法：即将分度表进行压缩处理，减少数据表字节数，通过软件的适当计算得出所测温度。以上几种方法虽然都有其各自的优点，但它们所占的字节数，对把十几种分度好的线性修正数据或公式放入有限的单片机内存中，都是很困难的。本设计采用分段直线拟合方法，既节省大量存储器，又有很高的测量精度，程序流程图如附录2中的线形化标度变换子程序流程图。基本原理是：预先根据分度值表计算出A/D转换值所对应折点的温度值T0、T1TN，形成数据表，单片机进行修正时，根据测量值的大小，找到合适的修正直线段两个端点温度值，通过简单直线方程计算出被测温度。光进行线性化还不够的，还需要进行标度变换。在该热电偶测温仪表中，需要将测量的温度通过热电偶转换成0+5V的电压信号，再将对应的电压信号经A/D转换，转换成对应的00FFH（8位）的数字量DX。之后还需将DX值滤波，滤波后的码值为NX,最后在现行化程序进行过程中，将转换成实际测量温度的显示码值。在这个信号转换过程，就是标度变换。线性化标度变换的前提是被测量参数值与A/D转换结果为线性关系。线性标度变换的公式为：AX=(AM-AO)(NX-NO)/(NM-NO)+AO 式4.1该式是线性化标度变换的通用公式。式中，AO:一次测量仪表的下限；AM:一次测量仪表的上限；AX:实际测量值（工程量）；NO:仪表下限所对应的数字量NM:仪表上限所对应的数字量；NX:测量值所对应的数字量 其中AO、NO、AX、NM对于某固定的被测量来说是常数，不同的参数有着不同的值。为了使程序设计简单，一般把一次测量仪表的下限所AO对应的A/D转换值置为0，也既NO=0。这样式4.1也可以写成：AX=(AM- AO)NX/NM+AO 式4.2当仪表下限值AO=0，此时，对应的NO=0，进一步将式4.2简化为： AX=AMNX/NM+AO 式4.3或者是 NX=（AX-AO）NM /（AM- AO） 式4.44.3 总程序设计电路连接完后，编写软件程序，如线形化标度变换子程序， A/D转换子程序并在KeilVision2软件上运行程序，通过编译无误后，再编写测温仪总体程序，也即把线形化标度变换子程序， A/D转换子程序有机联系起来，最后在KeilVision2软件上运行，通过编译若提示有误，再核查更改程序，直至无误后生成.hex文件，并通过rfe810烧路器软件把程序代码拷到单片机AT89C51内。总结通过7周的微机化仪表课程设计，接受认识了新的知识：Protel 99SE设计系统它具有原理图设计，PCB（印刷电路板）设计，层次电路图设计，报表制作，电路仿真以及逻辑器件设计等功能，大大开阔了视野，同时也基本掌握了其使用技巧，操作技能。 只有理论知识的我们，重新认识了AT89C51单片机，TLC0832，74LS164等硬件，对其工作原理更加明了，知道了其内部结构和管脚分布，让我们基本了解了硬件结构知识，也理解了其具体型号和封装方式的不同。再有，烧路器软件rfe810是新的知识，以前从未接触过，现在了解了其操作界面和工作流程，理论和实践有机地结合在了一起。总之，这7周是收获的7周，是学知识的7周，是掌握本领的7周，是我们共同学习探讨的7周，是我们互相学习的7周，是我们团结合作的7周。我们既学习了知识，又紧紧地靠在一起，你帮助我我支持你，让我们更加深刻了团队合作的重要性。零散的6个人，在李文涛老师的带领下深入实践，查找资料，借阅资料，学习知识等按部就班的进行，终于工夫不负有心人，我们成功了，一个个灿烂的笑脸后满怀的是收获后的欣悦和滴水不忘的感激之情。感谢学校提供了这样一个机会，也感谢李文涛老师的孜孜不倦的督导！17附录附录1 硬件管脚分布图 图3 AT89C51管脚分布图 图4 LED管脚分布图及内外部结构图图5 74LS164管脚图 图7 TCL0832DIP封装的引脚分配图 图6 X2045芯片引脚图附录2 软件流程图附录3 硬件连接图25附录4 C51源程序本设计先运行调试程序，显示程序为动态变化0-9，通过验证，LED正常显示，说明所接硬器件完好。故最后调试热电偶线性化和A/D转换程序，并最终显示温度，误差在允许误差之内，即可说明设计成功了。4.1、动态变化0-9程序#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code tab=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0x00;/0-9,-,全灭unsigned char send4;void delay_50ms(unsigned int t) /延时50ms子程序 unsigned int j; for(;t0;t-) for(j=6000;j0;j-) ;void series(void) /取相应位位码 short i; TI=0; for(i=0;i4;i+) SBUF=sendi; while(!TI); TI=0; main() / 主程序 uchar h,j,m; /IE=0x00; while(1)SCON=0x00;for(h=0;h11;h+) / 0-9共送10次 m=h; for(j=0;j4;j+) / 每次送4位 if(m=10)m=0; / 逢10清0 sendj=tabm+; series(); delay_50ms(10); /调延时子程序 h=0;4.2、热电偶测温仪总程序#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit adcdata=P17; / 定义管脚sbit adccs=P14; / 定义管脚sbit adcclk=P16; / 定义管脚unsigned char adcresult,send4;unsigned char kk5=4,4,4,