通信工程畢業設計-基于單片機的紅外測溫儀的設計與制作(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。其封裝方式是塑封 14 引線雙列直插式。 圖 22 RE200B 電路圖 江西財經大學普通本科畢業設計 9 LM324 的特點： ★ 內部頻率補償 ★ 直流電壓增益高 (約 100dB) ★ 單位增益頻帶寬 (約 1MHz) ★ 電源電壓范圍寬：單電源 (3— 32V)； 雙電源 (177。 — 177。 16V) ★ 低功耗電流，適合于電池供電 ★ 低輸入偏流 ★ 低輸入失調電壓和失調電流 ★ 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ★ 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ★ 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 放大濾波電路的設計 由于傳感器探測到的人體紅外線信號較弱，當轉化為電壓后需要通過放大器放大電壓信號。因為探測器測到的信號可能摻雜了外界環境 的某些因素，所以放大電路中要加入低通濾波電路把多余的雜信號過濾掉。如圖 34 所示： 圖 23 LM324 功能引腳圖 圖 24 放大電路濾波圖 江西財經大學普通本科畢業設計 10 傳感器輸出的信號經 47 μF 電容耦合到第一個同相放大器，它的閉環增益為 23～ 24 之間。同時第一個放大器還兼做高通濾波器，其截止頻率為 Hz。 第二個放大器是一個低通濾波器，其閉環增益約為 1，截止頻率為 7 Hz。第一個，第二個放大器分別把低于 和高于 7 Hz 的信號濾掉，使輸出的信號僅是經過調制器調制的 1 Hz 紅外輻射信號。通過第二章的原理可知由信號轉換為電壓再轉化成溫度才顯示出來的，那么這個過程將在 第三個放大器中完成。通過放大濾波的信號就輸入到模數轉換器的 Vin（ +）端，模數轉換器會把收到的信號進行模數轉換。 模數轉換電路的設計 由熱釋電傳感器 RE200B 感應經放大濾波電路的電信號為模擬信號，而單片機只能處理數字信號，因此需要經過模數轉換電路才能顯示出數據。在這里我們選用 ADC0804 作為模數轉換芯片。 ADC00804 的介紹 ADC0804 是 CMOS 8 位單通道逐次漸近型的模 /數轉換器，其工作電壓為+5V,轉換時間為 100us，參考電壓為 。可以直接與單片機相連；其規格及 引腳圖如圖 35 所示： 圖 25 ADC0804 功能引腳圖 江西財經大學普通本科畢業設計 11 /CS：芯片片選信號，低電平有效，即 /CS=0,該芯片才能正常工作，在外接多個 ADC0804 芯片時，該信號可以作為選擇地址使用，通過不同的地址信號使能不同的 ADC0804 芯片，從而可以實現多個 ADC 通道的分時復用。 /WR:啟動 ADC0804 進行 ADC 采樣，該信號低電平有效，即 /WR 信號由高電平變成低電平時，觸發一次 ADC 轉換。 /RD:低電平有效，即 /RD=0 時，可以通過數據端口 DB0～ DB7 讀出本次的采樣結果。 VIN（ +）和 VIN（ ）：模擬電壓輸入 端，模擬電壓輸入接 VIN（ +）端，VIN（ ）端接地。雙邊輸入時 VIN（ +）、 VIN（ ）分別接模擬電壓信號的正端和負端。當輸入的模擬電壓信號存在“零點漂移電壓”時，可在 VIN（ ）接一等值的零點補償電壓，變換時將自動從 VUIN（ +）中減去這一電壓。 VREF/2：參考電壓接入引腳，該引腳可外接電壓也可懸空，若外界電壓，則 ADC 的參考電壓為該外界電壓的兩倍，如不外接，則 Vref 與 Vcc 共用電源電壓，此時 ADC 的參考電壓即為電源電壓 Vcc 的值。 CLKR 和 CLKIN：外接 RC 電路產生模數轉換器所需的時鐘信號， 時鐘頻率 CLK = 1/，一般要求頻率范圍 100KHz～ 。 AGND 和 DGND：分別接模擬地和數字地。 /INT:中斷請求信號輸出引腳，該引腳低電平有效，當一次 A/D 轉換完成后， 將引起 /INT=0，實際應用時，該引腳應與微處理器的外部中斷輸入引腳相連（如 51單片機的 INT0,INT1腳），當產生 /INT信號有效時，還需等待 /RD=0才能正確讀出 A/D 轉換結果，若 ADC0804 單獨使用，則可以將 /INT 引腳懸空。 DB0~DB7：輸出 A/D 轉換后的 8 位二進制結果。 模數轉換電路的設計 本設計采用了 CLK R 端口和 CLK IN 端口配合， 芯片本身產生時鐘脈沖的方法， A/D 轉換器 Vin（ +）端口接收到經處理過的模擬信號在內部進行模數轉換，片選端口 CS 和 WR 寫信號輸入端口同為低電平時啟動轉換，因為0804 內部有輸出鎖存器，轉換后的數字信號存在鎖存器里，當 CS、 RD 同為低電平時，可以讀取轉換輸出的數字信號，由 A/D 模數轉換器的 D0~D7 端江西財經大學普通本科畢業設計 12 輸出， 接 入 AT89C51 單片機的 P1 口的 ~,經過程序燒制顯示到液晶顯示屏上。 A/D 模數轉換 電路連接圖如 下 36 圖： 單片機控制電路的設計 單片機 AT89S51 的介紹 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS 51指令系統及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器。 圖 36 為 AT89S51 單片機的基本組成功能方塊圖。有圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲器、江西財經大學普通本科畢業設計 13 可編程 I/O 口、定時器 /計數器、串行口等，各部分通過內部總線相連。下面介紹 幾個主要部分。 （?。? 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機最核心的部分，是單片機的大腦和心臟，具有運算和控制功能。 AT89S51 的 CPU 是一個字長為 8位的中央處理單元，即它對數據的處理是按字節為單位進行的。 （ 2）數據存儲器 （內部 RAM） 芯片中共有 256B 的 RAM 單元，但其中后 128 個單元（ 80H0FFH）被專用寄存器占用，能作為寄存器提供用戶使用的只是前 128 個單元（ 007FH），用于存放可讀寫的數據。因此常說的內部數據存儲器是指前 128 個單元，簡 稱內部 RAM。 （ 3）程序存儲器 （內部 ROM）芯片內部有 4 KB 的掩膜 ROM，可用于存放程序、原始數據和表格等，因此稱為程序存儲器，簡稱內部 ROM。 （ 4）定時器 /計數器 出于控制應用的需要，芯片內部共有兩個 16 位的定時器 /計數器以實現定時或計數功能，并以其定時或計數結果對單片機進行控制。 （ 5）并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3口），可以實現數據的并行輸入 /輸出。 圖 26 AT89S51 單片機功能方塊圖 外時鐘源 外部事件計數 江西財經大學普通本科畢業設計 14 （ 6）串行口 AT89S51 有 1 個全雙工的可編程串行口，以實現單片機和其他設備之間的串行 數據傳送。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。 （ 7）中斷控制系統 AT89S51 的中斷系統功能較強，可以滿足一般控制應用的需要。它共有 5 個中斷源： 2 個外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個內部中斷源，即 2 個定時 /計數中斷， 1 個串行口中斷。 （ 8） 時鐘電路 AT89S51 單片機芯片內部有時鐘電路，但石英晶體和微調電容需要外接。時鐘電路為單片機產生時鐘脈沖序列，系統允許的最高晶振頻率為 12MHz。 (9)內部總線 上述部件只有通過內部總 線將其連接起來才能構成一個完整的單片機系統?？偩€在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統的地址信號、數據信號和控制信號分別通過系統的三大總線 —地址總線、數據總線和控制總線進行傳送，總線結構減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。 管腳說明 AT89S51 是一種高效微控制器 。采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，如圖 37 所示 : 圖 27 AT89S51 單片機管腳圖 江西財經大學普通本科畢業設計 15 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定 義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪