單片機在紅外測溫上的開發(fā)應用

3.3.4　單片機主要數(shù)據(jù)處理內(nèi)容

由基本測溫原理可知，單片機系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)處理內(nèi)容有線性化處理、輻射率修正和環(huán)溫補償。這些通過列溫度值表和ε修正值表，然后，由查表程序查得實際溫度，送顯示器顯示。

3.4　D/A轉(zhuǎn)換器

D/A轉(zhuǎn)換器使用DACO832芯片，它與微處理器完全兼容，分辨率為8位。通過兩級LM324運算放大器轉(zhuǎn)換成0.8～4V電壓，再經(jīng)V-I變換電路得到4～20mA標準電流輸出。

3.5　輸入 輸出接口電路

接口電路包括LCD顯示器、鍵盤、串行通訊、打印機。四位液晶顯示器LCD(ED-S805型)用來顯示0～500℃溫度值，顯示分辨率0.1℃。4個顯示驅(qū)動器選擇4544，具有自行消隱無效零的特殊功能。

鍵盤設16個鍵：輻射率補償鍵ε，距離選擇鍵L，打印鍵PRT，執(zhí)行鍵MON，數(shù)字鍵0～9，小數(shù)點鍵。4×4鍵盤為非編碼式的，80C31的P1口作為與4×4鍵盤的并行接口，當80C31對鍵盤采用定時掃描方式時，T0每隔10ms產(chǎn)生一次中斷，CPU響應T0的溢出中斷請求，對鍵盤進行掃描。

80C31片內(nèi)含有一個全雙工串行口，為TTL電平，而微機是RS-232C標準接口，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后，80C31可將測溫數(shù)據(jù)發(fā)送給微機，微機將這些數(shù)據(jù)形象地顯示于CRT或打印成各種報表。

4　軟件設計

單片機檢測系統(tǒng)的軟件設計全部使用匯編語言編程(個別輔助計算用BASIC語言，但不涉及編程部分)，以提高系統(tǒng)的快速性和實時性。軟件采用模塊化設計方法，有利于修改和調(diào)式。程序主要分4部分：①主程序；②中斷服務程序；③監(jiān)控程序；④處理程序。

4.1　主程序設計

主程序是軟件設計的核心部分，能完成測溫的主要處理內(nèi)容。主程序設計流程圖如圖3所示。

圖3　主程序設計流程圖

主程序一開始對系統(tǒng)進行初始化，包括對80C31和80C55初始化以及設置 4051通道，以便自動選擇放大倍數(shù)。開中斷后，由于采樣為高級中斷，所以先判一次A/D轉(zhuǎn)換結束否，未結束，繼續(xù)轉(zhuǎn)換；結束，進行碼制轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波，然后進行測溫的主要數(shù)據(jù)處理，即線性化處理，輻射率修正和環(huán)溫補償，所得溫度數(shù)字量一方面送D/A轉(zhuǎn)換，另一方面送串行通訊，最后判一下是否工作在監(jiān)控狀態(tài)下，再將溫度值送顯示或轉(zhuǎn)鍵處理程序。

4.2　中斷服務程序

中斷服務程序為采樣程序和鍵輸入程序。INT0中斷時，轉(zhuǎn)入采樣中斷服務程序，執(zhí)行把模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送單片機計算，T0溢出中斷時，轉(zhuǎn)入鍵輸入中斷服務程序，使CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理。INT0為高級中斷，T0溢出中斷為低級中斷。

4.3　監(jiān)控程序

監(jiān)控程序指鍵處理子程序和顯示子程序。鍵處理子程序是對鍵入的16個鍵作相應處理；顯示子程序使四位液晶顯示器顯示指定內(nèi)容，如顯示溫度測量值、ε字型等。

4.4　處理程序

處理程序是軟件設計的主要部分，能完成測溫的主要任務，包括數(shù)字濾波、線性化處理、輻射率修正值查取、環(huán)溫檢測、輻射率修正、環(huán)溫補償、碼制轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和串行通訊。

軟件設計的突出特點是較好地解決了過去用模擬電路實現(xiàn)的線性化處理、輻射率修正和環(huán)溫補償問題。運用這些硬件軟件化手段，不但顯著降低了成本，提高了精度，而且有效地解決了輻射測溫中必須解決的重要技術問題，效果頗佳。

5　結束語

本測溫儀單片機檢測系統(tǒng)，以MCS-51系列中性能優(yōu)越的CHMOS單片機為主設計。硬件電路結構簡單，功能較強；軟件設計靈活，速度快，實用性強。在抗干擾方面，采取了許多措施，包括防振、濾波、屏蔽、合理布線等硬件措施，以及雙積分A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波等軟件措施。經(jīng)仿真調(diào)試證明，系統(tǒng)的硬、軟件設計合理，功能完備，運行穩(wěn)定、可靠。

6　參考文獻
　[1]周書銓.紅外輻射測量基礎.上海：上海交通大學出版社，1991：1～12
　[2]何立民.單片機應用系統(tǒng)設計.北京：北京航空航天大學出版社，1990
　[3]陳粵初等編著.單片機應用系統(tǒng)設計與實踐.北京航空航天大學出版社，1991：206～216