基于ADμC812的溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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本系統(tǒng)以adμc812單片機(jī)為處理核心，分為溫度傳感、信號處理(差分放大、采樣保持)、系統(tǒng)復(fù)位、led顯示、串行數(shù)據(jù)通信、上位機(jī)控制等6個(gè)功能模塊。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/21110.htm系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。傳感器將溫度(物理量)轉(zhuǎn)化為電量(電壓)，然后通過差分放大模塊將信號先放大再保持處理，接著將兩路模擬信號(電壓)送至adμc812的p1.0、p1.1管腳進(jìn)行內(nèi)部a/d轉(zhuǎn)換器采樣得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最后通過芯片內(nèi)部處理由led串行顯示模塊將具體值顯示出來并發(fā)送給上位機(jī)。
其中串行通信(rs-232)既可以保證上位機(jī)與adμc812主芯片之間數(shù)據(jù)通信的順利進(jìn)行，又可以作為adμc812芯片的下載工具的數(shù)據(jù)線，這為程序的在線調(diào)試提供了便利。
由于設(shè)計(jì)中主要用到了a/d、串行通信等模塊，所以采用adμc812作為主控制芯片，它主要擔(dān)負(fù)以下3種功能：
(1)采樣各通道的模擬量并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。(2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)led顯示。(3)檢測通信口狀態(tài)，接到通信 握手信號時(shí)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。
2adμc812的主要性能特點(diǎn)
由美國模擬器件公司推出的adμc812單片機(jī)，其內(nèi)部包含了高精度的8通道12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)，2通道12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)以及可編程的8位(與8051單片機(jī)兼容)微控制器單元(mcu)。另外，片內(nèi)有8kb閃速/電擦除程序存儲器、640單元閃速/電擦除數(shù)據(jù)存儲器、256個(gè)單元數(shù)據(jù)sram(支持可編程)。
mcu支持的功能包括看門狗定時(shí)器、電源監(jiān)視器以及adc dma功能。為多處理器接口和i/o擴(kuò)展提供了32條可編程的i/o線、與i2c兼容的串行接口、spi串行接口和標(biāo)準(zhǔn)uart串行接口i/o。
mcu內(nèi)核和模擬轉(zhuǎn)換器兩者均有正常、空閑以及掉電工作模式，它提供了適合于低功率應(yīng)用的、靈活的電源管理方案。器件包括在工業(yè)溫度范圍內(nèi)用3v和5v電壓工作的兩種規(guī)格，有52引腳、塑料四方形扁平封裝形式(potp)可供使用。
3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
硬件設(shè)計(jì)的模塊大致可以分為溫度信號傳感，信號的處理，采樣保持，led實(shí)時(shí)顯示，單片機(jī)采樣控制及與計(jì)算機(jī)之間的通信等。
溫度檢測電路是整個(gè)系統(tǒng)最基本的一個(gè)模塊，它主要檢測所測環(huán)境的溫度和為后續(xù)電路提供處理信號。通過溫度傳感器鉑電阻，將溫度變化信號轉(zhuǎn)變成相應(yīng)電壓變化。該電壓值大小在一定的溫度范圍內(nèi)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系近似為線性，它的變化幅度大約為0.388ω/℃。
為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性能和可靠性，把a(bǔ)dμc812的數(shù)字地接在一起、模擬地接在一起，然后共地，以此減小外界的干擾信號對芯片正常工作的影響。用max813l作為主芯片的復(fù)位之用，更好的保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。圖2所示的電路可以保證adμc812在上電時(shí)正常復(fù)位，掉電時(shí)正常關(guān)閉，在非完全掉電和電源低落時(shí)也能給出正常、合適的響應(yīng)。
adμc812的uart串行接口是全雙工的，它可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。串行網(wǎng)絡(luò)的物理接口由引腳rxd(p3.0)和txd(p3.1)提供。圖3是利用這兩個(gè)引腳設(shè)計(jì)的rs-232接口電路，可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與adμc812的串行通信。
rxd和txd通過rs-232收發(fā)器(adm202芯片)連接到9線d型連接器上；收發(fā)器能夠產(chǎn)生串行接口通信所需電平，從而允許d型連接器直接與上位機(jī)串行接口相連。由于此電路中所采用的收發(fā)器是adm202芯片，它內(nèi)部沒有集成esd保護(hù)電路，所以需要外接0.1μf的電容構(gòu)成外部保護(hù)電路。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，主要分為兩部分：一是adμc812的單片機(jī)程序，主要承擔(dān)終端的信號采集處理，把有關(guān)數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息集中處理與控制；二是計(jì)算機(jī)上的上位機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)、管理和控制各終端運(yùn)行(如圖4所示)。
本系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)和adμc812模塊之間的通信距離比較近，所以采用rs-232標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議?？紤]到終端選擇的同比性，這里主要研究了兩路信號采集工作，即選擇了兩路終端。
(1)主程序框圖
開機(jī)初始化(堆棧指針設(shè)置，a/d采樣控制寄存器設(shè)置初始化，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示清零等)，adμc812等待上位機(jī)發(fā)送啟動采集數(shù)據(jù)的命令和選擇終端采集通道，一旦握手信號建立，系統(tǒng)便開始進(jìn)入預(yù)定狀態(tài)，采集外界信號；若握手不成功則通過串行口通知計(jì)算機(jī)發(fā)送命令失敗。主程序的流程圖如圖5所示。
(2)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
使用高級語言delphi7通過調(diào)用api函數(shù)與單片機(jī)adμc812通信。由于沒有使用硬件握手聯(lián)機(jī)，所以在上位機(jī)里，每1s讀取一次串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)；在讀取數(shù)據(jù)前先發(fā)送命令給單片機(jī)，讓單片機(jī)開始數(shù)據(jù)采
樣，然后再發(fā)送讓單片機(jī)傳遞數(shù)據(jù)的命令，同時(shí)計(jì)算機(jī)便開始接收，這樣實(shí)現(xiàn)了兩者之間的同步。上位機(jī)程序的流程圖如圖6所示。
5測試結(jié)果
根據(jù)測試得到的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證說明，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不管在單、雙通道采樣控制，還是在實(shí)時(shí)處理顯示精度上，都取得了理想的效果。
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