基于数字式温度传感器的温度检测仪 第5页

基于数字式温度传感器的温度检测仪 第5页
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口当用于外部程序内存或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（TTL）这是由于上拉的缘故。
 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。如图4.9所示
 
图4-9 复位电路原理图

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。电路图如图4.10所示，两块电容的典型值为47pF，本设计也选择使用此容量的电容。
 
                         图4-10 晶振电路
4.4.2 89C51与ADC0804连接
热电偶及其信号放大电路把温度信号转化为电压信号后，经A/D 芯片转化为数字信号，微处理器要通过系统软件设计对该信号进行处理，由该数字信号得到对应的温度信号。
 
      图4-11   89C51和ADC0804接口电路图
ADC0804由于具有三态输出锁存器，可直接驱动数据总线，故与AT89C51接口电路十分简单，连接图如图4.11。本设计选用89C51的P0口作为数字信号的输入口，其P0.0至P0.7分别与ADC0804的DB0至DB7连接。同时，89C51的 、 、 分别与ADC0804的 、 、 连接。
本设计的89C51外部复位电路由阻值分别为8.2K和200K的电阻、容值为10μF的电容、型号为IN4148的二极管以及按钮组成，如图4.9所示。在震荡信号正常运行情况下，只要RST引脚保持两个机器周期以上时间的高电平，系统就能复位。复位时，ALE=1，PSEN =1，内部RAM不受复位影响。XTAL1、XTAL2两引脚连接于单片机内部的一个高增益反相放大器，与外部震荡电路一起构成震荡电路，一般选用47pF的电容，本设计即选用此电容，如图4.10所示。本设计采用了74LS138地址译码器。74LS138为3—8线地址译码器，通过其Y4输出口给ADC0804提供片选信号CS。
4.4.3 89C51接收数字信号流程
89C51要接收ADC0804转换后的数字信号。A/D转换结束时，A/D转换芯片输出转换结束信号，89C51检测到转换结束信号即可读取转换后数据。89C51一般可以采用3种方式和A/D转换器进行联络来实现对转换数据的读取。
    （1）程序查询方式   就是在启动A/D转换器工作以后，程序不断读取A/D转换结束信号，若检测到结束信号有效，则认为完成一次转换，即可用输入指令读取转换后数据。
    （2）中断方式   即把A/D转换器送出的转换结束信号作为中断申请信号，送到CPU或中断控制器的中断请求输入端。
    （3）是固定的延迟程序方式   用这种方式时，要预先精确地知道完成一次A/D转换需要的时间。CPU发出启动A/D命令之后，执行一个固定的延迟程序，然后发出读取数据的指令。延迟时间应略大于完成一次A/D转换所需的时间。
由于程序查询方式比较适合A/D转换时间较短的系统，所以本设计选择查询方式进行89C51和ADC0804间的数据读取。将ADC0804的转换结束输出信号 与89C51的P1.0口连接。采集数据时，首先89C51执行一条传送指令，在该指令执行过程中，微处理器在控制总线的同时产生CS、WR低电平信号，启动A/D转换器工作，ADC0804经100μs后将输入模拟信号转换为数字信号存在输出锁存器中，并在INTR端产生低电平表示转换结束，并等待89C51来查询。当89C51通过P1.0口查询到INTR为低电平时，立即执行输入指令，产生CS、RD低电平信号到ADC0804相应引脚，将数据取出并存入存储器中。至此，89C51即完成了对数字信号的采集。
4.5 温度显示
在本设计中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示温度值。常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD、大屏幕显示器和图形显示器终端CRT。在第三章中已经比较了各种显示器。在本测温系统中，只需要四个简单的数字显示温度。而显示数码的LED因其成本低廉、配置灵活，与计算机接口方便等特点得到极为广泛的应用。所以本设计选择LED数码管作为显示器件。
4.5.1 LED数码管工作原理
LED（发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写）是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10 -20 mA之间较为合适。
LED显示器有多种结构形式，单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态，8段LED可以显示各种数字和字符，所以也称为LED数码管。8段LED在控制系统中应用最为广泛，本设计选用8段LED数码管来显示温度值。
 
                  图4-12  8段LED显示器结构原理
一个8段LED显示器的结构与工作原理如图4.12所示。它是由8个发光二极管组成，各段依次记为a、b、c、d、e、f、g、dp ，其中dp表示小数点（不带小数点的称为7段LED）。8段LED显示器有共阴极和共阳极两种结构，分别如图4.10（b）、（c）所示。共阴极LED的所有发光管的阴极并接成公共端COM，而共阳极LED的所有发光管的阳极并接成公共端COM。当共阴极LED的COM端接地，则某个发光二极管的阳极加上高电平时，则该管有电流流过因而点亮发光；当共阳极LED的COM端接高电平，则某个发光管的阴极加上低电平时，则该管有电流流过因而点亮发光。本设计选择共阴极LED显示器。
8段LED通过不同段点亮时的组合，可以显示0至9、A至F等十辣进制数。本设

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