基于單片機的寬范圍高精度光纖傳感測溫儀的研制

2.3 鍵盤和顯示單元

本系統(tǒng)采用8255A的A口和C口擴展出一個4×4的鍵盤，包括10個數(shù)字鍵和6個功能鍵。在本系統(tǒng)中采用程序掃描法來識別按鍵。單片機先使8255A的 PC口均為低電平，再讀A口。如果A口不全為高電平，則延時10ms去抖動；然后再讀A口，此時A口仍不全為高電平，說明確有鍵按下。進一步確定按下鍵的位置，先置PC0=0，PC1=PC2=PC3=1，讀A口，由A口低電平的位便可確定按下鍵的位置。依次類推，如果檢查完所有的鍵均無按下，說明是干擾或誤操作；掃描結束時，按下鍵的位置信息存在于某個存儲單元中。

顯示采用以內藏HD61830控制器的液晶模塊8032B點陣型LCD。HD61830是點陣式液晶圖像顯示控制器，可與MPU直接接口，具有專用指令集，可完成文本顯示或圖形顯示的功能設置，以及畫面卷動光標、閃爍、位操作等功能。

2.4 8051單片機單元

由于整個系統(tǒng)的程序較大，所以需要一個外部程序存儲器，在系統(tǒng)中選用了32KB的EEPROM。在系統(tǒng)中實現(xiàn)多點溫度補償要存儲一些溫度點的修正值以提高系統(tǒng)的測量精度，所以將EEPROM既作程序存儲器又作數(shù)據(jù)存儲器。整個系統(tǒng)的地址分配為：0000～7FFF為存儲器地址，D000～D003和 E000～E003分別為兩個8255A的四個端口地址，BEFC～BFFF為A/D轉換器的地址，F(xiàn)FF4～FFF5為D/A轉換器的地址。在地址譯碼中沒有采用GAL而是通過分離元件實現(xiàn)。地址譯碼通過兩片74LS138、一片74LS04、一片74LS08來實現(xiàn)。

2.5 RS-232通訊單元

為了方便數(shù)據(jù)的處理，將測量所得的數(shù)據(jù)送入計算機，本系統(tǒng)采用RS-232通訊方式，通訊速率為 9600波特率。接口用芯片為MAX232，接收端采用VC ++編制的接收程序，顯示并存儲接收到的數(shù)據(jù)。進而分析、處理得到擬和曲線。在單片機中將利用此擬和曲線實時計算機當前被測物的溫度值。

2.6 數(shù)模轉換單元

系統(tǒng)中預留一路模擬信號輸出，在測量、顯示的同時可將當前的溫度值通過D/A轉換輸出進而實現(xiàn)閉環(huán)控制。系統(tǒng)采用的D/A轉換器為MAX508，它是一種完備的12位、片內參考電壓、電壓輸出型的D/A轉換器，輸出電壓和參考電壓同極性，允許單電源工作，雙緩沖邏輯輸入接口使之與微處理器連接非常容易。

3 系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)軟件的設計安全按照結構化的程序設計方法來完成，將整個程序細分為若干個子程序（模塊），方便調試與檢查。開發(fā)系統(tǒng)采用Franklin C51編譯器和偉福仿真器，利用C51語言使用整個軟件開發(fā)變得簡單、快速、易于調試。整個軟件流程見圖3。下面就幾個主要的子程序作一簡單的介紹。

3.1 初始化子程序

在初始化程序中，主要對8051的系統(tǒng)資源，包括定時器、中斷、串行通訊、LCD顯示、8255等進行初始化工作。

3.2 LCD顯示子程序和鍵盤輸入子程序

在顯示程序中，完成顯示功能菜單的任務。菜單顯示的字符利用LCD顯示控制器HD61830的字符集中的資源，菜單為滾動式，通過功能鍵可使光標從往下移動，當移至最下一行時，屏幕開始滾動顯示。利用軟件程序掃描8255A的PA和PC口得到按鍵的鍵值，函數(shù)返回鍵碼。

3.3 A/D轉換子程序和D/A轉換子程序

A/D 轉換結果的讀入采用查詢方式。通過查詢MAX191的BUSY端的信號來判斷轉換是否結束；12位的轉換結果需要兩次讀取，然后拼接成12位結果。如果為了使外部干擾的影響減小可采用軟件濾波。對于溫度信號一般來說是緩變的，可采用一階滯后濾波或中值平均濾等。D/A轉換是直接將12位的數(shù)據(jù)送放 MAX508的緩沖器即可實現(xiàn)數(shù)摸的轉換。

3.4 RS-232通訊子程序

通訊中將12位的數(shù)據(jù)分兩次傳送，在計算機中采用VC++6.0中的一個通訊控件MS Communications Control6.0來實現(xiàn)串口的通訊程序。在接收到測量數(shù)據(jù)后，可進行一系列的數(shù)據(jù)處理與分析得到光纖傳感測溫儀的特性曲線，將此曲線生成電壓-溫度表存入單片機程序中計算機出溫度。