當(dāng)你身體不好的時(shí)候，你經(jīng)常去醫(yī)院看醫(yī)生。*程序是獲取序列號(hào)并記錄好您的體溫，以便為醫(yī)生診斷提供依據(jù)。使用傳統(tǒng)的水銀溫度計(jì)。天氣冷的時(shí)候，你會(huì)穿更多的衣服。有時(shí)你擔(dān)心放在腋下的溫度計(jì)是否會(huì)斷裂。護(hù)士也必須努力閱讀上述指數(shù)值。為此，設(shè)計(jì)了這樣一種儀器:一種具有安全、快速和直觀溫度測(cè)量的溫度計(jì)。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖中，溫度傳感器采用LM35精密溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫度成正比。總共有4個(gè)頻道。放大器:用CA3140組成放大電路，將LM35輸出的M數(shù)放大成0~5V的DC電壓信號(hào)，作為單片機(jī)的模擬輸入信號(hào)。單片機(jī):由PIC16C71單片機(jī)組成的微機(jī)控制系統(tǒng)。顯示單元:4位高亮度發(fā)光二極管顯示器，其中*位紅色表示通道號(hào)，較后3位綠色表示溫度值，保留1位小數(shù)。鍵盤(pán):4個(gè)鍵，分別控制4個(gè)顯示通道。初始狀態(tài)默認(rèn)為*通道的值。1 PIC16C71單片機(jī)PIC單片機(jī)由美國(guó)微芯片推出，代表了當(dāng)今世界微控制器的新趨勢(shì)。采用精簡(jiǎn)指令集和哈佛總線結(jié)構(gòu)，指令總線和數(shù)據(jù)總線分開(kāi)。PIC16C71是一款18引腳雙列直插式集成器件。除了中央處理器之外，該芯片還具有36個(gè)8位隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、1k EPROM、1個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、13個(gè)雙向獨(dú)立可編程輸入/輸出引腳、內(nèi)置自振蕩看門(mén)狗、低功耗(除了小工作電流外，還具有睡眠模式)、強(qiáng)大的輸出驅(qū)動(dòng)能力(可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管)、寬工作電壓(2~6V)，特別是內(nèi)置4通道高速8位模數(shù)轉(zhuǎn)換。其基準(zhǔn)電壓是軟件可編程的，可以是芯片的電源電壓或RA3/AN3/VERF引腳上的電壓。端口B還具有電平改變中斷功能(鍵盤(pán)可以直接插入)。與其他常見(jiàn)的8位微處理器相比，中央處理器體積小(18針)，不需要外部隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、可編程只讀存儲(chǔ)器(E-PROM)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、顯示器和鍵盤(pán)的外部接口以及輸出驅(qū)動(dòng)芯片。外圍電路大大簡(jiǎn)化，體積減小。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)2: 1的代碼壓縮和4: 1的運(yùn)行速度提高。其紫外可擦除陶瓷封裝是開(kāi)發(fā)的理想選擇，而低成本一次性用戶可編程器件(OTP)則適合批量產(chǎn)品。長(zhǎng)期以來(lái)，它在國(guó)外被廣泛使用，在國(guó)內(nèi)也在上升。

2LM35 LM35精密集成溫度傳感器的應(yīng)用是NS的產(chǎn)品。其輸出毫伏電平電壓與攝氏溫度成正比。無(wú)需外部調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)，精度高，可由單個(gè)電源供電，電源電流僅為60μ；答:外形非常小，只有3個(gè)引腳(如圖2所示)。VOUT是輸出電壓端，VS是電源端，GND是地。溫度測(cè)量范圍在12~150℃之間，不需要負(fù)電源和外部下拉電阻。VS為4~20V DC。該儀器設(shè)定的溫度測(cè)量范圍為12~63.8℃，包括人體溫度的變化范圍。LM35設(shè)置在& ge的原因12℃時(shí)不需要外部負(fù)電源。設(shè)置63.8℃是為了避免PIC單片機(jī)在運(yùn)行中的缺點(diǎn)(沒(méi)有乘法和除法指令)，但可以向左移動(dòng)兩次，達(dá)到乘以4的目的，即255，這是8位模數(shù)轉(zhuǎn)換的較大值。其輸出為+10.0毫伏/℃，即37℃時(shí)為370毫伏。63.8℃相當(dāng)于LM35的638毫伏。如果638毫伏放大到5V，PIC16C71可以獲得更高的精度。CA3140是美國(guó)無(wú)線電生產(chǎn)的高精度線性集成運(yùn)算放大器。它是CMOS輸入，低功耗，雙極晶體管輸出(可以輸出更大的電流)，特別適合與單片機(jī)連接的應(yīng)用。它具有低失調(diào)、低溫度漂移和低噪聲性能，失調(diào)電壓小于100μ；v，偏移電流低于10nA，溫度漂移為1μ；低于V/℃，使用如圖3所示的放大電路。由于放大器的高輸入電阻，放大器的增益為:AV=(R2+RW1)/R1，對(duì)應(yīng)于638毫伏的5V放大系數(shù)應(yīng)為7.8，以R1為20kω；；R2是15萬(wàn)歐米茄；的標(biāo)準(zhǔn)阻力；RW1是10kω；的多圈電位計(jì)可放大調(diào)節(jié)。r是100ω；，RW2是10kω；放大后的電壓信號(hào)作為模擬輸入信號(hào)進(jìn)入PIC16C71的端口ra1至ra3，5V內(nèi)部8位模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果為255(0FFH)。為了獲得相應(yīng)的溫度值，模數(shù)結(jié)果需要除以4(255/4=63.8)。對(duì)于PIC單片機(jī)，除以4很容易實(shí)現(xiàn)，然后轉(zhuǎn)換成BCD碼顯示。取兩個(gè)整數(shù)和*小數(shù)。由于LM35和CA3140都是高精度的線性器件，并且CA3140的零點(diǎn)和增益可調(diào)，因此在37℃左右可以實(shí)現(xiàn)高精度，保留一個(gè)小數(shù)位。

3顯示器和鍵盤(pán)3.1顯示，由于PIC16C71的端口a和b都具有很高的吸電流和供電能力，每個(gè)輸入/輸出端口可以吸電流25mA和供電20mA電流，端口b的總吸收/驅(qū)動(dòng)電流為150/100 ma，端口a的總吸收/驅(qū)動(dòng)電流為80/50mA。這種能力顯然非常適合驅(qū)動(dòng)7段發(fā)光二極管顯示器。RB7-RB0連接到發(fā)光二極管的每一段和小數(shù)點(diǎn)。RA3~RA0定義為此時(shí)的輸出。每條腿都通過(guò)三極管連接到發(fā)光二極管，4條引線中的一條用來(lái)確定當(dāng)前顯示的是哪一段。發(fā)光二極管是常見(jiàn)的陰極高亮7段數(shù)碼管，每段顯示5毫秒，即掃描4位的顯示周期為20毫秒，頻率為50Hz。5毫秒的時(shí)基可以滿足人眼的需要。時(shí)基是通過(guò)將4.096兆赫振蕩的頻率除以1: 32獲得的，然后將其加到TRM0上，TRM0的初始值被設(shè)置為96，(256-96)×；(32次；4/4096000)= 5毫秒，因此TRM0每5毫秒產(chǎn)生一個(gè)中斷。當(dāng)OPTION寄存器的低4位為0100時(shí)，TRM0的預(yù)分頻器比為1: 32.3.2鍵盤(pán)可以使用端口b連接4次，因?yàn)镽B7~RB4具有電平變化中斷功能；4=16個(gè)鍵盤(pán)。這種設(shè)計(jì)只需要4個(gè)鍵，定義為#1、#2、#3和#4。RB4設(shè)為輸入，RB3~RB0設(shè)為輸出。OPTION的較大高位允許弱上拉端口B，因此當(dāng)沒(méi)有按鍵時(shí)RB4為高。RB2輸出設(shè)置為& ldquo0&rdquo。如果你按& ldquo# 2 & rdquo，RB4變?yōu)榈碗娖剑撾娖降淖兓瘯?huì)導(dǎo)致端口B的電平變化，從而導(dǎo)致中斷。&ldquo從RB3-RB0交替輸出；0&rdquo。，可以檢測(cè)是否有按鍵。測(cè)試按鍵時(shí)，通過(guò)按鍵去抖處理讀取鍵值。只有在按下的鍵被釋放后，才能開(kāi)始新的掃描。這種掃描方法可以防止鍵盤(pán)的錯(cuò)誤操作。4編程(Programming)由于PIC單片機(jī)采用RISC精簡(jiǎn)指令集，PIC16C71是一款除跳轉(zhuǎn)指令外只有35條指令的中程PIC單片機(jī)。其余是單周期指令。對(duì)于編程來(lái)說(shuō)，它沒(méi)有統(tǒng)一的格式，易于學(xué)習(xí)和使用。如圖4和圖5所示，給出了主程序和鍵盤(pán)服務(wù)子程序的流程圖。PIC單片機(jī)程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，但程序調(diào)試是必要的。有兩種調(diào)試方法:一種是使用實(shí)時(shí)在線模擬器，另一種是模擬軟件包。為了實(shí)現(xiàn)100%的全實(shí)時(shí)在線模擬。采用福建高旗生產(chǎn)的PICMATE基礎(chǔ)系統(tǒng)，使用PROBE71仿真模板進(jìn)行仿真調(diào)試，滿足設(shè)計(jì)要求。5結(jié)論該系統(tǒng)結(jié)合PIC系列單片機(jī)和LM35傳感器元件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了外圍電路簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用性強(qiáng)的多通道體溫測(cè)量?jī)x。然而，它也可以增強(qiáng)一些其他輔助功能。通過(guò)一些軟件和硬件的改變，它也可以在其他領(lǐng)域用作測(cè)量?jī)x器。[參考] [1]李東興，林佩燦，陳小木。PIC16CXX系列單片機(jī)[C]的應(yīng)用設(shè)計(jì)。福州:高企電子科技有限，1996年。[2]余光云，王祁宏。吳宜豐。PIC系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用技術(shù)[。北京:電子工業(yè)出版社。2000.4.[3]吳峰。PIC單片機(jī)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用技術(shù)[。北京:北京航空航天大學(xué)出版社。1999。[4]上海電氣科學(xué)研究所。實(shí)用電子部件手冊(cè)[手冊(cè)。上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社. 1998 .作者簡(jiǎn)介:沈世斌，1967-，南京師范大學(xué)控制科學(xué)與工程系工程師和實(shí)驗(yàn)人員，主要從事檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制的教學(xué)與研究。