多通道数字显示器设计温度计

当你身体不好的时候，你经常去医院看医生。*程序是获取序列号并记录好您的体温，以便为医生诊断提供依据。使用传统的水银温度计。天气冷的时候，你会穿更多的衣服。有时你担心放在腋下的温度计是否会断裂。护士也必须努力阅读上述指数值。为此，设计了这样一种仪器:一种具有安全、快速和直观温度测量的温度计。结构框图如图1所示。

图中，温度传感器采用LM35精密温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比。总共有4个频道。放大器:用CA3140组成放大电路，将LM35输出的M数放大成0~5V的DC电压信号，作为单片机的模拟输入信号。单片机:由PIC16C71单片机组成的微机控制系统。显示单元:4位高亮度发光二极管显示器，其中*位红色表示通道号，较后3位绿色表示温度值，保留1位小数。键盘:4个键，分别控制4个显示通道。初始状态默认为*通道的值。1 PIC16C71单片机PIC单片机由美国微芯片推出，代表了当今世界微控制器的新趋势。采用精简指令集和哈佛总线结构，指令总线和数据总线分开。PIC16C71是一款18引脚双列直插式集成器件。除了中央处理器之外，该芯片还具有36个8位随机存取存储器(RAM)、1k EPROM、1个定时/计数器、13个双向独立可编程输入/输出引脚、内置自振荡看门狗、低功耗(除了小工作电流外，还具有睡眠模式)、强大的输出驱动能力(可以直接驱动发光二极管)、宽工作电压(2~6V)，特别是内置4通道高速8位模数转换。其基准电压是软件可编程的，可以是芯片的电源电压或RA3/AN3/VERF引脚上的电压。端口B还具有电平改变中断功能(键盘可以直接插入)。与其他常见的8位微处理器相比，中央处理器体积小(18针)，不需要外部随机存取存储器、可编程只读存储器(E-PROM)、模数转换器、显示器和键盘的外部接口以及输出驱动芯片。外围电路大大简化，体积减小。同时，可以实现2: 1的代码压缩和4: 1的运行速度提高。其紫外可擦除陶瓷封装是开发的理想选择，而低成本一次性用户可编程器件(OTP)则适合批量产品。长期以来，它在国外被广泛使用，在国内也在上升。

2LM35 LM35精密集成温度传感器的应用是NS的产品。其输出毫伏电平电压与摄氏温度成正比。无需外部调节或校准，精度高，可由单个电源供电，电源电流仅为60μ；答:外形非常小，只有3个引脚(如图2所示)。VOUT是输出电压端，VS是电源端，GND是地。温度测量范围在12~150℃之间，不需要负电源和外部下拉电阻。VS为4~20V DC。该仪器设定的温度测量范围为12~63.8℃，包括人体温度的变化范围。LM35设置在& ge的原因12℃时不需要外部负电源。设置63.8℃是为了避免PIC单片机在运行中的缺点(没有乘法和除法指令)，但可以向左移动两次，达到乘以4的目的，即255，这是8位模数转换的较大值。其输出为+10.0毫伏/℃，即37℃时为370毫伏。63.8℃相当于LM35的638毫伏。如果638毫伏放大到5V，PIC16C71可以获得更高的精度。CA3140是美国无线电生产的高精度线性集成运算放大器。它是CMOS输入，低功耗，双极晶体管输出(可以输出更大的电流)，特别适合与单片机连接的应用。它具有低失调、低温度漂移和低噪声性能，失调电压小于100μ；v，偏移电流低于10nA，温度漂移为1μ；低于V/℃，使用如图3所示的放大电路。由于放大器的高输入电阻，放大器的增益为:AV=(R2+RW1)/R1，对应于638毫伏的5V放大系数应为7.8，以R1为20kω；；R2是15万欧米茄；的标准阻力；RW1是10kω；的多圈电位计可放大调节。r是100ω；，RW2是10kω；放大后的电压信号作为模拟输入信号进入PIC16C71的端口ra1至ra3，5V内部8位模数转换结果为255(0FFH)。为了获得相应的温度值，模数结果需要除以4(255/4=63.8)。对于PIC单片机，除以4很容易实现，然后转换成BCD码显示。取两个整数和*小数。由于LM35和CA3140都是高精度的线性器件，并且CA3140的零点和增益可调，因此在37℃左右可以实现高精度，保留一个小数位。

3显示器和键盘3.1显示，由于PIC16C71的端口a和b都具有很高的吸电流和供电能力，每个输入/输出端口可以吸电流25mA和供电20mA电流，端口b的总吸收/驱动电流为150/100 ma，端口a的总吸收/驱动电流为80/50mA。这种能力显然非常适合驱动7段发光二极管显示器。RB7-RB0连接到发光二极管的每一段和小数点。RA3~RA0定义为此时的输出。每条腿都通过三极管连接到发光二极管，4条引线中的一条用来确定当前显示的是哪一段。发光二极管是常见的阴极高亮7段数码管，每段显示5毫秒，即扫描4位的显示周期为20毫秒，频率为50Hz。5毫秒的时基可以满足人眼的需要。时基是通过将4.096兆赫振荡的频率除以1: 32获得的，然后将其加到TRM0上，TRM0的初始值被设置为96，(256-96)×；(32次；4/4096000)= 5毫秒，因此TRM0每5毫秒产生一个中断。当OPTION寄存器的低4位为0100时，TRM0的预分频器比为1: 32.3.2键盘可以使用端口b连接4次，因为RB7~RB4具有电平变化中断功能；4=16个键盘。这种设计只需要4个键，定义为#1、#2、#3和#4。RB4设为输入，RB3~RB0设为输出。OPTION的较大高位允许弱上拉端口B，因此当没有按键时RB4为高。RB2输出设置为& ldquo0&rdquo。如果你按& ldquo# 2 & rdquo，RB4变为低电平，该电平的变化会导致端口B的电平变化，从而导致中断。&ldquo从RB3-RB0交替输出；0&rdquo。，可以检测是否有按键。测试按键时，通过按键去抖处理读取键值。只有在按下的键被释放后，才能开始新的扫描。这种扫描方法可以防止键盘的错误操作。4编程(Programming)由于PIC单片机采用RISC精简指令集，PIC16C71是一款除跳转指令外只有35条指令的中程PIC单片机。其余是单周期指令。对于编程来说，它没有统一的格式，易于学习和使用。如图4和图5所示，给出了主程序和键盘服务子程序的流程图。PIC单片机程序编写简单，但程序调试是必要的。有两种调试方法:一种是使用实时在线模拟器，另一种是模拟软件包。为了实现100%的全实时在线模拟。采用福建高旗生产的PICMATE基础系统，使用PROBE71仿真模板进行仿真调试，满足设计要求。5结论该系统结合PIC系列单片机和LM35传感器元件的特点，设计了外围电路简单、成本低、实用性强的多通道体温测量仪。然而，它也可以增强一些其他辅助功能。通过一些软件和硬件的改变，它也可以在其他领域用作测量仪器。[参考] [1]李东兴，林佩灿，陈小木。PIC16CXX系列单片机[C]的应用设计。福州:高企电子科技有限，1996年。[2]余光云，王祁宏。吴宜丰。PIC系列单片机开发及应用技术[。北京:电子工业出版社。2000.4.[3]吴峰。PIC单片机开发及应用技术[。北京:北京航空航天大学出版社。1999。[4]上海电气科学研究所。实用电子部件手册[手册。上海:上海科学技术出版社. 1998 .作者简介:沈世斌，1967-，南京师范大学控制科学与工程系工程师和实验人员，主要从事检测技术和自动控制的教学与研究。