基于SOC的高精度紅外測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中采用第二種濾波電路，因?yàn)榧蛇\(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出阻抗又低，所以有源濾波電路有一定的電壓放大和緩沖作用，濾波效果好，提高了傳感器信號(hào)的準(zhǔn)確度。

2．3 AD轉(zhuǎn)換電路

TLC2543是 12位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其設(shè)置方法如下：DATA INPUT端串行輸入的 8位數(shù)據(jù)，它規(guī)定了 TLC2543要轉(zhuǎn)換的模擬量通道、轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、輸出數(shù)據(jù)的格式。其中高4位(D7～ D4)決定通道號(hào)。對(duì)于0通道至l0通道，該4位分別為 0000～I(xiàn)OIOH，當(dāng)為 1011～1101時(shí)，用于對(duì) TLC2543的自檢，當(dāng)為 1110時(shí) ，TLC2543進(jìn)入休眠狀態(tài)。低 4位決定輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度及格式。其中 D3、D2決定輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，0l表示輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 8位 ，11表示輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 16位 ，其他為 12位 。D1決定輸出數(shù)據(jù)是高位先送出 ，還是低位先送出，為 0表示高位先送出 。D0決定輸出數(shù)據(jù)是單極性(二 進(jìn) 制 )還是雙極性(2的補(bǔ)碼)，若為單極性，該位為0，反之為1。當(dāng)片選 cs從高到低的時(shí)候，開始一次工作周期，此時(shí) EOC為高，輸入數(shù)據(jù)寄存器被置為 0，輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容是隨機(jī)的。開始時(shí)，片選 CS為高，I／OCLOCK、DATAINPUT被禁止，DATAOU呈高阻狀態(tài) ，EOC為高。使變低，I／OCLOCK、DATAINPUT使能，DATAOU脫離高阻狀態(tài) 。12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)從 I／OCLOCK端依次加入，隨著時(shí)鐘信號(hào)的加入，控制字從 DATAINPUT一位一位地在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿時(shí)被送入TLC2543(高位先送入)，同時(shí)上一周期轉(zhuǎn)換的A／D數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從 DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第 4個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后，通道號(hào)也已收到，此時(shí)TLC2543開始對(duì)選定通道的模擬量進(jìn)行采樣，并保持到第 12個(gè)時(shí)鐘的下降沿。在第 12個(gè)時(shí)鐘下降沿，EOC變低，開始對(duì)本次采樣的模擬量進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間約需lOt1s，轉(zhuǎn)換完成后 EOC變高，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個(gè)工作周期輸出。該芯片與微處理器接口的時(shí)候只需占用四個(gè) IO口，其 12個(gè)時(shí)鐘的工作時(shí)序看參考相關(guān)手冊(cè)。

2．4 SOC級(jí)微處理器特性本系統(tǒng)所采用的是 SOC級(jí) STC系列單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 51單片機(jī)，工作頻率可達(dá)48HZ，本設(shè)計(jì)中使用的微處理器為 6時(shí)鐘周期，故其工作頻率相當(dāng)于普通 51單片機(jī)的96MHZ，為本系統(tǒng)提供了速度保證。另外，本設(shè)計(jì)選用的 STC89C58RD含有 32K的程序存儲(chǔ)區(qū)，并在內(nèi)部擴(kuò)展了 32K的數(shù)據(jù) FLASH存儲(chǔ)器，從而使本設(shè)計(jì)能方便的擴(kuò)展相關(guān)功能，如參數(shù)的記憶功能等。該微處理器還支持 IAP與ISP，不需專用的編程器，通過(guò)普通串口即可調(diào)試程序。抗干擾也是選用該單片機(jī)的理由之一，本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控，故抗干擾十分重要。

3．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

紅外線溫度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要有如下幾個(gè)主要模塊：初始化模塊pI/O口查詢模塊pAD轉(zhuǎn)化模塊p數(shù)據(jù)處理模塊p數(shù)據(jù)糾正模塊p顯示驅(qū)動(dòng)模塊等。另外還一個(gè)中斷程序處理模塊：0外部中斷，主要用于參數(shù)設(shè)定。

軟件設(shè)計(jì)流程如圖 3所示。

整個(gè)程序采用 c51編寫，初始化模塊主要是初始化各路報(bào)警信號(hào)，將發(fā)射率等參數(shù)設(shè)定成默認(rèn)的值并顯示。主程序不斷通過(guò) I/O口查詢模塊掃描 AD轉(zhuǎn)換模塊送過(guò)來(lái)的 12位數(shù)字信號(hào)，本程序中采用的是 SPI總線的通信方式，串行的接口方式節(jié)約了大量 IO口。接受過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊處理之后按查表的方式得出溫度值，把該溫度值經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)糾正模塊糾正后送顯示模塊顯示，并將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)界面進(jìn)行顯示，從而完成了一路溫度測(cè)量。在程序的運(yùn)行過(guò)程中，隨時(shí)可以對(duì)發(fā)射率，報(bào)警值等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)功能鍵按下的時(shí)候觸發(fā)單片機(jī)的 0外部中斷，在中斷程序中對(duì)參數(shù)設(shè)定按鍵進(jìn)行掃描，并將結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)。每路測(cè)溫結(jié)束后系統(tǒng)通過(guò) RS485將溫度值傳送給上位機(jī)，在 VB界面上顯示。