温度采集节点设计(3)

上海工程技术大学毕业设计(论文) 基于CAN总线的温度节点采集

3.1 微控制器AT89S51

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80c51引脚结构芯片内集成了通用8位中央处理器和IPS Flash存储单元，，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

主要性能：1、4K Bytes片内程序存储器；2、128 bytes的随机存取书记存储器；3、31个外部上相输入/输出口；4、2个中断优先级、2层中断嵌套中断；5、6个中断电源；6、2个16位可编程定时器/计数器；7、2个全双工串行通信口；8、看门狗电路；9、片内振荡器和时钟电路；10、与MCS-51兼容；11、全静态工作：0Hz-33MHz；12、三级程序存储器保密锁定；13、可编程串行通道；14、低功耗的闲置和掉电模式。 3.2 热敏电阻传感器

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

按用途传感器可分为压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

按用途分类：压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能

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耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

按原理分类：振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

按输出信号为标准分类：模拟信号传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。 膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出（包括直接或间接转换）。开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

按其制造工艺分类：集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底（基板）上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。 厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺（溶胶、凝胶等）生产。完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。 每种工艺技术都有自己的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

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按测量目分类：物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质发生明显变化的特性制成的。化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转化成电学量的敏感元件制成的。生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器。

按其构成分类：基本型传感器：是一种最基本的单个变换装置。组合型传感器：是由不同单个变换装置组合而构成的传感器。应用型传感器：是基本型传感器或组合型传感器与其他机构组合而构成的传感器。

热敏电阻器是敏感元件的一类。热门电阻的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃，低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强。

3.3 模数转换器PFC8591

模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转

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换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 方案一：8位A／D转换器ADC809

ADC0809采用逐次逼近方式，8通路8位A／D转换芯片，采用CMOS工艺，双列直插式封装器件。主要特点：分辨率8位；转换时间100ms；温度范围-40～+85℃；可使用单一的+5V电源；可直接与CPU连接；输出带锁存器；逻辑电平与TTL兼容。

A/D转换器接口：A/D转换器的接口设计在A／D转换器接口硬件设计中，一般需要考虑如下几个问题。① 输入模拟电压的连接A／D的输入模拟电压可分为：单端输入和双端差动输入(差动输入)。单端输入：正向信号，把VIN(-)接地，信号加到VIN(+)端；负向信号，则把VIN(+)接地，信号加到VIN(-)端。差动输入：模拟信号加在VIN(-)端和VIN(+)端之间。 ② 数据输出的方式A／D转换器数据输出有两种方式：具有可控的三态输出门，数据输出线允许与系统数据总线直接相连。不带三态输出门，数据输出线不允许和系统数据总线直接连接，必须通过I／O通道和CPU之间交换数据。③ 片选、启动、读写信号的设置启动转换信号由CPU发出，有电平启动和脉冲启动两种方式。片选、读写信号一般由3-8译码器的通道号以及微处理器的/IOR、/IOW经过适当的逻辑电路来连接。④ 转换结束信号及转换数据的读取CPU可采用3种方式读取转换数据。

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中断方式：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，延迟时间正好等于或略大于完成一次A／D转换所需的时间，延时到，即可读取数据。 方案二：PCF8591

PCF8591是单片、单电源低功耗 8 位 CMOS 数据采集器件，具有 4 个模拟输入、一个输出和一个串行 I2C 总线接口。3 个地址引脚 A0、A1 和 A2 用于编程硬件地址，允许将最多 8 个器件连接至I2C总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向 I2C 总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、8 位模数转换和 8 位数模拟转换。最大转换速率取决于 I2C 总线的最高速率。特性：单电源供电。工作电压：2.5 V ~ 6 V。待机电流低。I2C 总线串行输入/输出。通过 3 个硬件地址引脚编址。采样速率取决于 I2C 总线速度。4个模拟输入可编程为单端或差分输入。自动增量通道选择。模拟电压范围：VSS~VDD。片上跟踪与保持电路。8 位逐次逼近式 A/D 转换。带一个模拟输出的乘法 DAC。

地址引脚编址。采样速率取决于 I2C 总线速度。4个模拟输入可编程为单端或差分输入。自动增量通道选择。模拟电压范围：VSS~VDD。片上跟踪与保持电路。8 位逐次逼近式 A/D 转换。带一个模拟输出的乘法 DAC。

3.4 SJA1000独立CAN控制器

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