64点温度监测与控制系统的设计

2026/1/19 8:18:08

CD4051作为8选1功能时,若A、B、C均为逻辑“0”(INH=0),则地址码00013经译码后使输出端OUT/IN和通道0接通。其它情况下,输出端OUT/IN输出端OUT/IN和各通道的接通关系如下

输入状态 接通 输入状态 接通 INH C B A INH C B A 通道 通道 0 0 0 0 0 0 1 0 1 5 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 2 3 4 0 0 1 1 1 x 1 1 x 0 1 x 6 7 均不显示 表 3-2 3.2 信号分析与处理

3.2.1 A/D转换

一.A/D转换器的特点

为了把温度、湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送CPU处理,本系统选用了双积分A/D转换器MC14433,它精度高,分辨率达1/1999。由于MC14433只有一路输入,而本系统检测的多路温度与湿度信号输入,故选用多路选择电子开关,可输入多路模拟量。

MC14433 A/D 转换器

由于双积分方法二次积分时间比较长,所以A/D转换速度慢,但精度可以做得比较高;对周期信号变化的干扰信号积分为零,抗干扰性能也比较好。

目前,国内外双积分A/D转换器集成电路芯片很多,大部分是用于数字测量仪器上。常用的有3.5位双积分A/D装换器MC14433和4.5位双积分A/D转换器ICL7135 二.MC14433A/D转换器件简介

MC14433是三位半双积分型的A/D转换器,具有精度高,抗干扰性能好的优点,其缺点是转换速率低,约1—10次/秒。在不要求高速转换的场合,例如,在低速数据采集系统中,被广泛采用。MC14433A/D转换器与国内产品5G14433完全相同,可以互换。MC14433A/D转换器的被转换电压量程为199.9mV或1.999V。转换完的数据以BCD码的形式分四次送出(最高位输出内容特殊,详见表3-3)。

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Q0~Q3 DS1~DS4 多路选择开关锁存器个位十位百位千位极性判别溢出/OR过量程控制电路 时钟CMOS线性电路VR基准电压VAG模拟地VX被测电压DUEOCR1/C1R1C1C02C01实时显示转换周期

图3-9 MC14433A/D转换器的内部逻辑框图

MC14433引脚图

MC14433 的框图(图3-10)和引脚(图3-11)功能说明 各引脚的功能如下: 电源及共地端

VDD: 主工作电源+5V。

VEE: 模拟部分的负电源端,接-5V。 VAG: 模拟地端。 VSS: 数字地端。

VR: 基准电压。 外界电阻及电容端

RI: 积分电阻输入端,VX=2V时,R1=470?;VX=200Mv时,R1=27K?。 C1: 积分电容输入端。C1 一般为0.1μF。 C01、C02: 外界补偿电容端,电容取值约0.1μF。 R1/C1: R1 与C1的公共端。

CLKI、CLKO : 外界振荡器时钟调节电阻Rc,Rc一般取 470 K?左右。 转换启动/结束信号端

EOC:转换结束信号输出端,正脉冲有效。

DU: 启动新的转换,若DU与EOC相连,每当A/D转换结束后,自动启动新的转换。过量程信号输出端

图3-10 MC14433芯片

/OR:当|Vx|?VR,过量程/OR 输出低电平。 位选通控制线

DS4----DS1: 选择个、十、百、千位,正脉冲有效。

DS1 对应千位,DS4 对应个位。每个选通脉冲宽度为18个时钟周期,两个相应脉冲之间间隔为2个时钟周期。

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1/2CLK周期16400个时钟脉冲周期EOC~~(最高位)1/2位2个时钟脉冲周期18个时钟脉冲周期DS1~~DS2~DS3最低位DS4 图3-11 MC14433选通脉冲时序图 BCD码输出线

Q0---Q3: BCD码输出线。其中Q0为最低位,Q3 为最高位。当DS2、DS3和DS4选通期间,输出三位完整的BCD码数,但在DS1选通期间,输出端Q0-------Q3 除了表示个位的0或1外,还表示了转化值的正负极性和欠量程还是过量程其含意见表3-3

表示结果Q3Q2Q1Q0千位数为01×0×千位数为1×00×结果为正1××0×结果为负0×0××输入过量程10输入欠××11

表3-3、DS1选通时Q3~Q0表示的结果

由表可知 Q3 表示1/2位,Q3=“0”对应1,反之对应0。 Q2 表示极性,Q2=“1”为正极性,反之为负极性。

Q0=“1”表示超量程:当Q3=“0”时,表示过量程;当Q3=“1”时,表示欠量程

一. MC14433与MSP430单片机的接口设计

由于MC14433的A/D转换结果是动态分时输出的BCD码,Q0~Q3HE DS1~DS4都不是总线式的。因此,MSP430单片机只能通过并行I/O接口或扩展I/O接口与其相连。下面是MC14433与MSP430单片机P1口直接相连的硬件接口,接口电路如图3-13所示

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图3-11 MC14433与MSP430单片机P1口直接相连的硬件接口

3. 3 显示与报警的设计

3. 3. 1 显示电路

在单片机应用系统设计中,一般都是把键盘和显示器放在一起考虑。本设计是利用MSP430的串行口实现键盘/显示器接口。

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