内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
用高位地址译码法。考虑到外部芯片存储容量很小，用部分译码法即可。
如图3.1所示，三-八译码器74HC138的使能端和1、2、3引脚分别接的单片机地址总线的高位地址端，选通端Y0接8255A的片选信号CS，Y1接AD558的片选信号CS，Y2接ADC0804的片选信号CS，三个片选信号均为低电平有效。锁存器74HC373用来锁存低位地址，其输出端A0、A1分别与8255A的A0、A1端相连。
图3.1 部分译码法电路图
则可算出编程芯片8255A的PA、PB、PC、COM口地址可以分别为0x80FC、0x80FD、0x80FE、0x80FF。
3.3 铝混合炉控制系统信号采样电路的设计 3.3.1 温度信号采样电路的设计
由于本系统温度为690~710摄氏度，较高，因此宜使用K型热电偶测温。Ｋ型热电偶是工业生产中最常用的温度传感器，具有结构简单、制造容易、使用方便、测温范围宽等特点。然而，K型热电偶的输出需要经过一些转换环节，才能输入基于单片机的嵌入式系统中。中间的转换环节有信号放大和冷端补偿以及线性化和数字化等这几个部分，在实际的应用中，因中间环节比较多，调试起来也比较困难，使得系统的抗干扰能力往往不是很理想。
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MAX6675集成了许多模块，其是有热电偶信号放大电路、冷端补偿电路、A/D转换电路及SPI串口通信的热电偶数字放大转换器，它可以直接和单片机进行接口，大大简化了系统的设计，并且保证了温度测量时的快速性、准确性要需求。 MAX6675将热电偶测温应用时复杂的线性化、 冷端补偿及数字化输出等集中在一个芯片上 解决，简化了温度测量仪中热电偶测温电路 的设计，抗干扰能力强、结构简单、可靠性 高，测量精度能满足要求。因此，在基于微 处理器的单片机嵌入式工业测温系统中，由
图3.2 MAX6675引脚图 MAX6675构成的单片热电偶测温解决方案，
具有良好的实用价值。它不但可将模拟信号转换成12bit 对应的数字量, 而且自带冷端补偿。其温度分辨能力达 0. 25 ℃, 测温范围0℃～1024℃可以满足绝大多数工业应用场合。MAX6675 采用SO - 8 封装,体积小,可靠性好。 MAX6675内部结构见图3.3。
图3.3 MAX6675内部结构示意图
为了正确使用MAX6675 芯片,设计时还必须注意以下几点[6]:
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（1）利用输出数据中的D2 进行断偶检测时, 热电偶的输入负极T- 必须接地, 且应尽可能地靠近 MAX6675 的引脚地(即PIN1) ;
（2）由于冷端温度是由MAX6675 本身检测的, 因此,为了提高测量的精确度,电路板的地线尽可能地大;
（3）由于热电偶信号为微弱信号,因此要尽可能地采取措施防止噪声干扰。可在MAX6675 电源与地线之间接一个0. 1μF 的陶瓷电容。 MAX6675的工作时序：
如图3.4所示，当MAX6675 的CS 引脚从高电平变为低电平时, MAX6675 将停止任何信号的转换并在时钟SCK 的作用下向外输出已转化的数据。相反,当CS 从低电平变回高电平时, MAX6675 将进行新的转换。在 CS 引脚从高电平变为低电平时, 第一个字节D15 将出现在引脚SO。一个完整的数据读过程需要16 个时钟周期,数据的读取通常在SCK的下降沿进行。
MAX6675 的输出数据为16 位,其中D15 始终无用, D14～D3 对应于热电偶模拟输入电压的数字转换量, D2 用于检测热电偶是否断线(D2 为1 表明热电偶断开) , D1 为MAX6675 的标识符, D0 为三态。需要指出的是:在以往的热电偶电路设计中,往往需要专门的断线检测电路, 而MAX6675 已将断线检测电路集成于片内,从而简化了电路设计。
图3.4MAX6675一个读时序图
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图3.5 MAX6675与单片机接口电路
MAX6675与单片机接口：
由于STC89C52RC内部没有SPI接口电路，因此可用通过仿SPI方式实现与max6675通信，硬件电路如图3.5。 3.3.2 氮气压力信号采样电路的设计 （1）传感器部分
氮气压力的测量选用PT500-701高温压力传感器，它采用进口电阻应变计感压芯片，有选进的贴片工艺，具有零点、满量程补偿，温度补偿，集成高精度和高稳定性放大电路。它采用全封焊结构，抗冲击、耐疲劳、可靠性高，隔离式膜片设计、水循环冷却方式介，质温度可达1000度；经常被用于发动机燃气压力测量与控制、炼油炼钢、高温锅炉压力测量与控制以及高温介质压力测量场合，模拟量可输出0～5VDC（三线制），综合精度±1%FS，响应时间≤10mS。24V Dc（12～36VDC）供电，电压输出型负载电阻大于50KΩ。其外观如图3.6
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图3.6 PT500-701高温气压传感器
（2）A/D转换部分
A/D转换芯片采用ADC0804。如图3.7，它是一个8位、单通道、低价格的A/D转换器，因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。主要特点有：模数转换时间大约100us；方便的TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；不需要调零等。其电气特性如下： ? 工作电压：＋5V，即VCC＝＋5V。
? 模拟输入电压范围：0～＋5V，即0≤Vin≤＋5V。
? 分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/256，转换值介于0～255之间。 ? 转换时间：100us（fCK＝640KHz时）。 ? 转换误差：±1LSB。
? 参考电压：2.5V，即Vref＝2.5V。
图3.7 ADC0804引脚图
ADC0804的片内带时钟电路，只要在外部CLKI和CLKR两端接入一个电阻和一个电容就能产生进行A/D 转换时所需要的时钟信号，时钟信号的振荡频率满足关系fCLK=1/1.1RC。它典型的应用参数是：R=10K，C=150PF，fCLK=640KHz.此时转换速度为100uｓ。如果用
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