单片机在红外测温上的开发应用

3.3.4　单片机主要数据处理内容

由基本测温原理可知，单片机系统主要数据处理内容有线性化处理、辐射率修正和环温补偿。这些通过列温度值表和ε修正值表，然后，由查表程序查得实际温度，送显示器显示。

3.4　D/A转换器

D/A转换器使用DACO832芯片，它与微处理器完全兼容，分辨率为8位。通过两级LM324运算放大器转换成0.8～4V电压，再经V-I变换电路得到4～20mA标准电流输出。

3.5　输入 输出接口电路

接口电路包括LCD显示器、键盘、串行通讯、打印机。四位液晶显示器LCD(ED-S805型)用来显示0～500℃温度值，显示分辨率0.1℃。4个显示驱动器选择4544，具有自行消隐无效零的特殊功能。

键盘设16个键：辐射率补偿键ε，距离选择键L，打印键PRT，执行键MON，数字键0～9，小数点键。4×4键盘为非编码式的，80C31的P1口作为与4×4键盘的并行接口，当80C31对键盘采用定时扫描方式时，T0每隔10ms产生一次中断，CPU响应T0的溢出中断请求，对键盘进行扫描。

80C31片内含有一个全双工串行口，为TTL电平，而微机是RS-232C标准接口，经电平转换后，80C31可将测温数据发送给微机，微机将这些数据形象地显示于CRT或打印成各种报表。

4　软件设计

单片机检测系统的软件设计全部使用汇编语言编程(个别辅助计算用BASIC语言，但不涉及编程部分)，以提高系统的快速性和实时性。软件采用模块化设计方法，有利于修改和调式。程序主要分4部分：①主程序；②中断服务程序；③监控程序；④处理程序。

4.1　主程序设计

主程序是软件设计的核心部分，能完成测温的主要处理内容。主程序设计流程图如图3所示。

图3　主程序设计流程图

主程序一开始对系统进行初始化，包括对80C31和80C55初始化以及设置 4051通道，以便自动选择放大倍数。开中断后，由于采样为高级中断，所以先判一次A/D转换结束否，未结束，继续转换；结束，进行码制转换和数字滤波，然后进行测温的主要数据处理，即线性化处理，辐射率修正和环温补偿，所得温度数字量一方面送D/A转换，另一方面送串行通讯，最后判一下是否工作在监控状态下，再将温度值送显示或转键处理程序。

4.2　中断服务程序

中断服务程序为采样程序和键输入程序。INT0中断时，转入采样中断服务程序，执行把模拟电压量转换为数字量，送单片机计算，T0溢出中断时，转入键输入中断服务程序，使CPU对键的一次闭合仅作一次处理。INT0为高级中断，T0溢出中断为低级中断。

4.3　监控程序

监控程序指键处理子程序和显示子程序。键处理子程序是对键入的16个键作相应处理；显示子程序使四位液晶显示器显示指定内容，如显示温度测量值、ε字型等。

4.4　处理程序

处理程序是软件设计的主要部分，能完成测温的主要任务，包括数字滤波、线性化处理、辐射率修正值查取、环温检测、辐射率修正、环温补偿、码制转换、D/A转换和串行通讯。

软件设计的突出特点是较好地解决了过去用模拟电路实现的线性化处理、辐射率修正和环温补偿问题。运用这些硬件软件化手段，不但显著降低了成本，提高了精度，而且有效地解决了辐射测温中必须解决的重要技术问题，效果颇佳。

5　结束语

本测温仪单片机检测系统，以MCS-51系列中性能优越的CHMOS单片机为主设计。硬件电路结构简单，功能较强；软件设计灵活，速度快，实用性强。在抗干扰方面，采取了许多措施，包括防振、滤波、屏蔽、合理布线等硬件措施，以及双积分A/D转换、数字滤波等软件措施。经仿真调试证明，系统的硬、软件设计合理，功能完备，运行稳定、可靠。

6　参考文献
　[1]周书铨.红外辐射测量基础.上海：上海交通大学出版社，1991：1～12
　[2]何立民.单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1990
　[3]陈粤初等编著.单片机应用系统设计与实践.北京航空航天大学出版社，1991：206～216