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1、课题名称:基于单片机温度采集系统的设计学生姓名:系别:电子工程与物理系专业:电子信息工程指导教师:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 44 页1、主题词、关键词:单片机;温度采集;报警2eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeegggg
2、ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjj精选学习资料 - - -
3、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 44 页3、文献查阅指引:jjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy
4、yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy 李时惠 . 计算机多点温度采集系统的设计与实现. 北京:计算技术与自动化,2001,20(1)赵锋,纪建伟,
5、李芳,于玉真.GIC- 型日光温室智能监控系统的研制与应用. 沈阳:沈阳农业大学学报, 2004,35(3)丁文彦,徐江宁. 节能型日光温室控制系统的研制. 沈阳:沈阳农业大学学报,2001,32(2)薛小铃,吴寿强. 数字式温度检测系统的设计. 福建:闽江学院学报,2003.24(2)徐凤霞,赵成安 .AT89C51 单片机温度控制系统 . 齐齐哈尔:齐齐哈尔大学学报:自然科学版 .2004.20 (1)国强,王淑均 . 高精度恒温连续可调型稳控器的设计. 哈尔滨:应用科技,2003,30(4)鲍亚萍 . 对大棚温室控制技术的探讨. 现代化农业, 2000(2)-31-31 聂毅,聂晖 .
6、植物温室单片机控制系统. 微计算机信息, 2002,18(8)苏惠莲,陈强 . 单片机在农作物温室中的应用. 福建电脑, 2003(7)郭文川 . 单片机原理与接口技术 . 西北农林科技大学机电学院.2003.7 卢胜利主编 . 智能仪器设计与实现 . 重庆:重庆大学出版社, 2003:144-150 王新贤主编 . 通用集成电路速查手册 . 济南:山东科学技术出版社,2002 何希才,伊兵,杜煜 . 新型实用电子电路 . 北京:电子工业出版社,1998 杨宝清,宋文贵 . 实用电路手册 . 北京:机械工业出版社,2002.5 于枫,宋占伟,李海富. 电子工程师制图与制版技术protel99S
7、E应用. 北京:科学技术出版社, 2004 赵保经主编 . 中国集成电路大全 . 接口集成电路 . 北京:国防工业出版社, 1986 ATMEL .8-bit Microcontroller with 2Kbytes Flash AT89C2051. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 44 页教研室意见:yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyy
8、yyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyyjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjtruuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 44 页uuuuuuuuu 负责人签名:湖南科技学院本科毕业论文(设计)开题报告书论文(设计)题目uuuuuuuuuuuuu
9、uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu作 者 姓 名孔祥恒所属系、专业、年级物电 系 电子信息工程专业 03 年级指导教师姓名、职称陈爱武硕士uuuuuuuuuuuuuuuuuu 预计字数1 万开题日期1 月 18 日选题的根据: 1)说明本选题的理论、实际意义2)综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解(一)温度作为作物生长一个非常重要的参数,温度的变化影响作物的发芽、幼苗的成长、作物的开花、果实的成熟等等。对于不同的作物,其适宜的生长温度总是在一个范围。超过这个范围,作物或许会活着,但是其生
10、长的规律将发生明显的变化。这对于我们所希望的要求作物能够优质、高产的愿望相距甚远,所以我们必须实时获取作物生长的环境温度。对于,超过作物生长适宜范围的温度能够报警。同时,我们也希望作物的适宜温度范围可以由检测人员根据实际情况加以改变。同时,由于作物分布空间的狭小,各点的温度在同一时间上可能存在差异,所以对于温室必须采取多点采集,以保证能够更准确的获知作物生长的实时温度。(二)自从1976 年 Intel 公司推出第一批单片机以来,80年代单片机技术进入快速发展时期,近年来,随着大规模集成电路的发展,单片机继续朝快速、高性能方向发展,从4 位、 8位单片机发展到16 位、 32 位单片机。单片机
11、主要用于控制,它的应用领域遍及各行各业,大到航天飞机,小至日常生活中的冰箱、彩电,单片机都可以大显其能。主要内容:本设计就是基于单片机89C51 设计的实时温度采集仪。采用ADC0809 最多可以采集8 路温度数据。通过小键盘实现对不同路温度数据的切换显示。同时,也可利用小键盘实现温度最大最小值的设定。对于超过此限的温度数据将产生报警信号。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 44 页研究方法:查阅书籍,摘记重要内容。完成期限和采取的主要措施:完成期限:2007年上学期 1-3 周讨论论文题目2007年上学期 4-5 周收集论
12、文资料2007年上学期第6 周开始写论文2007年上学期第7 周完成初稿2007年上学期第8 周定稿,述写相关表格2007年上学期第9 周论文装订,准备答辩主要措施 :2006 年 1 月到 2006 年 4 月阅读大量相关文章,综合参考资料,提出自己的观点。去资料室和图书馆查资料,上网查资料,分析资料,与同学讨论,向老师请教,不断修改与提高。主要参考资料李时惠 . 计算机多点温度采集系统的设计与实现. 北京:计算技术与自动化,2001,薛小铃,吴寿强. 数字式温度检测系统的设计. 福建:闽江学院学报,2003.24 (2)-53-57. 国强,王淑均 . 高精度恒温连续可调型稳控器的设计.
13、哈尔滨:应用科技, 2003 聂毅,聂晖 . 植物温室单片机控制系统. 微计算机信息, 2002,18(8)-36-37 ,39 苏惠莲,陈强 . 单片机在农作物温室中的应用. 福建电脑, 2003(7)-64-65 郭文川 . 单片机原理与接口技术 . 西北农林科技大学机电学院.2003.7 卢胜利主编 . 智能仪器设计与实现 . 重庆:重庆大学出版社, 2003:144-150 于枫,宋占伟,李海富. 电子工程师制图与制版技术protel99SE应用. 北京:科学技术出版社, 2004 赵保经主编 . 中国集成电路大全 . 接口集成电路 . 北京:国防工业出版社, 1986 ATMEL .
14、8-bit Microcontroller with 2Kbytes Flash AT89C2051. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 44 页指导教师意见:指导教师签名:教研室意见:签 名:年 月日开题报告会纪要时间地点与会人员姓名职务(职称)姓名职务(职称)姓名职务(职称)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 44 页会议记录摘要:会议主持人:记录人:年月日指导小组意见负责人签名:年月日系部意见负责人签名:年月日注:此表由学生本人填写,一式三份,一份
15、留系里存档,指导老师和本人各保存一份湖南科技学院本科毕业论文(设计)评审表论文题目基于单片机的温度采集系统的设计作者姓名孔祥恒所属系、专业、年级物电系 电子信息工程 专业 03 年级指导教师姓名、职称陈爱武 硕士字 数1 万定稿日期2007-5-8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 44 页中文摘要近年来,单片机以其功能强、体积小、使用方便、性能价格比高等优点,在实时控制、自动测试、智能仪表、计算机终端、遥测通讯、家用电器等许多方面得到了广泛的应用。本设计采用单片机89C51 作为控制核心,对多点温度进行采集。通过集成温度
16、传感器AD590 将温度值转换为电量输出。由ADC0809 实现模拟信号的数字化。同时,外接可编程键盘显示器接口芯片7279 通过小键盘实现多点温度值的切换显示;可以利用小键盘设定温度的最大值和最小值,对于超过最大值或低于最小值的温度数据通过扬声器进行报警。关键词(3-5个)单片机;温度采集;报警英文摘要Recently, SCM (Single Chip Micyoco) is widely used in real-time control, automatism testing, computer terminal, remote communication, home applianc
17、es by strong function, small bulk, used convenient and high capability-price ratio. This design adopts SCM89C51 by way of controlling core。 it can gather several different temperature signals. Through the integration temperature sensor A/D590, it converts temperature value to electricity signal。 and
18、 then switches the analog signals for digital signals by ADC809. At the same time, the programmable keyboard/display port chip7279 can display the different temperature value. It also can enactment the maxim and minimum temperature value by the small keyboard. When the gathered temperature value exc
19、eeds the maxim and minimum value, the system will give an alarm through the speaker. 关键词(3-5 个) SCM。 temperature gathering 。 alarm指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 44 页选题质量25% 目的明确符合要求选题符合专业培养目标,体现学科、专业特点和教案计划的基本要求,达到毕业论文(设计)综合训练的目的。10 理论意义或实际价值符合本学科的理
20、论发展,有一定的学术意义;对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究,具有一定的实际价值。10 选题恰当题目规模适当,难易度适中;有一定的科学性。5 能力水平40% 查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料,归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10 综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题;能对查阅的资料进行整理和运用;能对其科学论点进行论证。10 研究方案的设计能力整体思路清晰;研究方案合理可行。5 研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段(如计算机、实验仪器设备等)进行实验、实践并加工处理、总结信息。10 外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专
21、业外文资料、外文摘要和外文参考书目(特殊专业除外)体现一定的外语水平。5 论文质量35% 文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5 写作水平论点鲜明;论据充分;条理清晰;语言流畅。15 写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10 论文篇幅10000字左右。5 实评总分成绩等级指导教师评审意见:指导教师签名:说明:评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级,实评总分90100 分记为优秀, 80 89 分记为良好, 70 79 分记为中等,60 69 分记为及格,60 分以下记为不及格。评阅教师评定成绩精选学习资料 - - - -
22、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 44 页评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25% 目的明确符合要求选题符合专业培养目标,体现学科、专业特点和教案计划的基本要求,达到毕业论文(设计)综合训练的目的。10 理论意义或实际价值符合本学科的理论发展,有一定的学术意义;对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究,具有一定的实际价值。10 选题恰当题目规模适当,难易度适中;有一定的科学性。5 能力水平40% 查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料,归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10 综合运用知识能力能运用所学专
23、业知识阐述问题;能对查阅的资料进行整理和运用;能对其科学论点进行论证。10 研究方案的设计能力整体思路清晰;研究方案合理可行。5 研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段(如计算机、实验仪器设备等)进行实验、实践并加工处理、总结信息。10 外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目(特殊专业除外)体现一定的外语水平。5 论文质量35% 文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5 写作水平论点鲜明;论据充分;条理清晰;语言流畅。15 写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10 论文篇幅100
24、00字左右。5 实评总分成绩等级评阅教师评审意见:评阅教师签名:说明:评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级,实评总分90100 分记为优秀, 80 89 分记为良好, 70 79 分记为中等,60 69 分记为及格,60 分以下记为不及格。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 44 页湖南科技学院本科毕业论文(设计)答辩记录表论文题目作者姓名所属系、专业、年级系专业年级指导教师姓名、职称答辩会纪要时间地点答辩小组成员姓名职务(职称)姓名职务(职称)姓名职务(职称)答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录:会议主
25、持人:记录人:年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 44 页答辩小组意见评语:评定等级:负责人(签名):年月日系学位委员会意见评语:论文(设计)最终评定等级:负责人(签名):系部(公章)年月日校学位委员会意见评语:评定等级:负责人(签名):年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 44 页目 录摘要 IIAbstract .II1 引言 12 绪论 22.1 问题的提出 22.2 设计目的及系统功能23 第二章硬件电路设计33.1 硬件设计思路 3
26、3.2 总体设计框图 33.3 单元电路设计 43.3.1 89C51单片机 43.3.2 温度采集及调理电路43.3.3 键盘及数码管显示电路73.3.3.1 LED 显示器 73.3.3.2 7279可编程键盘显示器接口芯片74 第三章软件设计 84.1 程序流程图设计 94.2 程序设计 144.2.1 A/D 转换 144.2.2 键盘及数码管显示144.3 调试与测试 185 结论 196 参考文献 1附录:程序清单 2基于单片机的温度采集系统的设计电子信息工程专业2003 级 孔祥恒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14
27、页,共 44 页摘要近年来,单片机以其功能强、体积小、使用方便、性能价格比高等优点,在实时控制、自动测试、智能仪表、计算机终端、遥测通讯、家用电器等许多方面得到了广泛的应用。本设计采用单片机89C51 作为控制核心,对多点温度进行采集。通过集成温度传感器 AD590 将温度值转换为电量输出。由ADC0809 实现模拟信号的数字化。同时,外接可编程键盘显示器接口芯片7279 通过小键盘实现多点温度值的切换显示;可以利用小键盘设定温度的最大值和最小值,对于超过最大值或低于最小值的温度数据通过扬声器进行报警。关键词 :单片机;温度采集;报警The Design of TemperatureGathe
28、ring System Based on Single Chip Micyoco Electronics and Information Engineering Grad 2003 KongXiangheng AbstractRecently, SCM (Single Chip Micyoco) is widely used in real-time control, automatism testing, computer terminal, remote communication, home appliances by strong function, small bulk, used
29、convenient and high capability-price ratio. This design adopts SCM89C51 by way of controlling core。 it can gather several different temperature signals. Through the integration temperature sensor A/D590, it converts temperature value to electricity signal 。 and then switches the analog signals for d
30、igital signals by ADC809. At the same time, the programmable keyboard/display port chip7279 can display the different temperature value. It also can enactment the maxim and minimum temperature value by the small keyboard. When the gathered temperature value exceeds the maxim and minimum value, the s
31、ystem will give an alarm through the speaker. Key words: SCM。 temperature gathering 。 alarm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 44 页1 引言自从 1976 年 Intel 公司推出第一批单片机以来,80 年代单片机技术进入快速发展时期,近年来,随着大规模集成电路的发展,单片机继续朝快速、高性能方向发展,从4 位、8位单片机发展到16 位、32 位单片机。单片机主要用于控制,它的应用领域遍及各行各业,大到航天飞机,小至日常生活中的
32、冰箱、彩电,单片机都可以大显其能。单片机在国内的三大领域中应用得十分广泛:第一是家用电器业,例如全自动洗衣机、智能玩具;第二是通讯业,包括电话、手机和BP 机等等;第三是仪器仪表和计算机外设制造,例如软盘、硬盘、收银机、电表。除了上述传统领域外,汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多能灵活的组装成各种智能控制装置,由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。单片机将微处理器、存储器、定时/计数器、 I/O 接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路,本身即是一个小型化的微机系统。单片机技术与传感与测量技术、信号与
33、系统分析技术、电路设计技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合,使得单片机的应用非常广泛。同时,单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制,使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低,制造、安装、调试及维修方便。温度作为作物生长一个非常重要的参数,温度的变化影响作物的发芽、幼苗的成长、作物的开花、果实的成熟等等。对于不同的作物,其适宜的生长温度总是在一个范围。超过这个范围,作物或许会活
34、着,但是其生长的规律将发生明显的变化。这对于我们所希望的要求作物能够优质、高产的愿望相距甚远,所以我们必须实时获取作物生长的环境温度。对于,超过作物生长适宜范围的温度能够报警。同时,我们也希望作物的适宜温度范围可以由检测人员根据实际情况加以改变。同时,由于作物分布空间的狭小,各点的温度在同一时间上可能存在差异,所以对于温室必须采取多点采集,以保证能够更准确的获知作物生长的实时温度。本设计就是基于单片机89C51 设计的实时温度采集仪。采用ADC0809 最多可以采集8 路温度数据。通过小键盘实现对不同路温度数据的切换显示。同精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
35、 - - - - -第 16 页,共 44 页时,也可利用小键盘实现温度最大最小值的设定。对于超过此限的温度数据将产生报警信号。2 绪论2.1 问题的提出我国农业正处于从传统农业向优质、高效、高产为目的的现代化农业转化的新阶段。农业环境综合控制作为农作物速生、优质、高产的手段是农业现代化的重要标志。农业设施的自动检测与控制是我国科研急待发展的工程。温度是植物生长的重要环境条件,影响植物生命周期的各个发育阶段,从种子萌发、幼苗的生长、生殖直至成熟和休眠,包括了每一个酶反应、每一个代谢过程。它也影响植物细胞结构的完整性,特别是影响膜的结构和性质,直接关系到植物的生存。植物能生长的温度比能生存的温度
36、范围要小得多,在某些温度条件下,植物也许能活着,但不一定能生长,故温室中对于温度的检测很重要。此外,温室内的作物茂密形成群体时,温室的空间分布变得复杂。室内平均温度显然不同于作物冠层下的气温,而冠层内气温的分布也不会是均匀的。事实上温度的空间分布受室外气候因子、室内调控方式、植物群体的综合影响,以至于室内空气温度在水平方向和垂直方向上往往都不相同。为此,本文设计了一个能多路采集、显示的温度采集系统,对于超出作物适宜生长范围的温度发出警报。2.2 设计目的及系统功能本设计的目的是以单片机为核心设计出一个8 路温度采集系统。通过本课题设计,综合运用单片机及接口技术、微机原理、微电子技术,锻炼动手操
37、作能力,综合运用能力,学习论文的写作方法和步骤。设计的温度采集系统有以下功能:1. 测温范围: 0502 测温分辨力: 0.23. 测温准确度: 0.5精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 44 页4. 测温点数:可以扩展到8 点5. 温度显示:采用 4 个 7 段数码管6. 温限可进行灵活设定7. 超限报警3 第二章 硬件电路设计3.1 硬件设计思路本设计用温度传感器将被测温度转换为电量,经过放大滤波电路处理后,由模数转换器将模拟量转换为数字量,再与单片机相连,通过可编程键盘显示接口芯片实现温度限值的设定。最后通过小键盘控
38、制数码管显示所需要的某路温度值。3.2 总体设计框图总体设计框图如图1所示。说明如下:1.被测量经过温度传感器转换为电量,再放大后送给A/D 转换器。2.电量经过 A/D 转换为二进制数值,送给89C51 单片机, 89C51 单片机根据设计目的完成相应的软件处理。3.处理完毕后,送键盘显示处理芯片,然后再由数码管显示。4.如果温度超过所设温度限值,转报警处理程序。5.由小键盘控制所需显示路数的温度。图1 总体设计框图键盘显示电路89C51 A/D 转换A/D 转换温度采集及信号调理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 44
39、 页3.3 单元电路设计3.3.1 89C51单片机89C51 为字长 8 位的单片微型计算机,由中央处理器、内部RAM 、内部ROM、两个 16 位的定时计数器、四个8 位的 I/O 口(P0、P1、P2、P3)、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。它具有速度快、功能强、功耗底、抗干扰性好、价格低廉等特点。它是标准的40 引脚双列直插封装(DIP)形式。3.3.2 温度采集及调理电路常用的温度传感器有:热电偶、热敏电阻、集成电路温度传感器及铂电阻。温度传感器的选择(1)传感器的比较:热电偶灵敏度较低,但能在很宽广的范围内使用。热敏电阻的工作温度范围较窄,但灵敏度高有利于检测微小温差
40、,其输出特点是非线性,检测时需要线性化装置。廉价的集成电路温度传感器性能离散度很大,用于高精度测量时必须进行校准。测温铂电阻温度系数的离散度很小,精确度高灵敏度也较好,但价格昂贵。集成电路温度传感器和热敏电阻、热电偶相比,最大特点是输出线性好,测温精度较高。感温部分、传感器驱动电路、信号处理电路均集成化并封装在一个小型管壳内,使用方便。AD590 是一种两端集成电路温度传感器,由于具有高阻抗的电流输出,使它在长距离传输过程中对压降不敏感,作为电流输出型的温度传感器,具有很强的抗外界干扰能力,且价格适中。其输出电流和绝对温度成正比。基于以上优点,本设计采用AD590 作为温度传感器。(2)AD5
41、90 的特点仅需+4V 到+30V 的直流工作电压,不需要传送器、滤波器和线性化电路。一致性非常好,当温度为298.2K(+25)时, AD590 均输出稳恒电流298.2A,随温度升高或降低以1A/1.0K 增减输出电流,因而AD590 很容易互换。是电流输出而不是电压输出,具有良好的干扰抑制比,只需很小的功率(1.5mW)。电源电压漂移和波纹不敏感。电源电压+5V 变到+10V 仅引起 1A 最大电流变化。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 44 页电气上耐用,可承受正向44V 和反向 20V 的电压而不损坏,不必担心
42、管脚接错。测量电路设计AD590 将温度转换成相应的电流后,需要有电流电压转换电路(如图2),其中电容 C 起滤波作用。该电路中,考虑到测温范围是0 度到 50 度,而ADC0809 输出电压范围为05V,故电阻 R2 取 3.3K,R3 取 15K,其中 R2 是可变电阻,精度高于R3。R4 取 100K,R5 取 50K,R4 是可变电阻,精度高于R5,电阻 R6 取 33K。运放是温度电压变换电路,为测试方便,设计时将0 度时的输出电压定为0V,每升高 100mV,与电压之间的关系为:U=K(T-T0)V1 式中: K 为比例系数, K=0.98V/,T 为环境温度,单位为,T0 为测温
43、下限 03261574U1LM7413261574U2LM7413261574U3LM741R19KR210KR310KR410KR510KR620KR71KR820KRp12KRp250KRp350K12AD59012J3GNDGNDGNDGNDVCC+12V+12V+12V-12V-12V-12V-12V图 2 温度采集及调理电路当 T=+50和 T=0时,变换电路输出电压上限为Umax=5V,电压下限Umin=0V 时,实现的办法是:首先调整R2,使得 I1=273.2A,当温度为 0时,通过 AD590 的电流 I2=273.2A,此时 I3=0A,R4,R5 上无压降,即输出电压为0
44、V;当环境温度为50时,流过AD590 的电流为323.2A,此时I3=I2-I1=50 A,调整R4,使 R4+R5=98K,有( R4+R5)I3=4.9V。同样,可以计算出其余各温度所对应的输出电压。系统对放大电流要求低失调、低漂移、高精度,可选用高精度集成运放。OP07 为低失调电压、低失调电流和低漂移的超低失调运算放大器,其增益和共模抑制比高,噪声小,是一种通用性强的运算放大器。本设计采用它作为运放。OP07电源电压范围为 318V。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 44 页模数转换电路A/D 转换用于实现模拟
45、量到数字量的转换。按转换原理可分为四种,即:计数式 A/D 转换器、双积分式A/D 转换器、逐次逼近式A/D 转换器和并行式A/D 转换器。目前使用较多的为后三种。双积分式A/D 转换器具有高精度、抗干扰性好、价格低廉等特点,但速度较慢,经常应用于对速度要求不高的仪表中;逐次逼近式A/D 转换器在精度、速度和价格上都适中,是目前最常用的A/D 转换器;并行式A/D 转换器是一种用编码技术实现的高速A/D 转换器其速度最快,价格也最高,使用于要求较高的场合。综上,本设计选用逐次逼近式8位 A/D 转换芯片 ADC0809。ADC0809 的主要技术特性和指标:分辨率: 8位。转换时间:取决于芯片
46、时钟频率。单一电源: +5V。模拟输入电压范围:单极性05V,双极性 +5V 或+10V。具有可控三态输出锁存器。启动转换控制脉冲式(正脉冲),上升沿使内部所有寄存器清“0”,下降沿使 A/D 转换器开始。ADC0809 其片内有8 路模拟开关,可输入八个模拟量,单极性,量程为05V,典型的转换度为100S。片内具有三态输出缓冲器,可直接与CPU 总线接口。设计中只使用了IN0 一路模拟通道,可扩展到8 路。电路连接主要涉及两个问题。一是八路模拟通道信号选择,二是A/D 转换完成后转换数据的传送。解决方案如下:1.八路模拟通道选择: ADC0809 有 A、B、C 三根地址线,分别接地址锁存器
47、的低三位地址,只要把三位地址写入ADC0809 中的地址锁存器,就实现了模拟通道选择。对于系统来说,地址锁存器是一个输入口,为了把三位地址写入,还要提供口地址。2.转换数据的传送: A/D 转换后得到的是数字量的数据,这些数据应传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D 转换的完成,因为只有确认数据转换完成后,才能进行传送。解决此问题的方式有三种;定时传送R1 2C80.1 uD21N47 2 8Rp 3IN-02 6msb 2-12 12-22 0IN-12 72-31 92-41 8IN-22 82-582-61 5IN-312-71 4lsb 2-81 7IN-42EOC7
48、IN-53ADD-A2 5IN-64ADD-B2 4ADD-C2 3IN-75ALE2 2ref(-)1 6ENABLE9ST ART6ref(+)1 2CLOCK1 0ADC080 9123456789模 拟电 压输入123A456B+12VALEP0_ 0P0_ 1P0_ 2P0_ 3P0_ 4P0_ 5P0_ 6P0_ 7P2_ 0P2_ 1P2_ 2P2_ 3P2_ 4P2_ 5P2_ 6精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 44 页方式、查询方式、中断方式。设计中采用的是查询方式:ADC0809 由 EOC 端发出
49、表明转换完成的信号,软件测试EOC 的状态,即可确知转换是否完成,并接着进行数据传送。(如图3):图3 89C51 和 ADC0809 的连接3.3.3 键盘及数码管显示电路3.3.3.1 LED 显示器显示器中的发光二极管共有两种接法:共阴极接法和共阳极接法。一般发红光的 LED 每段流过 5mA 的平均电流,就可以有比较满意的亮度,7mA 电流会更亮些, 10mA 以上就不会更亮多少,但长期运行于10mA 以上会缩短其寿命。小尺寸的LED 显示器每段只有一个发光二极管,其正向压降约为1.5V,一般不大于2V。在选择LED 借口器件时需考虑器件的驱动能力和显示数据的设置方式。对一般仪器仪表中
50、使用的LED 显示器而言,其驱动电流往往为515mA,因此选用普通的TTL 器件即可满足要求。对稍大电流的LED 驱动,选择 7407或 75452等器件作为后续的驱动器件。显示器有静态显示和动态显示两种方式。所谓静态显示就是显示字符的各段连续通过电流,使所有的字段连续发光。所谓动态显示就是所需显示字段断续通以电流,因而其发光是不连续的。在需要多个字符同时显示时,可以轮流给每一个字符通以电流,逐次把所需显示的字符显示出来。在每点亮一个字符后,必须持续通电一段时间,使之发光稳定,然后再点亮另一个字符,如此依次扫描所有的字符。由于扫描显示速度较快,每秒可重复多次(为了不产生闪烁,可每秒扫描50 次