基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度測(cè)控的設(shè)計(jì)

王亞

摘 要：溫度測(cè)控在工業(yè)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，使用集成溫度傳感器AD-590采集溫度信息，然后將這一模擬信號(hào)送ADC0804，把ADC0804作為單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器，單片機(jī)啟動(dòng)ADC0804工作進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后把ADC0804中的數(shù)據(jù)讀取出來送到P2口所接的數(shù)碼管上顯示。由于單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低、抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)。因此，在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中往往采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)溫度控制。該文從硬件和軟件兩方面介紹了MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)硬件原理圖和程序設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)地描述。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 溫度測(cè)控 ADC0804 AD590

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（c）-0073-04

在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，溫度檢測(cè)是十分重要的，隨著傳感器技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)控的技術(shù)，日益得到廣泛應(yīng)用。該文設(shè)計(jì)的溫度測(cè)控電路由單片機(jī)AT89S51，溫度傳感器AD590，ADC0804轉(zhuǎn)換電路，數(shù)碼管顯示裝置等構(gòu)成。以單片機(jī)AT89S51為核心，溫度傳感器AD590的作用是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)，電路中有運(yùn)算放大器組成的比較器來使傳感器產(chǎn)生的信號(hào)與設(shè)定的信號(hào)相比較，由比較器輸出電平來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)處理從而實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)控。

1 AD590介紹

AD590是美國(guó)Aanlog Devices公司所研發(fā)的一款溫度傳感器，它能將溫度轉(zhuǎn)化為電流。具有體積小，使用方便等特點(diǎn)。有效溫度感測(cè)范圍從-55 °C～150 °C，電源電壓在4～30 V范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器。其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。

1.1 基本使用方法

它的輸出電流是以絕對(duì)溫度零度（-273 ℃）為基準(zhǔn)，每增加1 ℃，輸出電流會(huì)增加1μA，因此在室溫20 ℃時(shí)，其輸出電流Iout=（273+20）=293μA。Vo的值為Io乘上10 K，以室溫20 ℃而言，輸出電壓值為10 K×293μA=2.93 V。測(cè)量Vo時(shí)，不可分出任何電流，否則測(cè)量值會(huì)不準(zhǔn)，AD590常規(guī)接法見圖1。

1.2 AD590的外觀、底視圖與圖形符號(hào)

AD590的外觀、底視圖與圖形符號(hào)見圖2所示。

2 ADC0804介紹

2.1 ADC0804基本使用方法

ADC0804是一個(gè)8位、單通道、低價(jià)格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點(diǎn)是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約100 us；方便的TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)（0～5 V）輸入信號(hào)電壓范圍是0～5 V；不需要調(diào)零等等。

2.2 ADC0804各引腳名稱及作用

ADC0804各引腳圖見圖3。

引腳1：片選信號(hào)。低電平有效。

引腳2：外部讀數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)低電平時(shí)ADC0804把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)送到DB口。

引腳3：外部寫數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)的上升沿可以啟動(dòng)ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換過程。

引腳4：時(shí)鐘輸入引腳。ADC0804使用RC振蕩器作為A/D時(shí)鐘，是振蕩器的輸入端。

引腳5：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，低電平表示此次轉(zhuǎn)換已完成。

引腳6：輸入信號(hào)電壓的正極。

引腳7：輸入信號(hào)電壓的負(fù)極?？梢赃B接到電源地。

引腳8：模擬電源地線。

引腳9：參考電源輸入端。參考電源取輸入信號(hào)電壓（最大值）的1/2。例如輸入信號(hào)電壓是0～5 V時(shí)，參考電源取2.5 V；輸入信號(hào)電壓是0～4 V時(shí)，參考電源取2.0 V。

引腳10：數(shù)字電源地線。

引腳11～引腳18：數(shù)字信號(hào)輸出端口，連接單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線。

引腳19：時(shí)鐘輸入端。

引腳20：接5 V電源。

3 溫度測(cè)控設(shè)計(jì)過程

3.1 實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量原理分析

通過溫度傳感器AD590所接電路測(cè)出實(shí)際溫度值，然后將這一模擬信號(hào)送ADC0804的輸入引腳Vin（+）（引腳6），把ADC0804作為單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器，當(dāng)單片機(jī)通過WR引腳送出一個(gè)低電平信號(hào)時(shí)，就可以啟動(dòng)ADC0804工作，單片機(jī)接收到int0引腳送來的完成轉(zhuǎn)換低電平信號(hào)以后，就可以把ADC0804中的數(shù)據(jù)讀取出來送到P2口所接的數(shù)碼管上顯示。

3.2 電路設(shè)計(jì)

ADC0804數(shù)字信號(hào)輸出口DB7～DB0（引腳11～引腳18）可接單片機(jī)P0口，ADC0804的RD和WR引腳分別接到單片機(jī)的RD和WR引腳，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在P2口所接的數(shù)碼管上顯示，單片機(jī)控制數(shù)碼管的掃描信號(hào)從P1口的高四位輸出，單片機(jī)控制溫度原理圖如圖4所示。

3.3 程序設(shè)計(jì)

#include

char code a[10]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，

0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90 }；

sbit int0=P3^2；

unsigned char xdata temp； // 聲明變量

unsigned char temp1； // 聲明變量

unsigned char disp[4]={0，0，0，0}；// 數(shù)碼管初值顯示全為零

void dataproc（unsigned char data_in） //聲明處理函數(shù)

{ int results； // 聲明變量

results= data_in； // 讀取ADC0804轉(zhuǎn)換結(jié)果

disp[0]=results%10； // 取得個(gè)位數(shù)

disp[1]=（results/10）%10； // 取得十位數(shù)

disp[2]=（results/100）%10； // 取得百位數(shù)

disp[3]=results/1000； // 取得千位數(shù)

}

void display（void） //數(shù)碼管顯示

{ char i，scan； // 聲明變量

char times=30； // 掃描30次

for（i=0；i<30；i++） // for循環(huán)開始

{ scan=0x10； // 初始掃描信號(hào)

for（i=0；i<4；i++） // for循環(huán)開始

{ P2=0xff； // 關(guān)閉數(shù)碼管

P1=～scan； // 輸出掃描信號(hào)

P2=a[disp[i]]； // 轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸出到P2

delay（4）； // 延時(shí)4ms

scan<<=1； // 下一個(gè)掃描信號(hào)

}

}

}

void delay（char x） //延時(shí)

{ int i，j；

for（i=0；i

for（j=0；j<120；j++）；

}

main（ ）

{ while（1）

{ display（ ）； // 顯示

Temp1=temp； /*讀取外部存儲(chǔ)器，讓ADC0804的引腳RD=0、int0=1*/

temp=0xff；

while（int0= =1）； // 等待中斷

Temp1=temp； // 讀取外部記憶體

dataproc（temp1）；

}

}

4 結(jié)語

AD590傳感器為溫度采集器件，AD590通過串接一個(gè)10 K的電阻，即可產(chǎn)生10K×（273+T℃）的電壓，這個(gè)電壓再通過運(yùn)算放大器，（運(yùn)算放大器在此作為緩沖器，以避免負(fù)載效應(yīng)）送給A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804，將此電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)先把這個(gè)數(shù)字信號(hào)從A/D轉(zhuǎn)換器中取出來，然后再把這一信號(hào)進(jìn)行處理，最后把溫度數(shù)值通過四位數(shù)碼管顯示。通過實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)境溫度，在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中具有一定的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

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