簡易數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作.doc

簡易數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作摘要：單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y量和控制的一個量。本文作者采用AT89C51單片機(jī)和溫度傳感器AD590從硬件和軟件兩方面介紹了一款簡易數(shù)字溫度計的設(shè)計過程，并對硬件原理圖和程序流程圖作了簡潔的描述。關(guān)鍵詞：單片機(jī)AT89C51；溫度傳感器AD590；數(shù)字溫度計；模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)碼顯示1.前言隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度傳感器AD590具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉等日常生活中溫度的測量和控制。傳統(tǒng)的溫度計有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不高、誤差大等缺點，本文作者利用集成溫度傳感器AD590設(shè)計并制作了一款基于AT89C51的4位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計，其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實現(xiàn)。2.系統(tǒng)功能原理及硬件組成該數(shù)字溫度計利用AD590集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號，然后送到單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行處理變換，最后將溫度值顯示在D4、D3、D2、D1共位七段碼LED顯示器上。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，加上AD590測溫電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、4位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時鐘電路等組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)組成框圖2.1AT89C51單片機(jī)Atmel公司的生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，內(nèi)部除CPU外，還包括128字節(jié)RAM，4個8位并行I/O口，5個中斷優(yōu)先級，2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計需要。單片機(jī)P0口作為ADC0804轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸入端，P2.0接ADC0804的INTR端檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。P1.0P1.3的輸出信號接到譯碼器7447上作為數(shù)碼管的顯示，P1.4P1.7則作為個數(shù)碼管的位選信號控制。P3口有特殊的功能，P3.6用于控制ADC0804的啟動，P3.7用于控制讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。2.2AD590溫度傳感器AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。AD590測溫范圍為55150，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中的溫度范圍。AD590電源電壓可在4V6V范圍變化，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。AD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1A。AD590溫度與電流的關(guān)系如下表所示：攝氏溫度AD590電流經(jīng)10K電壓0273.2A2.732V10283.2A2.832V20293.2A2.932V30303.2A3.032V40313.2A3.132V50323.2A3.232V60333.2A3.332V100373.2A3.732V為了提高精度，擴(kuò)大測量范圍，在A/D轉(zhuǎn)換前還要將信號加以放大并進(jìn)行零點遷移，因而一個高穩(wěn)定性的、高精度的放大電路是必須的。當(dāng)溫度變化時，AD590會產(chǎn)生電流變化，當(dāng)AD590的電流通過一個10k的電阻時，這個電阻上的壓降為10mV，即轉(zhuǎn)換成10mVK，為了使此10k電阻精確，可用一個9k的電阻與一個2k的電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的10k。運算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗，由運放A2減去2.732做零位調(diào)整（即把絕對溫度轉(zhuǎn)成攝氏溫度），最后由運放A3反相并放大倍輸送給A/D轉(zhuǎn)換器。具體硬件連接圖如圖2所示。圖2AD590溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2.3ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD590測溫電路輸出的電壓信號為模擬信號，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。為此我們通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804將輸入的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，經(jīng)AT89C51單片機(jī)處理后輸出到P1以控制溫度顯示電路。ADC0804是用CMOS集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率8位，轉(zhuǎn)換時間100s，輸入電壓范圍為05V