单片机智能电子温度计设计电路图+原理图+源代码课程设计Word下载.docx
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二、总系统设计方案10
2.1总系统方案设计描述102.2系统电路原理图10
2.2.1电源电路模块10
2.2.2温度检测、放大模块112.2.3A/D转换模块12
2.2.4温度设制、显示及报警电路模块15
2.2.5时间设制、显示模块16三、系统软件设计17
3.1系统程序流程图17
3.2时间设置流程18
四、系统测试21
4.1硬件测试21
4.1.1单元模块的测试214.1.2系统整体测试21
4.2软件测试21
4.3硬件与软件的联机测试21五、测试数据及实验结果235.1测试数据23
5.2测试结果分析23
六、总结和体会24
七、参考文献25
附录126
附录2(程序)1068
单片机智能电子温度计设计(电路图+原理图+源代码)
智能体温计的设计
摘要:
本智能体温计采用AT89S51作为核心器件实现对系统的自动控制,采用双
单片机串行处理结构。
外界温度经AD590集成温度传感器采集,温度变化转换为
线性电压信号,再经由OP07构成高精度低温漂的放大电路处理后,作为ADC0809的模拟输入信号,由ADC0809完成A/D转换,得到8位的数字信号送入单片机1(AT89S51)。
单片机1将采集到温度值在LED数码管上显示出来。
单片(2AT89S51)设置和调节系统时间。
此外温度预制,报警电路模块功能也由单片机1完成。
通过系统的设计与实现说明本设计方案切实可以,能够完成题目所要求的基本功能
部分,并留有相应的接口,为完成扩展功能打下基础。
关键字:
单片机AD590ADC0809
一、主要模块的方案论证与比较
1.1温度传感器的选择
方案一:
采用热敏电阻。
热敏电阻价格便宜,对温度灵敏,原理简单,但线性度
不好,如不进行线性补偿,对于本设计归一化输出的要求,难于达到设计精度;
如要对非线性进行补偿,则电路结构复杂,难于调整。
故不采用。
方案二:
采用热电偶。
热电偶在测温范围内热电性质稳定,不随时间变化而变化,
电阻温度系数小,导电率高,比热小,但热电偶一般体积较大,使用不方便,价
格相对较高。
作为一个智能体温计的温度传感器,要求体积小,使用方便,便于
携带,故此方案不合适。
方案三:
采用集成温度传感器。
集成温度传感器一般且有具有线性好、精度高、
灵敏度高、体积小、使用方便等优点。
根据实验室现有材料可选取AD590。
AD590的测温范围为-55?
~+150?
,能满足本设计的0~50度测量要求。
根据相关技术资料:
AD590线性电流输出为1A/K,正比于绝对温度;
AD590的电源电压范围为4V~30V,并可承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会被损
坏。
该方案能完全满足此设计的要求,故采用此方案。
1.2A/D转换器的选择
选用AD574。
AD574的数字量位数可设成8位也可以设为12位,且无需外接CLOCK时钟,转换时间达到25μs,输出模拟电压可以是单极性的0-10V或0-20V,也可以是双极性的?
5V或?
10V之间。
AD574精度高,但与8位的单片机接口较复杂,且价格昂贵,考虑到体温计是对温度的测量,其响应时间的要求
不高。
故不选用此方案。
方案二:
选用ICL7135。
这类芯片比较适合于低速测量仪器,适用于精度高,速
度要求不高的系统设计中。
ICL7135的输出为动态扫描BCD码,与单片机的接口较复杂。
且它的满量程输入为2V电压,如在本设计中使用要进行衰减,较难保
证转换精度。
选用ADC0809。
ADC0809数字量是8位,转换时间为100μs,输入模拟电压为单极性的0-5V。
由于本设计的要求精度不是很高,ADC0809可以达到要求,故选用此方案。
1.3时间模块
方案一:
8279扩展。
该方案方框图如图1.2.1所示,8279是一种可编程的键盘/显示接口专用芯片,它含有键盘输入和显示输出两种功能,键扫描程序和动态显示程序全由8279硬件自动完成,此种方案能以比较简单的硬件
电路和较少的软件开销实现单片机与键盘、LED显示器的接口。
方案二:
8155扩展,LED动态显示。
该方案方框图如图1.2.2所示,8155是一块可编程的接口芯片,与单片机的接
口非常简单,它的键盘、显示共用一个接口电路,可节省I/O口。
但动态扫描方式需占用CPU较多的时间,在单片机没有太多实时测控任务的情况下可以采用。
方案三:
串口扩展,LED静态显示。
该方案方框图如图1.2.3所示,独立式键盘配置灵活,软件结构简单,按键较多
时不宜采用。
静态显示占用口资源少,采用串口传输实现静态显示,LED数码管与单片机之间通过6个移位寄存器相连,显示亮度有保证,但此方案的硬件开
销大,电路复杂,信息刷新速度慢,比较适用于并行口资源较少的场合。
方案四:
独立式按键,LED动态显示。
该方案方框图如图1.2.4所示,独立式按键直接与单片机I/O口相连构成键盘,每个按键不会相互影响,因本系统用到的按键比较少,采用独立式键盘不会浪费
I/O口线,所以本系统采用独立式键盘。
动态显示的亮度虽然不如静态显示,但
其硬件电路较简单,可节省硬件成本,虽然动态扫描需占用CPU较多的时间,但本系统中的单片机没有很多实时测控任务,因此,本系统采用此种方案。
二、总系统设计方案
2.1总系统方案设计描述
根据题目要求,将系统分为若干模块,以单片机为核心,完成多项功能。
图1系统框图
系统框图如图1,AD590把采集的外部温度信号转换成相应的电压,再经过OP07运放放大后作为ADC0809的模拟输入信号,ADC0809将此模拟信号转换成数字信
号,通过并口送入到单片机1。
单片机1把这些信号处理后通过LED数码管显示出来,单片机2控制显示时间。
2.2系统电路原理图
见附录1。
如图所示,该电路主要由电源电路,温度检测、放大电路,单片机电路,A/D转换电路,按键输入、报警电路,数码管扫描显示电路组成。
2.2.1电源电路模块
图3电源电路图
如图3所示,220V交流电经变压器市降压、桥式整流、电容滤波后由7812、7805、7905三端集成稳压管分别得到+12V、+5V、-5V电压。
给整个电路供电。
2.2.2温度检测、放大模块
图4AD590温度检测、放大电路图
如图4所示,温度检测、放大电路主要器件的作用:
OP1:
电压跟随器;
OP2:
OP3:
差分放大电路;
AD590:
温度传感器;
SVR:
零位调整。
(1)AD590简介
AD590是电流输出型的半导体温度感测组件,主要特性如下:
1.具有线性输出电流。
2.宽广的操作温度范围(-55?
~150?
)。
3.宽广的工作电压范围(+4V~+30V)。
4.良好的隔离性。
AD590的包装与等效电路如图4所示,是TO-52型金属外壳包装。
他是两端子的
半导体温度感测组件,另有一端子是外壳接脚,可接地以减少噪声干扰。
AD590如同一个随温度而改变输出电流的定电流源,输出电流与外壳的开氏(K)温度成正比。
开氏温度与摄氏温度的单位相等,0?
等于273.2K,100?
等于373.2K。
当温度为0?
时,AD590的输出电流是273.2μA。
而温度为100?
时,输出电流是373.2μA。
温度每升高1?
,输出电流增加1μA,及温度系数为1μA/?
。
图5AD590包装与等效电路图
(2)图2温度检测、放大电路原理
AD590当温度增加1?
时,其输出电流会增加1μA。
即AD590的温度系数为1μA/?
所以在T(?
)时的电流I1(T)为,而温度每变化1?
时,V2的电压变化是为,表示温度每增加1?
,V2会增加10mV。
在0?
时V2就已经有电压存在,其
值为,则T(?
)时,。
如图3所示,OP3组成差动放大器,电压增益为。
零位调整SVR1则用于抵补0?
的电压值,由差动放大器的公式可得知,若调整SVR1使V1的电压为2.732V,则0?
时,差动放大器的输出VO为0V。
也就是说,若温度是在0?
至50?
之间,则差动放大器的输出电压是在0V至5V之间,亦即每0.1V的输出代表温度上升
1?
与设计要求相符合。
2.2.3A/D转换模块
如图6:
ADC0809把从放大电路传送过来的模拟信号转变成数字信号,并行传送
给单片机的P0口,让单片机处理。
图6A/D转换电路图
(1)ADC0809简介
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的
CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。
1)ADC0809的内部逻辑结构
由下图可知,ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
图ADC0809的内部逻辑结构图
2)ADC0809引脚结构
ADC0809各脚功能如下:
D7-D0:
8位数字量输出引脚。
IN0-IN7:
8位模拟量输入引脚。
VCC:
+5V工作电压。
GND:
地。
REF(+):
参考电压正端。
REF(-):
参考电压负端。
START:
A/D转换启动信号输入端。
ALE:
地址锁存允许信号输入端。
(以上两种信号用于启动A/D转换).
EOC:
转换结束信号输出引脚,开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平。
OE:
输出允许控制端,用以打开三态数据输出锁存器。
CLK:
时钟信号输入端(一般为500KHz)。
A、B、C:
地址输入线。
图7ADC0809引脚图
ADC0809对输入模拟量要求:
信号单极性,电压范围是0-5V,若信号太小,
必须进行放大;
输入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,
则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线:
4条
ALE为地址锁存允许输入线,高电平有效。
当ALE线为高电平时,地址锁存与译码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟
量进转换器进行转换。
A,B和C为地址输入线,用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。
通道选择表如下表所示。
CBA选择的通道
000IN0
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