AD590温度测量与显示设计.docx

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AD590温度测量与显示设计

燕山大学

课程设计说明书

题目：

AD590温度测量与显示

学院（系）：

电气工程学院

年级专业：

08级检测2班

学号：

080103020143

学生姓名：

田双彪

指导老师：

孟宗

教师职称：

副教授

摘要……………………………………………………………………………………2

第一章系统硬件设计………………………………………………………2

1.1　MCS-51单片机…………………………………………………………3

1.2　AD590温度传感器……………………………………………………4

1.3AD0809模数转换器……………………………………………………5

1.4LED电平显示电路………………………………………………8

1.5LED6位数字显示器………………………………………………9

第二章软件设计………………………………………………………………10

2.1系统程序流程…………………………………………………………10

2.2系统程序…………………………………………………………………10

第三章心得体会……………………………………………………………14

参考文献…………………………………………………………………………14

摘要

本文介绍了基于AD590、ADC0809与MCS-51单片机的一种温度测量与显示系统,该电路采用ADC0809作为A/D转换元件，将AD590采集的模拟温度信号转化为电压信号，经过ADC0809转换为数字信号，传输到单片机内部，最后用共阴极LED显示出来，温度测量范围0℃-51℃，小数点后显示一位。

要求能够正确的显示温度传感器的温度。

使用3位LED模块显示，显示测量温度数值。

本系统主要包括几大模块：

数据采集模块、控制模块、A/D转换模块、显示模块。

首先绘制出工作流程图，然后连接好硬件电路，写入汇编程序，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。

在软件编程上，采用了汇编语言进行编程，使用了显示模块程序、转换数据存取程序、A/D转换程序。

关键词：

AD590、CS-51单片机、ADC0809、LED、温度

第一章系统硬件设计

系统以MCS-51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC0809模数转换电路、3位温度数据显示电路组成。

系统组成框图如图1所示。

图1AD590温度测量与显示系统组成框图

1.1　MCS-51单片机

MCS-51单片机是一种通用型的8位单片机，性价比较高，具有品种全、功能强、软硬件资源丰富等特点，在我国已经得到广泛的应用。

引脚如图2所示。

图280C51引脚图

主要功能：

·8位CPU·4kbytes程序存储器（ROM）（52为8K）

　　·256bytes的数据存储器（RAM）（52有384bytes的RAM）

　　·32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令

　　·21个专用寄存器

　　·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）

　　·一个全双工串行通信口

　　·外部数据存储器寻址空间为64kB

　　·外部程序存储器寻址空间为64kB

　　·逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装

　　·单一+5V电源供电

　　CPU：

由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；

　　RAM：

用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；

　　ROM：

用以存放程序、一些原始数据和表格；

　　I/O口：

四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；

　　T/C：

两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；

　　五个中断源的中断控制系统；

　　一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。

最高振荡频率为12M。

1.2　AD590温度传感器

　　AD590温度传感器是单片集成两端感温电流源，测温范围为－55℃～＋150℃，其电源电压可在4V～6V范围变化，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

AD590产生的电流与绝对温度成正比，它有非常好的线性输出性能，温度每增加1℃，其电流增加1μA。

AD590温度与电流的关系如下表所示：

摄氏温度

AD590电流

经10KΩ电压

0℃

273.2uA

2.732V

10℃

283.2uA

2.832V

20℃

293.2uA

2.932V

30℃

303.2uA

3.032V

40℃

313.2uA

3.132V

50℃

323.2uA

3.232V

60℃

333.2uA

3.332V

100℃

373.2uA

3.732V

为了提高精度，扩大测量范围，在A/D转换前还要将信号加以放大并进行零点迁移，因而一个高稳定性的、高精度的放大电路是必须的。

当温度变化时，AD590会产生电流变化，当AD590的电流通过一个10k

的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mV／K，为了使此10kΩ电阻精确，可用一个9k

的电阻与一个2k

的电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10k

。

运算放大器U1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗，由运放U2减去2.732做零位调整（即把绝对温度转成摄氏温度），最后由运放U3反相并放大9.8倍输送给A/D转换器。

如图3所示。

温度采集零位调整反向放大

图3温度-电压转换电路

1.3AD0809模数转换器

ADC0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。

用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D转换，在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛，所以本设计中选用该芯片作为A/D转换电路的核心。

其内部结构如图4所示。

图4ADC0809内部结构

1.3.1.ADC0809主要性能

逐次比较型

CMOS工艺制造

单电源供电

无需零点和满刻度调整

具有三态锁存输出缓冲器，输出与TTL兼容

易与各种微控制器接口

具有锁存控制的8路模拟开关

分辨率：

8位

功耗：

15mW

最大不可调误差小于±1LSB（最低有效位）

转换时间（

）128us

转换精度：

ADC0809没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为10～1280kHz。

典型时钟频率为640kHz

1.3.2.引脚排列及各引脚的功能，引脚排列如图5所示。

图5A/DC0809引脚

各引脚的功能如下：

IN0～IN7：

8个通道的模拟量输入端。

可输入0～5V待转换的模拟电压。

D0～D7：

8位转换结果输出端。

三态输出，D7是最高位，D0是最低位。

A、B、C：

通道选择端。

当CBA=000时，IN0输入；当CBA=111时，IN7输入。

ALE：

地址锁存信号输入端。

该信号在上升沿处把A、B、C的状态锁存到内部的多路开关的地址锁存器中，从而选通8路模拟信号中的某一路。

START：

启动转换信号输入端。

从START端输入一个正脉冲，其下降沿启动ADC0809开始转换。

脉冲宽度应不小于100～200ns。

EOC：

转换结束信号输出端。

启动A/D转换时它自动变为低电平。

OE：

输出允许端。

CLK：

时钟输入端。

ADC0809的典型时钟频率为640kHz，转换时间约为100μs。

REF（-）、REF（+）：

参考电压输入端。

ADC0809的参考电压为＋5V。

VCC、GND：

供电电源端。

ADC0809使用＋5V单一电源供电。

当ALE为高电平时，通道地址输入到地址锁存器中，下降沿将地址锁存，并译码。

在START上升沿时，所有的内部寄存器清零，在下降沿时，开始进行A/D转换，此期间START应保持低电平。

在START下降沿后10us左右，转换结束信号变为低电平，EOC为低电平时，表示正在转换，为高电平时，表示转换结束。

OE为低电平时，D0～D7为高阻状态，OE为高电平时，允许转换结果输出。

1.4LED电平显示电路

常见的7段LED显示器有共阳极和共阴极两种，共阴极LED显示器的结构如图6所

示。

L0―L7为相应发光二极管驱动信号输入端，该输入端为高电压电平“1”时发光二极管点亮。

我们可以通过P1口对其直接进行控制，点亮或者熄灭发光二极管。

图6LED电平显示电路

1.5LED6位数字显示器

本实验仪的LED显示电路和键盘电路如图7。

显示控制的位码由74HC374输出，经MC1413反向驱动后，做LED的位选通信号。

LED显示的段码由另一个74HC374输出。

做和LED实验时，需将KEY/LEDCS接到相应的地址译码上。

位码输出的地址为0X002H，段码输出的地址为0X004H，此处X是由KEY/LEDCS决定，参见地址译码。

例如将KEY/LEDCS接到地址译码的CS0上，那么位码输出的地址就为08002H，段码输出的地址就是08004H。

图7键盘及LED显示电路

第二章软件设计

2.1系统程序流程

该温度采集显示系统软件部分用MCS-51汇编语言编程实现，采用模块化程序设计思想在程序中，系统上电自动复位以后首先设置堆栈，然后启动ADC0809，开始转换AD590测温电路输入的电信号，待数据转换结束后读入到累加器A中，然后进行十进制数据转换调整，输出给显示电路。

程序流程图如图8所示。

图8系统程序流程图

2.2系统程序

LowTempequ0

HighTempequ51

ADPortequ09000h

CurTempequ51h

OUTBITequ08002h

OUTSEGequ08004h

INequ08001h

LEDBufequ60h

ORG0000H

ljmpStart

LEDMAP:

db3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h

db7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h

Delay:

movr7,#1

DelayLoop:

djnzr7,DelayLoop

djnzr6,DelayLoop

ret

DisplayLED:

movr0,#LEDBuf

movr1,#3

movr2,#00100000b

Loop:

movdptr,#OUTBIT

mova,#0

movx@dptr,a

mova,@r0

movdptr,#OUTSEG

movx@dptr,a

movdptr,#OUTBIT

mova,r2

movx@dptr,a

movr6,#1

callDelay

mova,r2

rra

movr2,a

incr0

djnzr1,Loop

movdptr,#OUTBIT

mova,#0

movx@dptr,a

ret

DisplayResult:

mova,CurTemp

movb,#5

divab

mov@r1,b

movb,#10

divab

movdptr,#LEDMAP

movca,@a+dptr

movLEDBUF,a

mova,b

movdptr,#LEDMAP

movca,@a+dptr

orla,#80h

movLEDBUF+1,a

mova,@r1

movdptr,#LEDMAP

movca,@a+dptr

movLEDBUF+2,a

jmpReturn

Return:

ret

ReadAD:

movdptr,#ADPort

clra

movx@dptr,a

movr0,#80

djnzr0,$

movxa,@dptr

movCurTemp,a

ret

Start:

movsp,#70h

MLoop:

callDisplayResult

callDisplayLED

callReadad

sjmpMLoop

end

第三章心得体会

通过这次对AD590温度测量与显示设计，我了解了设计电路的程序，也了解了关于温度采集与显示系统的原理与设计理念。

通过这次设计，我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

在这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单片机更是如此，程序只有在经常的写和读的过程中才能加深理解，能力才能有所提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。

参考文献

单片微型计算机接口技术及其应用张淑清国防工业出版社

单片机原理及应用技术张淑清国防工业出版社

单片机应用技术汇编

........忽略此处.......