簡(jiǎn)易數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作畢業(yè)論文.doc

簡(jiǎn)易數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，溫度則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y(cè)量和控制的一個(gè)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(jiǎn)易數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程，并對(duì)硬件原理圖和程序流程圖作了簡(jiǎn)潔的描述。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51；溫度傳感器AD590；數(shù)字溫度計(jì)；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(lái)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(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)等日常生活中溫度的測(cè)量和控制。傳統(tǒng)的溫度計(jì)有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測(cè)量精度不高、誤差大等缺點(diǎn)，本文作者利用集成溫度傳感器AD590設(shè)計(jì)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(jì)，其電路簡(jiǎn)單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實(shí)現(xiàn)。2.系統(tǒng)功能原理及硬件組成該數(shù)字溫度計(jì)利用AD590集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測(cè)量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，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(hào)，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(cè)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(shí)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(gè)8位并行I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成4K字節(jié)可改變程序Flash存儲(chǔ)器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。P1.0P1.3的輸出信號(hào)接到譯碼器7447上作為數(shù)碼管的顯示，P1.4P1.7則作為個(gè)數(shù)碼管的位選信號(hào)控制。P3口有特殊的功能，P3.6用于控制ADC0804的啟動(dòng)，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(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。AD590測(cè)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(huì)被損壞。AD590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)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(cè)量范圍，在A/D轉(zhuǎn)換前還要將信號(hào)加以放大并進(jìn)行零點(diǎn)遷移，因而一個(gè)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(shí)，AD590會(huì)產(chǎn)生電流變化，當(dāng)AD590的電流通過(guò)一個(gè)10k的電阻時(shí)，這個(gè)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(gè)9k的電阻與一個(gè)2k的電位器串聯(lián)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)獲得精確的10k。運(yùn)算放大器A1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗，由運(yùn)放A2減去2.732做零位調(diào)整（即把絕對(duì)溫度轉(zhuǎn)成攝氏溫度），最后由運(yùn)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(cè)溫電路輸出的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。為此我們通過(guò)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(shí)間100s，輸入電壓范圍為05V