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1、 题目：采用单片机的温度控制器电路设计采用单片机的温度控制器电路设计摘要温度是工业生产和社会生活中常见的被控参数，温度的测量与控制在自动化生产过程中占有很大比重。本文介绍的是一种基于单片机AT89C51和温度传感器AD590的温度控制器。为了实现对温度的检测及控制的功能，本系统电路由以下几个部分构成：温度检测、信号处理、模数转换、数据显示、设定值输入和温度控制。本文具体研究内容包括：通过4*3键盘设定控制温度并由数码管显示；利用温度传感器AD590对温度进行检测；采集的信号经过调零、放大处理后送给A/D转换器ADC0809；将转换后得到的数字信号送给单片机并由数码管显示，单片机AT89C51将
2、检测值与设定值进行比较，根据比较结果发出不同的控制信号。本温度控制器的设计达到了设计要求，能够实现对00C1000C范围内温度的检测和控制功能。关键词：温度测量；传感器；模数转换器；键盘输入Temperature Controller Using Microcontroller ABSTRACTIn industrial production and social life,the temperature parameter is a common control parameter,the measurement and control of the temperature is one o
3、f the most important missions of the automated production.This paper introduces a temperature-controller based on AT89C51 single chip microcomputer and AD590 temperature sensor.In order to achieve the function of temperature measurement and control,the system is consist of these parts: temperature m
4、easurement,signal process,A/D conversion,data display,the input of the given value and temperature control.The specific contents of the paper include: The given value is input by 4*3 keyboards and displayed by digital lights;By using AD590 temperature sensor,we can measure the temperature; Gathered
5、signal is delayed to A/D converter after rectified and amplified , then the signal is delayed to AT89C51 single chip microcomputer and displayed by digital lights. AT89C51 single chip microcomputer can compare the measurement value with the given value and then create the different control signals a
6、ccording to the comparison result. In the end this intelligent temperature-controller can meet the design requirements and realize the function of temperature measurement and control from 00C to 1000C. Key words: Temperature measurement;Sensors; Adc; Keyboard input目录 前言1 1.1课题设计背景和意义1 1.2国内外研究状况和发展趋
7、势1 1.3课题设计的主要内容1 系统硬件设计2 2.1总体设计思路2 2.2温度检测及调零放大电路2 2.2.1AD590简介2 2.2.2温度检测电路3 2.2.3调零放大电路4 2.3A/D转换电路4 2.3.1ADC0809简介4 2.3.2ADC0809与单片机的接口电路6 2.4LED显示电路7 2.5键盘接口和控制电路8 2.6单片机外围电路及控制9 3系统软件设计12 3.1程序设计总体思路12 3.2模数转换模块12 3.3温度显示模块14 3.4温度设定模块16 3.5控制模块17 4结论21 参考文献23 致谢22 附录24 前言1.1课题设计背景和意义随着科学技术的发展
8、、社会的进步，在控制系统以及仪器、仪表的发展中，以单片机取代传统的模拟电路已经成为仪器、仪表智能化、先进化的标志。基于单片机的智能温度控制系统以其体积小、自动化程度高，使用方便等特点在工业领域得到广泛的应用。单片机具有体积小，重量轻，价格便宜，可靠性高等特点，所以深受广大设计人员的喜爱。这使得单片机控制技术取代传统的模拟控制技术，从而提高产品的控制精度，使高产低耗变成为现实。因此，温度检测与控制成为一个重要的课题，设计采用单片机的温度控制器具有较强的现实意义。1.2国内外研究状况和发展趋势采用单片机的温度控制器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等
9、功能。它的出现，极大的扩充了传统仪器的应用范围。智能温度控制器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速在家用电器、科研单位和工业中得到了广泛的应用。伴随着网络技术的飞速的发展，Internet技术正在逐渐向工业控制和智能仪器仪表设计领域渗透，实现智能仪器仪表系统基于Internet的通讯能力以及对设计好的仪表进行远程升级、功能重置和系统维护，因此温度控制器有着无限的发展前景。1.3课题设计的主要内容本课题研究的目标是完成基于单片机的智能温度控制器的设计。根据设计要求本温度控制器可以实现对温度信号的检测处理、数据显示、设定温度输入以及对温度的控制。本温度控制器的具体功能主要由下面几个部分实现：温
10、度检测以及调零放大部分、模数转换部分、数据显示部分、设定值输入部分和温度控制部分。本文将重点解决以下问题：利用集成温度传感器AD590对被控温度进行检测，将采集到与热力学温度成线性关系的电流信号经过调零、放大处理电路转换成与摄氏温度成线性关系的电压信号；将该电压信号后送给模数转换器ADC0809，再将模数转换后得到的数字信号送给单片机；单片机AT89C51将检测值与设定值进行比较，根据控制要求发出不同的控制信号；温度显示部分采用数码管动态显示方式显示温度值；设定温度输入部分是通过4*3键盘与74C922配合实现。本文将具体阐述上述问题的解决方案和实现过程，最终完成满足设计要求的温度控制器。系统
11、硬件设计2.1总体设计思路根据设计目标和要求，本系统硬件电路总体设计思路如下：首先用AD590 作为温度传感器，将其采集到的温度量转换为模拟电流量，然后经过模拟放大电路，使其变为ADC0809可以接受的电压量，然后再输入到模数转换器ADC0809中，经过模数转换后的数字量再输入到AT89C51单片机进行处理并显示温度值，单片机根据检测值与设定值的比较结果发出控制信号驱动外部设备（控制装置）工作，进而进一步调节控制温度，最后本系统可通过键盘输入温度上限和下限两个设定值，将控制温度控制在一个范围内。当检测温度高于设定的上限温度值时，单片机发出驱动信号使红色二极管点亮；当检测温度低于设定的下限温度值
12、时，单片机发出驱动信号使绿色二极管点亮。系统硬件组成框图如图2-1所示。温度检测信号调零放大模数转换控制温度设定控制提示温度显示单片机图2-1系统硬件组成框图2.2温度检测及调零放大电路本系统温度采集选用电流输出型集成温度传感器AD590。本单元电路所解决的问题是将温度传感器AD590输出的电流信号转换成与温度呈线性关系的电压信号。2.2.1AD590简介集成温度传感器AD590是一种电流型温度传感器，它是由美国模拟器件公司生产的，所需的温度值通过测量电流值即可得到，然后在输出端串联一个电阻便可转换为电压信号。它只需直流电源就能工作，而且无需进行线性校正1。作为直流输出型传感器的一个特点是，和
13、电压输出型相比，它具有很强的抗外界干扰能力。它的主要特性有: 测量温度范围:-550C+1500C。 工作电压范围:+4V+30V。 线性电流输出:流过器件的电流等于器件所处环境的热力学温度度数，即电流变化1A，相当于温度变化1K。 稳定性好:在5V15V之间变化,其电流波动在1A以下。 输出阻抗高:710M。 精度高: AD590分为五个等级,以后缀I、J、K、L、M（由精度低到精度高）加以区分。低档的AD590误差较大，对精密要求较高的测温电路中一般选用灵敏度高的L或M型。其中M档精度最高，在-550C+1500C范围内，非线性误差为0.30C2。AD590的外形如图2-2(a)所示,它采
14、用金属壳3脚封装,其中1脚接电源端V+；2脚为电流输出端IO；3脚为管壳，一般将其接地，起到屏蔽作用。AD590在电路设计时所用的电路符号为图2-2(b)所示。 （a）外形 （b）符号图2-2AD590电路符号2.2.2温度检测电路以摄氏零度（对应绝对温度273.2K）为基准，温度每升高1K，AD590的输出电流就增加1A。因为AD590输出电流比较小，且模数转换器要求输入是电压信号，所以将AD590的输出接一个精密的10k电阻，当AD590输出1A电流时，电阻上的压降要增加10mV，即温度每变化1K电压就会随着变化10mV。但是由于电阻本身存在误差，在实际应用电路中用一个阻值可调的5k和一个
15、阻值为6.8k的电阻串联替代10k电阻进行补偿，以消除电阻误差。电路如图2-3所示。图2-3实际应用电路2.2.3调零放大电路由于温度传感器采集到的温度信号转变成的电信号一般非常微弱，不能直接传输给A/D转换器，因此需要进行调零放大处理。本电路实现的功能即为将输出的电压信号处理成适合于ADC0809的输入信号。电路如图2-4所示。图2-4调零放大电路AD590输出电流经10K电阻转换成电压，该电压经过电压跟随器得到测量电压U2，U2=(273.2+T)A*10k（T为摄氏温度值），此处电压跟随器的作用为利用其高输入阻抗使电流不分流。本设计想要实现当被测温度为00C时，输出的测量电压为0V即U2
