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1、内 容 摘 要随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因素，许多产品对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量，同时有温度信息床底不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时作出决定。在这样的形势下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。本课题以 AT89C51 单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时巡检。AD590 是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器。AD590 输出电流信号传输距离可达 1km 以上。作为一种高阻抗的电流源，最高可达 20M，所以它不必选择开关或 COMS 多路转
2、换器所引入的附加电阻造成的误差。输出电流模拟信号经 ADC0809 进行 A/D 转换后直接送入单片机，节省硬件设施且使编程简单，为实现多路巡回检测，通过 P0.0P0.2 控制 74LS373 来达到设计目的。索引关键词：温度检测 单片机 多点温度巡回检测目 录第一章 绪 论 .11.1 本设计的意义 .11.2 国内外现状分析 .1第二章 系统总体方案设计 .1第三章 多点温度巡回检测硬件设计 .23.1 AT89C51 介绍 .23.2 传感器模块部分设计 .33.3 数模转换部分硬件设计 .43.4 LED 显示电路设计 .53.5 报警电路设计 .73.6 整体电路图 .8第四章 软
3、件部分设计 .84.1 A/D 转换程序流程图 .84.2 显示程序流程图 .94.3 报警程序流程图 .94.4 主程序流程图 .10第五章 程序调试运行 .115.1 模拟调试 .115.2 在线调试 .11后记 .12参考文献 .13附录 .14-1-多点温度巡回检测系统第一章 绪 论1.1 本设计的意义温度测量的领域十分广泛，其实，不仅在工业领域，而且在民用领域、军用领域，温度的测量随处可见。在工业领域，电力系统的安全运行关系到整个工业的发展和人民生活的稳定，其中一个重要的方面是电气设备自身的安全运行，由于绝大多数的电气设备采用封闭式结构，散热效果差，热积累大，并长期处于高压、大电流和
4、满负荷运行，其结果造成热量集结加剧，温升直接危害电气设备的绝缘，这就要求对电气设备的温度状况进行测量控制。如发电厂的电机组随着电压增高和容量增大，解决定子铁心和绕组温升的问题就日益突出。在民用领域，超市的食品架内温度、人们生活空间环境的温度、空调的控置温度、冰箱的温度检测等等。随着计算机的发展，程序控制也逐渐成为了工业生产中的主要角色，各种各样的检测系统应运而生。基于单片机的温度监测系统具有以前温度检测无法具有的优点，因为系统为程序控制，所以实现形势非常灵活，而且可以实现很多新功能，而且对于日益复杂化的工业生产，对于多点温度检测的需求也很大的程度上提高了。单片机具有体积小，功耗小的特点，而且可
5、以对采集的数据进行软件处理，所以用单片机进行多点温度巡回检测，具有非常实际的意义。1.2 国内外现状分析随着世界进入信息化时代，自动化、信息化成为世界各国发展重要方向之一。现代传感器技术集约了多种学科的尖端成果、是国际上发展最迅速的高新技术之一；是传统产业技术改造和升级的“功效倍增器” ，成为衡量一个国家科技发展的重要指标。温度传感器从传统类型向集成化、微型化、多功能发展，且随着材料行业对传感器敏感材料进一步的发展，传感器新敏感材料不断推出，高新材料已广泛应用于新型传感器制造研发中，如光纤传感器等，我国与国外先进国家相比，还在处于落后的、状态。本设计主要涉及到微控制器和温度传感器的应用。二者的
6、发展直接影响着温度检测方面的设计和应用。第二章 系统总体方案设计本设计共有五部分组成（如图 2-1 所示）：温度采集、A/D 转换、单片机、显示电路、报警电路，其中温度采集主要由 AD590 组成，把热力学温度信号转换成电流信号，然后放大，经电阻分压获得电压信号，送入 A/D 转换电路即 ADC0809 后得到 8 位数字温度信号，送入单片机，由单片机的 TXD、RXD 串行（高位在前，低位在后）送入显示电路显示，并且判断是否超出设定范围，若超出设定范围，由单片机启动报警电路，报警。-2-图 2-1本设计是模拟温度的显示，温度经过 AD590 转换为电流信号，经放大器放大后转换成电压信号，进入
7、 ADC0809 进行 A/D 转换成数字量，送入单片机后输出到静态显示部分，显示温度值。该设计中，显示部分采用 74LS164 串联组成驱动 LED 部分，这样既达到显示的目的又节省了 I/O 口，使设计简单明了。复位电路设计为上电复位。ADC0809 进行 A/D 转换后，输出的是并行 8 位数据，直接送入单片机节省硬件设施且使编程简单，为实现多路巡回检测，通过 P0.0-P0.2 控制 74LS373 来达到设计目的。第三章 多点温度巡回检测硬件设计3.1 AT89C51 介绍AT89C51 是一种低功耗/低电压、高性能的 8 位单片机。片内带有一个 4KB 的 FLASH可编程、可擦除
8、只读存储器。它采用了 COMS 工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与 MSC-51 兼容。片内的 FLASH 存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器来编程。因此 AT89C51/LV51 是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。一、引脚功能说明如图 3-1 所示-3-图 3-1主电源引脚有：VCC（电源端） 、GND（接地端） ；外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2；控制或其他电源复用引脚 RST、ALE/PROG(地址锁存允许)；/EA /VPP（外部访问允许端） ；输入/输出引脚：P0
9、.0P0.7, P1.0P1.7, P2.0P2.7, P3.0P3.7。其中 P3 端口还用于一些恢复功能。3.2 传感器模块部分设计AD590 是美国模拟软件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为 330V，输出电流 223A（-50C）423A（+150C） ，灵敏度为 1A /C。当在电路中串接采样电阻 R 时，R 两端的电压可作为输出电压。注意 R 的阻值不能取得太大，以保证 AD590 两端电压不低于 3V。AD590 输出电流信号传输距离可达到 1KM 以上。作为一种高阻电流源，最高可达 20M，所以它不必考虑选择开关或 COMS 多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于
10、多点温度巡回检测的控制。AD590 主要特性AD590 的测量范围为是-50C +150C；电源范围为 3V30V；测量精度高。在本设计中，使用 AD590 对温度进行采集，即通过 AD590 把温度信号转换成电流信号，经电阻分压，最终转换成电压信号，送到 ADC0809。其电路如图 3-2 示图 3-2R1 用来调节运算放大器的输入电压，经运算放大器放大后达到 ADC0809 的转换电压。二、与 ADC0809 接口AD590 作为温度采集器件，把热力学温度转化成电流信号，送入运算放大器放大，然后静电阻转换成电压信号，送入 ADC0809。图 3-3 给出一路温度采集电路与 ADC0809
11、连接的方式。要实现多路温度的采集，只需要在 ADC0809 的输入端连接多路温度采集电路即可。-4-图 3-33.3 数模转换部分硬件设计为确保系统处理结果的精确度，A/D 转换器和 D/A 转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D 与 D/A 转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量 A/D 与 D/A 转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的 A/D 和 D/A 转换器，它们具有越来越先进的技术指标。这里采用 ADC0809 芯片来进行模数转换。一、ADC0809 介绍ADC0809 是 8 位
12、CMOS 逐次逼近式 A/D 转换器。内部有 8 路模拟量输入和 8 位数字量输出的 A/D 转换器，它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛的 8 位通用的 A/D转换的芯片。其结构如图 3-4 所示图 3-4二、ADC0809 各管脚功能ADC0809 采用双列直插式封装，共有 28 条引脚，如图 3-5 所示。-5-图 3-5IN0IN7:IN0IN7 为 8 路模拟典电压输入线，用于输入被转换的模拟电压；ADDA,ADDB,ADDC:三位地址输入端；八路模拟信号转换选择同由 A,B,C 决定；A 为低位，C为高位。CLOCK：时钟信号；最高允许值为 640KHz；D0D7：数字量输出端，A/D 转换的结果由这几个端口输出；OE：A/D 转换
