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1、目录1引言2系统总体设计2.1 元器件基本知识2.1.1 单片机 AT89S512.1.2 模数转换器 ADC08092.1.3 温度传感器 AD5902.1.4 数码管LED显示器2.2 原理图2.2.1 原理图2.2.2 功能3软件详细设计3.1流程图3.2原代码4实验过程中经验及心得4.1实验过程中出现的问题及解决方法4.2 ADC0809的CLK信号与单片机的经典接法参考文献1引言随着社会主义现代化的发展，在科学技术突飞猛进的今天，人工智能起不不可忽视的作用。尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利。本文就是一个利用温度来实现简单智能控制的例子。它完成了从
2、温度的采集、转换、显示以及控制的一系列任务。由于时间关系，本文并未深入探讨温度的具体实例。例如根据温度来控制热水器、电风扇等与温度有关的设备。但是它提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理。相信能在实际应用中为我们的生活带来更大的便利。98年，Prote公司推出了给人全新感觉的Proel98。Protel98以其出众的自动布线能力获得了业内人士的一直好评。99年，Protel公司又推出了最新一代的电子线路设计系统Protel99。在Protel99中加入了许多全新的特色。2系统总体设计2.1 元器件基本知识2.1.1 单片机AT89S51a.主要特性 与MCS-51单片机产品兼容 4K字节
3、在系统可编程Flash存储器 1000次擦写周期 全静态工作：0Hz33MHz 32个可编程I/O口线 2个16位定时器/计数器 6个中断源 全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 灵活的ISP编程（字或字节模式） 4.0-5.5V电压工作范围b.内部结构 图3-1 是单片机AT89S51的内部结构总框图。它可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分。 CPU由运算器和控制逻辑构成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR） AT89S51时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。（如图3-2所示） AT89S51在物理
4、上有四个存储空间：片内/片外程序存储大路、片内/片外数据存储器。片内有256B数据存储器RAM和4KB的程序存储器ROM。除此之外，还可以在片外扩展RAM和ROM，并且和有64KB的寻址范围。 AT89S51内部有一个可编程的、全双工的串行接口。它串行收发存储在特殊功能寄存器SFR的串行数据缓冲器SBUF中的数据。图2-1 AT89S51 内部结构框图 AT89S51共有4个（P0、P1、P2、P3口）8位并行I/O端口，共32个引脚。P0口双向I/O口，用于分时传送低8位地址和8位数据信号；P1、P2、P3口均为准双向I/O口；其中P2口还用于传送高8位地址信号；P3口每一引脚还具有特殊功能
5、（图3-3），用于特殊信号的输入输出和控制信号。 AT89S51内部有两个16位可编程定时器/计数器T0、T1。最大计数值为216-1。工作方式和定时器或计数器的选择由指令来确定。图2-2 AT89S51的时钟电路图2-3 P3口引脚的特殊功能 中断系统允许接受5个独立的中断源，即两个外部中断，两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。c.外部特性（引脚功能）AT89S51芯片有40条引脚，双列直插式封装引脚图如2-4所示： Vcc(40)：电源+5V Vss(20): 接地 XTAL1（19）和XTAL2（18）：使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。
6、P0口（3932）：双向I/O口，既可作地址/数据总线口用，也可作普通I/O口用。 P1口（18）：准双向通用I/O口。 P2口（2128）：准双向口，既可作地址总线口输出地址高8位，也可作普通I/O口用。 P3口（1017）：多用途口，既 图3-4 AT89S51引脚图可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作。 ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端。在访问片外丰储器时，若ALE为有效高电平，则P0口输出地址低8位，可以用ALE信号作外部地址锁存信号。公式（21）fALE=1/6fOSC ,也可作系统中其它芯片的时钟源。第二功能PROG是对EPROM编程时的编程脉冲输入端。 RS
7、T/VPD（9）：复位信号输入端。AT89S51接能电源后，在时钟电路作用下，该脚上出现两个机器周期以上的高电平，使内部复位。第二功能是VPD，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，VPD将为RAM提供备用电源，发保证存储在RAM中的信号不丢失。 EA/Vpp(31):内部和外部程序存储器选择线。EA=0时访问外部ROM 0000HFFFFH；EA=1时，地址0000H0FFFH空间访问内部ROM，地址1000HFFFFH空间访问外部ROM。 PSEN（29）：片外程序存储器选通信号，低电平有效。 2.1.2 模数转换器AD0809a.主要特性 8路8位AD转换器，即
8、分辨率8位。 具有转换起停控制端。 转换时间为100s 单个5V电源供电 模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。 工作温度范围为-4085摄氏度 低功耗，约15mW。b.内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器，内部结构如图3-5所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。图2-5 ADC0809内部结构框图c.外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双
9、列直插式封装，如图3-6所示。下面说明各引脚功能。IN0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。ALE（22）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START（6）： AD转换启动信号，输入，高电平有效。EOC（7）： AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 图2-6 ADC0809引脚图 OE（9）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK（10）：时钟脉冲输入端。典型值为640KHZ。 REF（+）、REF（-）：参考电压输入端。 Vcc（11）：电
10、源，5V。 GND（13）：地。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。如表2-1所示。表2-1 ADDA、ADDB、ADDC模拟通道地址码d.ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。2.1.3 温度传感器
11、 AD590a.主要特性AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： mA/K 公式（2-2）式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。 AD590的测温范围为-55+150。 AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590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。 输出电阻为710MW。 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+15
12、0范围内，非线性误差为0.3。 AD590的输出电流值说明如下：其输出电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此在室温25时，其输出电流Iout=（273+25）=298A。b.内部结构集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测： 公式（2-3）式中：K波尔兹常数；q电子电荷绝对值。集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0
13、时输出为0，温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。c.外部特性（引脚功能） Vcc(0):电源430v GND(1):接地。 图2-7 AD590引脚图d.典型应用电路AD590产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为4V30V检测的温度范围为55150，它有非常好的线性输出性能，温度每增加1，其电流增加1uA 图2-8是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比， 当电阻10kW时，输出电压VO随温度的变化为10mV/K。 图2-8 AD590其本应用电路 Vo的值为电流I乘上10K，以室温25而言，输出值为10K298A=2.98V 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。 由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。表2-2 A
