【文章內(nèi)容簡介】 控制的特點，本系統(tǒng)中溫度傳感器選用 AD590 集成溫度傳感器。集成溫度傳感器實質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的 be結(jié)壓降的不飽和值 VBE與熱力學(xué)溫度 T和通過發(fā)射極電流工的關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測 : VBE = InI (21) 式中， K一波爾茲常數(shù) ； q一電子電荷絕對值。 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0℃ 時輸出為 0,溫度 25℃ 時輸出 。 電流輸出型的靈敏度一般為 1μ A/K。AD590 是美國模擬器件公司利用 PN 結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測溫度一定時，相當(dāng)于一個恒流源。該器件具有良好的線性和互換性，測量精度高，并具有消除電源波動的特性。它的主要特性參數(shù)如下 : (μ A)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度 (開爾文 )度數(shù)， 即： =1μ A/K (22) 式中 :Ir— 流過器件 (AD590)的電流，單位為 μ A。 qKITTIr空調(diào)機的溫度控制 系統(tǒng) 11 T— 熱力學(xué)溫度，單位為 K。 2. AD590 的測溫范圍為 ﹣ 55～﹢ 150℃。 3. AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。電源電壓可在 4V～ 6V 范圍變化，電流 Ir變化 1μ A，相當(dāng)于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 710MΩ。 :AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在 ﹣ 55～﹢ 150℃ 范圍內(nèi)，非線性誤差為 177。 ℃。 :1μ A/K。 溫度檢測電路的設(shè) 計 在設(shè)計測溫電路時，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。因為流過 AD590 的電流與熱 力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻 R1 和電位器 RP1 的電阻之和為 l OkΩ 時，輸出電壓 VO的變化為 lOmV/K。但由于 AD590 的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進行調(diào)整。為了使此電阻精確 (%)，可用一個 的電阻與一個 1k 電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的 10kΩ 的電阻。溫度檢測電路如圖 所示，其中運算放大器 Al被接成電壓跟隨器形式，以增加信號的輸入阻抗。而運放 A2 的作用是把絕對溫標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝氏溫標(biāo)，給 A2 的同相輸入 端輸入一個恒定的電壓，然 后將此電壓放大到 。這樣， Al與 A2 輸出端之間的電壓即為轉(zhuǎn)換成的攝氏溫標(biāo)。 圖 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 將 AD590 放入 0℃的冰水混合溶液中， A1 同相輸入端的電壓應(yīng)為，同樣使 A2的輸出電壓也為 ，因此 A1 與 A2 兩輸出端之間的電壓為 OV即對應(yīng)于 0℃ 。 AD590 溫度與電流的關(guān)系如表 所示。 表 AD590溫度與電流的關(guān)系 攝氏溫度 AD590 電流 經(jīng) 10KΩ 電壓 0℃ A 10℃ A 20℃ A 30℃ A 40℃ A 50℃ A 60℃ A 100℃ A 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 (1)單片機復(fù)位電路的設(shè)計 復(fù)位電路是單片機應(yīng)用中重要的一環(huán)，它對單片機抗干擾有重要作用。在振蕩運行的情況下，要實現(xiàn)復(fù)位操作，必須使 RST 引腳至少保持兩個機器周期的高電平。復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 及 PSEN 信號。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表 所示。 8031 單片機的復(fù)位電路如圖 所示。 表 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TMOP 00H 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 AAC 00H TCON 00H B 00H TH 00H PSW 00H TH 00H SP 07H TL 00H DPTR 0000H TL 00H P0P3 0FFH SCON 00H IP xxx00000 SBUF 不定 IE 0xx00000 PCON 0xxxxxxx 圖 (2)單片機時鐘電路的設(shè)計 單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種 :內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本系統(tǒng)中 8031 單片 機采用內(nèi)部時鐘方式。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在 ～ 12MHz 之間。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小和振蕩電路起振速度有少許影響，一般可在 20pF100pF 之間取值。 8031單片機的時鐘電路如圖 所示。 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 圖 (3) 8031 單片機最小系統(tǒng) 一個最小 8031 單片機系統(tǒng)有 CPU (8031), 8 位 3 態(tài) D 鎖存器74LS373,ROM 或 RAM，時鐘電路和復(fù)位電路等基本電路組成。 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 由信號處理電路輸出的信號為模擬信號，而單片機只能處理數(shù)字量，所以必須首先將模擬量經(jīng)過一定電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機才能處理，這種電路被稱為 A/D 轉(zhuǎn)換電路，是模擬系統(tǒng)與計算機之間的接口部件。 A/D 轉(zhuǎn)換的常用方法 A/D 轉(zhuǎn)換的常用方法有 :雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換、逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換、計數(shù)型 A/D 轉(zhuǎn)換等。雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換的工作原理是將對輸入電 壓的測量，轉(zhuǎn)換成對基準(zhǔn)源積分時間的測量，再測量時間 (脈沖寬度信號 )或頻率 (脈沖頻率 )，然后由定時器 /計數(shù)器獲得數(shù)字值。這種方法的主要優(yōu)點是分辯率高、精度高、抗干擾性好 ； 主要缺點是轉(zhuǎn)換速度慢。逐次逼近型 A/D 由一個比較器和 D/A 轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，順序地增成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 加內(nèi)部 D/A 的輸入值，并將其輸出電壓與 A/D 測量輸入電壓比較，當(dāng)二者相等時，內(nèi)部 D/A 的輸入值就是 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。這種方法的主要優(yōu)點是速度快、功耗低 ； 主要缺點是抗干擾性差。 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有 :分 辨率、精度、量程、轉(zhuǎn)換時間等。分辨率 (Resolution)分辨率反映轉(zhuǎn)換器所能分辨的被測量的最小值。通常用輸出二進制代碼的位數(shù)來表示。 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 8位。精度 (Precision)精度指的是轉(zhuǎn)換的結(jié)果相對于實際的偏差，精度有兩種表示方法 :絕對精度和相對精度。絕對精度用最低位 (LSB)的倍數(shù)來表示，如 :177。 1LSB； 相對精度用絕對精度除以滿量程值的百分?jǐn)?shù)來表示，如 :177。 %。同樣分辨率的轉(zhuǎn)換器其精度可能不同。量程 (滿刻度范圍一 Full Scale Range)量程是指輸入模擬電壓的變化范圍。如 :某轉(zhuǎn)換器具有 lOV 的單極性范圍或 ﹣ 5～ +5V 的雙極性范圍，它們的量程都為10V。實際的 A/D, D/A 轉(zhuǎn)換器的最大輸入 /輸出值總是比滿刻度值小。 轉(zhuǎn)換時間 (Conversion Time)A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間是指 :從啟動轉(zhuǎn)換開始，直至取得穩(wěn)定的數(shù)字量或模擬量所需的時間稱為轉(zhuǎn)換時間。轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換器原理及其位數(shù)有關(guān)。同種工作原理的轉(zhuǎn)換器，通常位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換時間越長。 ADC0809 的主要特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用 ADC0809 大規(guī)模集成電路芯片，它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，輸出的數(shù)字信號有三態(tài)緩沖器，可以和單片機直接接口。 ADC0809的主要技術(shù)指標(biāo)為 : 分辨率 :8 位 ； 單電源供電 :+5V； 最大不可調(diào)誤差小于 177。 1LSB； 轉(zhuǎn)換時間為 l00μ s(時鐘頻率為 640KHz)； 模擬輸入范圍 :單極性 0～ 5V； 不必進行零點和滿刻度調(diào)整 ； 功耗為 15Mw； ADC0809 由一個 8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個 8位成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖如圖 。 圖 ADC0809轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部機構(gòu)框圖 ADC0809 管腳功能及定義 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的管腳定義如圖 所示 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 圖 ADC0809管腳結(jié)構(gòu)圖 IN0～ IN7:8通道模擬量輸入。 ADDA、 ADDS、 ADDC: A、 B、 C 為地址輸入線，用于選通工 IN0～IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如表 23所示。 ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 D0D7: 8 位輸出數(shù)據(jù)線 (三態(tài) )， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果由這 8根線傳送給單片機。 OE:允許輸出信號。當(dāng) OE=1 時，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù) ； 當(dāng) OE=0時，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 START:轉(zhuǎn)換啟動信號。 START 為正脈沖，其上跳沿所有內(nèi)部寄存器清零 ； 下跳沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ； 在轉(zhuǎn)換期間 ， START 應(yīng)保持低成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 電平。 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng) EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束 ； 否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 CLK:時鐘輸入信號。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，頻率范圍為 10KHz～ ，典型值為 640KHz。 表 C B A 選擇的通道 0 0