【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 4）價(jià)格如何，使用是否方便。下面就幾種方案的傳感器進(jìn)行分析和對(duì)比： 方案 1： 采用熱敏電阻，熱敏電阻多利用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成，其電阻阻值會(huì)隨溫度的變化發(fā)生明顯的變化。有隨溫度升高而變大的正溫度系數(shù)電阻（ PTC），也有隨溫度升高而變小的負(fù)溫度系數(shù)電阻 (NTC)。其 體積小，適合于測(cè)量微弱的溫度變化，但熱敏電阻精度、穩(wěn)定性、線性度都較差。不適于小于 1℃的溫度信號(hào)檢測(cè)，且不能直接用于 A/D轉(zhuǎn)換。 方案 2: 采用 AD590 作為傳感器， AD590 是電流型溫度傳感器，它是二端器件作為一種高阻電流源，不需要嚴(yán)格考慮傳輸線上的電壓信號(hào)損失噪聲干擾問題，其精度高、價(jià)格低、無(wú)需輔助電源、線性度和互換性好。特別適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)。 方案選擇： 選擇方案 2。因?yàn)?AD590 電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定可靠，測(cè)量精度高無(wú)需調(diào)試，與A/D 轉(zhuǎn)換器連接方便。 A/D 轉(zhuǎn)換器 的選擇 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)化成離散的數(shù)字量的一種電路或器件。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)一般需要經(jīng)過(guò)采樣保持和量化編碼兩個(gè)過(guò)程。針對(duì)不同的對(duì)象有不同的A/D 轉(zhuǎn)換器可供選擇，其中有通用的也有專用的。在選擇 ADC 器件時(shí)要考慮多種因素，除了關(guān)鍵參數(shù)、分辨率和轉(zhuǎn)換速度以外，還要考慮其他因素，如靜態(tài)與動(dòng)態(tài)精度、數(shù)據(jù)接口類型、控制接口與定時(shí)、采樣保持性能、基本要求、功耗、使用環(huán)境要求等問題。 方案 1: 采用積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器，如 ICL135 等。雙積分型 ADC 轉(zhuǎn)換精度高，但轉(zhuǎn)換速度不夠快，若 用于溫度測(cè)量，不能及時(shí)地反映當(dāng)前溫度值，且多數(shù)雙積分型 ADC 其輸出端不是二進(jìn)制，而是直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的。所以若直接將其輸出端接 I/O 接口會(huì)給軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的不便。 方案 2: 采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換器，對(duì)于這種轉(zhuǎn)換方式，通常是用一個(gè)比較輸入信號(hào)與作為基準(zhǔn)的 n位 DAC輸出進(jìn)行比較，并進(jìn)行 n 次 1 位轉(zhuǎn)換。這種方法類似于天平上用二進(jìn)制砝碼稱量物質(zhì)。采用逐次逼近寄存器，輸入信號(hào)僅與最高位（ MSB）比較，確定 DAC 的最高位（ DAC 滿量程的一半）。確定后結(jié)果（ 0 或 1）被鎖存，同時(shí)加到 DAC 上，以決定 DAC的輸出（ 0或 1/2）。 逐次逼近式 ADC0809 芯片內(nèi)包含 8位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 8通道多路轉(zhuǎn)換器與微機(jī)控制兼容的控制邏輯。 8 通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通 8 個(gè)單端輸入信號(hào)中的任何一個(gè)。 ADC0809 具有轉(zhuǎn)換速度快、精度高、輸出為二進(jìn)制碼、直接接 I/0 口、軟件設(shè)計(jì)方便等特點(diǎn)。 方案選擇： 選擇方案 2 。理由：用 ADC0809 采樣速度快，配合溫度傳感器應(yīng)用方便，價(jià)格低廉，降低設(shè)計(jì)成本。 四川大學(xué)錦江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 主控芯片的選擇 溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用非常廣泛，其控制過(guò)程中存在著很強(qiáng)的干擾性和時(shí)滯性，溫度控制對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等性能要求 也較高。采用傳統(tǒng)的 PID 控制已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足溫度控制和采樣顯示的功能要求。而采用單片機(jī)控制則可以很容易的克服掉這些問題。 自單片機(jī)問世以來(lái)，在我國(guó)使用最多的還是 Intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)。 51 系列單片機(jī)具有品種全、兼容性強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，且軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全，已為我國(guó)廣大工程技術(shù)人員所熟知。 STC 推出的 51 系列 單片機(jī)芯片是全面兼容其它 51 單片機(jī)的，其中 STC89C51 具有功能強(qiáng)大、速度較快、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、抗干擾性超強(qiáng)、功耗低、并支持系統(tǒng)的在線編程等特點(diǎn)。綜合本溫控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，以 STC89C51 作為主控芯片是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 在此運(yùn)用中以 STC89C51 單片機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 LED 顯示電路、電磁繼電器等，組成了一個(gè)基于 STC89C51 單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的 硬件電路 包括主控制器、溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 LED 顯示等部分。 在溫度控制系統(tǒng)中，需要將溫度的變化轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，選用 89C51 單片機(jī)為中央處理器，通過(guò)溫度傳感器 AD590 對(duì)空氣進(jìn)行溫度采集，將采集到的溫度信號(hào)傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號(hào)傳輸 給 單片機(jī)， 單片機(jī)計(jì)算出溫度傳感器采集的多點(diǎn)溫度的平均值， 再由單片機(jī)控制數(shù)碼管 顯示 ， 采集到的溫度通過(guò)三位 LED 顯示出來(lái) 。 鍵盤控制主要包括控制溫度的增減，切換手動(dòng)還是自動(dòng)控制制冷、制熱，手動(dòng)制熱和制冷。 比較采集到的溫度是否在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，如果沒有在設(shè)定的范圍內(nèi)，則報(bào)警 。溫度控制自動(dòng)進(jìn)入制熱和制冷狀態(tài)。 系統(tǒng) 總體 框架圖 輸入部分 數(shù)碼管 顯示部分 STC89C51 A/D轉(zhuǎn)換器 驅(qū)動(dòng)控制 驅(qū)動(dòng)控制 溫度傳感器 制熱 制冷 空氣 鍵盤控制 四川大學(xué)錦江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 圖 21 空調(diào)溫度控制 總體 結(jié)構(gòu)框圖 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) STC89C51 與 ADC0809 的接口設(shè)計(jì) 為了使單片機(jī)的運(yùn)行速度快一些， 本設(shè)計(jì)采用為 12MHz 的晶體振蕩頻率。由于 ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，可利用單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào) ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器四分頻后獲得， ALE引腳的頻率是單片機(jī)的 1/6，而 ADC0809 時(shí)鐘脈沖輸入端要求輸入時(shí)鐘頻率不高于 640KHz，所以經(jīng)過(guò)四分頻后符合 ADC0809 對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。 ADC0809 的 ADDA、 ADDB、 ADDC3 位地址輸入線是通過(guò)單片機(jī)的 、 和 來(lái)控制，用來(lái)實(shí)現(xiàn)選通 8個(gè)溫度傳感器 AD590 輸入中的那一路。將 8位數(shù)字輸出端與單片機(jī)相連，用于溫度顯示。在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，由 單片機(jī)的 和 控制 A/D 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng) ，由于 A/D 的 ALE 和 START 連在一起，因此 ADC0809 在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 其接口設(shè)計(jì)框圖見圖 31。 圖 31 89C51 與 ADC0809 接口框圖 ALE 單 … 片 機(jī) CLK D0 IN0 … … D7 IN7 ADC0809 ADDA ADDB ADDC D Q CLK Q D Q CLK Q 8 路 輸 入 四川大學(xué)錦江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 硬件設(shè)計(jì)各單元電路 STC89C51 與外圍電路 STC89C51 單片機(jī) 采用 40只引腳的雙列直插封裝（ DIP）方式的單片機(jī)，引腳功能如下： （ 1） 電源及時(shí)鐘引腳 — Vcc、 Vss； XTAL XTAL2。 （ 2） 控制引腳 — PSEN、 ALE/PROG、 EA/VPP、 RESET（即 RST）。 （ 3） I/O 口引腳 — P0、 P P P3，為 4個(gè) 8位 I/O 口的外部引腳。 STC89C51 單片機(jī)的 P0 口為數(shù)據(jù)輸入端， 控制數(shù)碼管的 片 選信號(hào)， 與報(bào)警電路的三極管的基極相連， 與鎖存器的輸入使能相連， 對(duì) 單片機(jī)傳送來(lái)的 信號(hào)進(jìn)行 鎖存， , 控制兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的增加或減少； P2 口用來(lái)與 ADC0809 的 3 位地址輸入線相連，用于選通 8路模擬輸入中的一路。如圖 圖 321 單片機(jī)與外圍接口電路 AD590 溫度傳感器電路 四川大學(xué)錦江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 AD590 為電流輸出性集成溫度傳感器 ，在被測(cè)溫度一定時(shí)， AD590 實(shí)質(zhì)相當(dāng)于恒流源，把它與直流電源相連，并在輸出端串聯(lián)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 10K 的電阻，電阻上流過(guò)的電流與被測(cè)熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)溫度每增加 1℃ ，其電流增加 1uA ,當(dāng)電阻為 10K 時(shí)，輸出電壓 Vo隨溫度的變化為 10mV/K。 AD590_ AD590_ AD590_8 分別與 ADC0809 的 8 個(gè)輸入端口IN0IN7 相連。應(yīng)用電路如圖 322。 圖 322 AD590 應(yīng)用電路 顯示電路 利用 3 位 8段 LED 數(shù)碼管來(lái)顯示溫度值， LED 數(shù)碼管一般分為共陰 極和共陽(yáng)極 兩種，為了達(dá)到 用 LED顯示 不同數(shù)字的目 的， 要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為 LED 顯示器提供段碼 。共陰 極 是將 8個(gè)發(fā)光二極管陰極連接在一起作為公共端 接地 ， 當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)段被顯示； 共陽(yáng)型是將 8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起作為公共端 接正電壓 ， 當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)段被顯示。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式 。 靜態(tài)顯示