【文章內容簡介】 （ 4）價格如何，使用是否方便。下面就幾種方案的傳感器進行分析和對比： 方案 1： 采用熱敏電阻，熱敏電阻多利用對溫度敏感的半導體材料制成，其電阻阻值會隨溫度的變化發(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溫度系數(shù)電阻 (NTC)。其 體積小，適合于測量微弱的溫度變化，但熱敏電阻精度、穩(wěn)定性、線性度都較差。不適于小于 1℃的溫度信號檢測，且不能直接用于 A/D轉換。 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，不需要嚴格考慮傳輸線上的電壓信號損失噪聲干擾問題，其精度高、價格低、無需輔助電源、線性度和互換性好。特別適用于多點溫度測量和控制系統(tǒng)。 方案選擇： 選擇方案 2。因為 AD590 電路簡單穩(wěn)定可靠，測量精度高無需調試，與A/D 轉換器連接方便。 A/D 轉換器 的選擇 模 /數(shù)轉換器是一種將連續(xù)的模擬量轉化成離散的數(shù)字量的一種電路或器件。模擬信號轉換為數(shù)字信號一般需要經(jīng)過采樣保持和量化編碼兩個過程。針對不同的對象有不同的A/D 轉換器可供選擇，其中有通用的也有專用的。在選擇 ADC 器件時要考慮多種因素，除了關鍵參數(shù)、分辨率和轉換速度以外，還要考慮其他因素，如靜態(tài)與動態(tài)精度、數(shù)據(jù)接口類型、控制接口與定時、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 轉換器，如 ICL135 等。雙積分型 ADC 轉換精度高，但轉換速度不夠快，若 用于溫度測量，不能及時地反映當前溫度值，且多數(shù)雙積分型 ADC 其輸出端不是二進制，而是直接驅動數(shù)碼管的。所以若直接將其輸出端接 I/O 接口會給軟件設計帶來極大的不便。 方案 2: 采用逐次逼近式轉換器，對于這種轉換方式，通常是用一個比較輸入信號與作為基準的 n位 DAC輸出進行比較，并進行 n 次 1 位轉換。這種方法類似于天平上用二進制砝碼稱量物質。采用逐次逼近寄存器，輸入信號僅與最高位（ MSB）比較，確定 DAC 的最高位（ DAC 滿量程的一半）。確定后結果（ 0 或 1）被鎖存，同時加到 DAC 上，以決定 DAC的輸出（ 0或 1/2）。 逐次逼近式 ADC0809 芯片內包含 8位模 /數(shù)轉換器、 8通道多路轉換器與微機控制兼容的控制邏輯。 8 通道多路轉換器能直接連通 8 個單端輸入信號中的任何一個。 ADC0809 具有轉換速度快、精度高、輸出為二進制碼、直接接 I/0 口、軟件設計方便等特點。 方案選擇： 選擇方案 2 。理由：用 ADC0809 采樣速度快，配合溫度傳感器應用方便，價格低廉，降低設計成本。 四川大學錦江學院畢業(yè)論文（設計） 8 主控芯片的選擇 溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中運用非常廣泛，其控制過程中存在著很強的干擾性和時滯性，溫度控制對系統(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)遠不能滿足溫度控制和采樣顯示的功能要求。而采用單片機控制則可以很容易的克服掉這些問題。 自單片機問世以來，在我國使用最多的還是 Intel 公司的 MCS51 系列單片機。 51 系列單片機具有品種全、兼容性強、性價比高等特點，且軟硬件應用設計資料豐富齊全，已為我國廣大工程技術人員所熟知。 STC 推出的 51 系列 單片機芯片是全面兼容其它 51 單片機的，其中 STC89C51 具有功能強大、速度較快、壽命長、價格低、抗干擾性超強、功耗低、并支持系統(tǒng)的在線編程等特點。綜合本溫控系統(tǒng)的技術指標，以 STC89C51 作為主控芯片是一個不錯的選擇。 在此運用中以 STC89C51 單片機為基礎，結合溫度傳感器、 A/D 轉換器、 LED 顯示電路、電磁繼電器等，組成了一個基于 STC89C51 單片機的溫度控制系統(tǒng)。 系統(tǒng) 設計的 硬件電路 包括主控制器、溫度傳感器、 A/D 轉換器、 LED 顯示等部分。 在溫度控制系統(tǒng)中，需要將溫度的變化轉換為對應的電信號，選用 89C51 單片機為中央處理器，通過溫度傳感器 AD590 對空氣進行溫度采集，將采集到的溫度信號傳輸給模數(shù)轉換器ADC0809 進行模數(shù)轉換，將轉換后的數(shù) 字信號傳輸 給 單片機， 單片機計算出溫度傳感器采集的多點溫度的平均值， 再由單片機控制數(shù)碼管 顯示 ， 采集到的溫度通過三位 LED 顯示出來 。 鍵盤控制主要包括控制溫度的增減，切換手動還是自動控制制冷、制熱，手動制熱和制冷。 比較采集到的溫度是否在設定溫度范圍內，如果沒有在設定的范圍內，則報警 。溫度控制自動進入制熱和制冷狀態(tài)。 系統(tǒng) 總體 框架圖 輸入部分 數(shù)碼管 顯示部分 STC89C51 A/D轉換器 驅動控制 驅動控制 溫度傳感器 制熱 制冷 空氣 鍵盤控制 四川大學錦江學院畢業(yè)論文（設計） 9 圖 21 空調溫度控制 總體 結構框圖 3 系統(tǒng)硬件電路的設計 STC89C51 與 ADC0809 的接口設計 為了使單片機的運行速度快一些， 本設計采用為 12MHz 的晶體振蕩頻率。由于 ADC0809片內無時鐘，可利用單片機提供的地址鎖存允許信號 ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器四分頻后獲得， ALE引腳的頻率是單片機的 1/6，而 ADC0809 時鐘脈沖輸入端要求輸入時鐘頻率不高于 640KHz，所以經(jīng)過四分頻后符合 ADC0809 對時鐘頻率的要求。 ADC0809 的 ADDA、 ADDB、 ADDC3 位地址輸入線是通過單片機的 、 和 來控制，用來實現(xiàn)選通 8個溫度傳感器 AD590 輸入中的那一路。將 8位數(shù)字輸出端與單片機相連，用于溫度顯示。在啟動 A/D 轉換時，由 單片機的 和 控制 A/D 的地址鎖存和轉換啟動 ，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，啟動并進行轉換。 其接口設計框圖見圖 31。 圖 31 89C51 與 ADC0809 接口框圖 ALE 單 … 片 機 CLK D0 IN0 … … D7 IN7 ADC0809 ADDA ADDB ADDC D Q CLK Q D Q CLK Q 8 路 輸 入 四川大學錦江學院畢業(yè)論文（設計） 10 硬件設計各單元電路 STC89C51 與外圍電路 STC89C51 單片機 采用 40只引腳的雙列直插封裝（ DIP）方式的單片機，引腳功能如下： （ 1） 電源及時鐘引腳 — 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 8位 I/O 口的外部引腳。 STC89C51 單片機的 P0 口為數(shù)據(jù)輸入端， 控制數(shù)碼管的 片 選信號， 與報警電路的三極管的基極相連， 與鎖存器的輸入使能相連， 對 單片機傳送來的 信號進行 鎖存， , 控制兩個按鍵實現(xiàn)對溫度的增加或減少； P2 口用來與 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 單片機與外圍接口電路 AD590 溫度傳感器電路 四川大學錦江學院畢業(yè)論文（設計） 11 AD590 為電流輸出性集成溫度傳感器 ，在被測溫度一定時， AD590 實質相當于恒流源，把它與直流電源相連，并在輸出端串聯(lián)一個標準的 10K 的電阻，電阻上流過的電流與被測熱力學溫度成正比，當溫度每增加 1℃ ，其電流增加 1uA ,當電阻為 10K 時，輸出電壓 Vo隨溫度的變化為 10mV/K。 AD590_ AD590_ AD590_8 分別與 ADC0809 的 8 個輸入端口IN0IN7 相連。應用電路如圖 322。 圖 322 AD590 應用電路 顯示電路 利用 3 位 8段 LED 數(shù)碼管來顯示溫度值， LED 數(shù)碼管一般分為共陰 極和共陽極 兩種，為了達到 用 LED顯示 不同數(shù)字的目 的， 要把不同段的發(fā)光二極管點亮，這樣就要為 LED 顯示器提供段碼 。共陰 極 是將 8個發(fā)光二極管陰極連接在一起作為公共端 接地 ， 當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應發(fā)光二極管點亮，相應段被顯示； 共陽型是將 8個發(fā)光二極管的陽極連接在一起作為公共端 接正電壓 ， 當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，相應發(fā)光二極管點亮，相應段被顯示。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式 。 靜態(tài)顯示