【文章內(nèi)容簡介】 常重要的。選擇的原則要考慮溫度范圍、溫控精度、測溫場合、價格等幾方面的因素。 理論分析與計算 北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 8 分辨率 分辨率用于表征 D/A 轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化的敏感程度。 ① D/A 轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)－－可用輸入數(shù)字量的位數(shù) n 表示 D/A 轉(zhuǎn)換器的分辨率； ②可用 D/A 轉(zhuǎn)換器的最 小輸出電壓與最大輸出電壓之比來表示分辨率。 轉(zhuǎn)換精度 D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。 輸出電壓（或電流）的建立時間（轉(zhuǎn)換速度） 從輸入的數(shù)字量發(fā)生突變開始，到輸出電壓進入與穩(wěn)定值相差177。 范圍內(nèi)所需要的時間，稱為建立時間 tset。目前單片集成 D/A 轉(zhuǎn)換器（不包括運算放大器）的建立時間最短達到 微秒以內(nèi)。 圖 25 輸出電壓與時間關(guān)系圖 溫度系數(shù) 在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化 產(chǎn)生的變化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高 1℃，輸出電壓變化的百分數(shù)作為溫度系數(shù)。 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 9 權(quán)電阻網(wǎng)絡 DAC 的原理分析 圖 26 權(quán)電阻網(wǎng)絡原理圖 集成運算放大器，作為求和權(quán)電阻網(wǎng)絡的緩沖，并將電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。開關(guān) Si 的位置受數(shù)據(jù)鎖存器輸出的數(shù)碼 di控制：當 di=1 時， Si 將對應的權(quán)電阻接到參考電壓 UREF 上；當 di=0 時， Si 將對應的權(quán)電阻接地。 虛短 運算放大器總的輸入電流 虛斷 運算放大器輸出電壓 令 RF=R/2 ，則 S n 1 S n 2 S 2 S 1 S 0 I n 1 I n 2 ? I 2 I 1 I 0 20R 21R 2n 3R 2n 2R 2n 1R A ( M S B ) ( L S B ) d n 1 d n 2 d 2 d 1 d 0 R F ( R/ 2 ) u 0 U R EF － + ?I ??????????????????1n0iii1nREFi1nREF1n0ii1n0ii0122n1n2dR2UR2UdI IIIIII ?nnREF1n0iiinREFO D2U2d2Uu ???? ???????? ???? 1n 0i ii1n REFFFO 2dR2URIRu北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 10 即：輸出的模擬電壓 uO 正比于輸入的數(shù)字量 Dn，從而實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。 當 Dn=Dn1? D0=0 時， uO=0； 當 Dn=Dn1? D0=11? 1 時 , uO的變化范圍是 : 權(quán)電阻網(wǎng)絡 D/A 轉(zhuǎn)換器 特點：結(jié)構(gòu)簡單，電阻元件數(shù)較少； 缺點：阻值相差較大，制造工藝復雜。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 顯示電路 LED 顯示屏與傳統(tǒng)的 CRT 相比， LED不但體積小，厚度薄，耗能少（ 1 到 10微瓦、平方厘米），工作電壓低（ 到 6v）能與集成電路直接連用。并 且在與集成電路焊接是比數(shù)碼管接線簡單。容易操作。 圖 31 顯示電路圖 ?????????? ??? 0I0d2R2UR2 UI1diii1n R E Fi1n R E Fii時，時， in REFin REFi RURUI 22d2d 1i1i ??? ?? R E Fnn U2 120 ??~北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 11 權(quán)電路 權(quán)電阻網(wǎng)絡 D/A 轉(zhuǎn)換器電路如下圖 32所示，它由理想運算放大器、電阻網(wǎng)絡、電子模擬開關(guān)等組成。當 di=1 時（ i=0,1,2,3），電子模擬開關(guān)接 VREF， 當di=0 時，電子模擬開關(guān)接地。 圖 32 權(quán)電路示意圖 圖 33權(quán)電路圖 輸出電路 電路經(jīng)過輸入的數(shù)字電路通過單片機的程序，輸出通過權(quán)電路，然后 2R189。等比分流，再通過 LM324 輸入給電壓表。 北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 12 圖 34 輸出電路圖 按鍵電路 此電路實現(xiàn)四種不同功能的轉(zhuǎn)換。按鍵一實現(xiàn)平板旋轉(zhuǎn) 360176。功能，按鍵二實現(xiàn)一枚硬幣平衡擺動的功能，按鍵三實現(xiàn)八枚硬幣平衡擺動的功能，按鍵四實現(xiàn)始終指向一點的功能。電路圖如圖 35。 圖 35 按鍵電路圖 驅(qū)動電路 本次的電路主要是有程序通過 AT89C51 驅(qū)動的。顯示電路是由 P0 口和 、 、 口驅(qū)動的。權(quán)電路是由 P1 口來驅(qū)動的。輸出電路是由單片機通過權(quán)電路驅(qū)動。 北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 36 驅(qū)動電路引腳圖 溫度采集電路 本系統(tǒng)中 采集溫度使用的是 AD590 數(shù)字溫度傳感器。 AD590 是 Dallas 半導體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。與之前的傳感器相比， AD590 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 AD590 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55℃到 +125℃，在 10 到 +85℃范圍內(nèi) ,精度為177。 ℃。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或 過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V到 的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 AD590 可以程序設定 9到12位的分辨率，精度為177。 ℃。當分辨率為 12位時，轉(zhuǎn)換時間為 750ms。使得用戶可選擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍和分辨率設定，同時用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 AD590 一般為三極管型封裝，其引腳圖如圖 37所示。這三個引腳分別為：北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 14 GND—— 電源地； QD—— 數(shù)字信號輸入 /輸出端 ； VDD—— 外接供電電源 （可選 5V）。 圖 37 AD590引腳圖 在單片機 89c51 中，輸入 /輸出端口分別 P0、 P P P3。其中 P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口寫 1時，通過內(nèi)部的上拉電阻吧端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3 作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被電阻拉低的引腳會輸出一個電流。 P3 端口還用于一些復用功能，其復用功能如表 1所列。 表 31 單片機 89c51P3口的功能及在本系統(tǒng)中的應用 端口引腳 復用功能 本系統(tǒng)接口分配 RXD（串行口輸入口） 與手動升溫按鈕連接 TXD（串行口輸出口） 與手動降溫按鈕連接 INT0（外部中斷） 與手動調(diào)節(jié)確認按鈕連接 INT1（外部中斷 1） 與 AD590 的 I/O 端口通訊 T0（定時器 0的外部輸入） 與高溫報警的二極管連接 T1（定時器 1的外部輸入） 與低溫報警的二極管連接 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 備用 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 備用 在該系統(tǒng)中， AD590 的數(shù)字信號 輸入 /輸出端連接到 89c51 的 中，作為89c51 的數(shù)據(jù)輸入。 北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 15 壓縮機驅(qū)動電路 壓縮機驅(qū)動控制， AT89C51 的 RXD 的引腳與 7404 的引腳相連接，從 RXD 發(fā)出的控制信號經(jīng) 7404 和 ULN2021 到達壓縮機，驅(qū)動壓縮機的運行和停止。 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 其中 ULN2021是由 7個 NPN具有用共陰二極管夾緊來轉(zhuǎn)換電感負載的高壓輸出特征的達林頓晶體管組成。當前一對單精度型的額定電流為 500mA，有比較高的電流容量，它的應用軟件包括繼電器驅(qū)動器、顯示驅(qū)動器，線驅(qū)動器和邏輯緩沖器等。在本驅(qū)動電路中的作用是增大電流驅(qū)動能力。該芯片采用 16腳的 DIP 封裝 ,其中第 9為公共輸出端 COM，有一個輸出端為高電平， COM 就為高電平。 圖 38 壓縮機驅(qū)動電路 系統(tǒng)工作原理 該空調(diào)控制系統(tǒng)用到 89c51 單片機作為系統(tǒng)的 CPU 進行控制控制，由數(shù)字傳感器 AD590 進行數(shù)據(jù)采集， 89c51 對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，得到各種信號。而這些信號將分別作為 LED 數(shù)碼管顯示的信號輸入和啟動制冷設備、電暖設備的輸入。同時將利用單片機的其它使能端口實現(xiàn)系統(tǒng)的復位，手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)的硬件部分主要可分為溫度采集電路，信號處理與控制控制，溫度顯示電路，溫度調(diào)節(jié)電路，控制指示電路五大部分。 由于空調(diào)溫度控制器的核心就是單片機，單片機的選擇將直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的工作是否有效和協(xié)調(diào)。本設計采用 MCS51 系列的 AT89C51 單片機，因為AT89C51 單片機應用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，性價比高。 AT89C51 包含了 8位 CPU，片內(nèi)振蕩器， 4K 字節(jié) ROM,128 字節(jié) RAM,2 個 16位定時器，計數(shù)器，中斷結(jié)構(gòu)， I/O 接口等?？蛇M行計算，定時等一系列功能。 北京印刷學 院畢業(yè)設計（論文） 16 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ADC0801 介紹 ADC0801 是 8 位全 MOS 中速 A/D 轉(zhuǎn)換器、它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，可以和單片機直接口接。其主要引腳功能如下： （ 1） RD， WR：讀選通信號和選通信號（低電 平有效）。 （ 2） CLK：時鐘脈沖輸入端，上升有效。 （ 3） DB0— DB7 是輸入信號。 （ 4） CLKR：內(nèi)部時鐘發(fā)生器外接電阻端，與 CLKIN 端配合可由芯片自身產(chǎn)