【正文】 以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 程監(jiān)測(cè)，控制和訪問數(shù)字化、智能化的傳感器，并集采樣、 A/D 轉(zhuǎn)換、電平兼容、總線地址、閾值報(bào)警、數(shù)據(jù)雙向通信及接口協(xié)議等功能于一身?？偠灾?，數(shù)字化、智能化傳感器的出現(xiàn)和廣泛使用，已成為溫度監(jiān)控系統(tǒng)的一種發(fā)展趨勢(shì)。 該系統(tǒng)由于使用集成溫度傳感器 AD590 和性價(jià)比較高的單片 機(jī) AT89C51,具有系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠 、 功耗低 、 成本 低 、 測(cè)量準(zhǔn)確 、 傳輸距離遠(yuǎn) 、 維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) ， 在 其他實(shí)際工作中 ， 有一定的實(shí)用和參考價(jià)值 。 AD590。而這些物理量中溫度是應(yīng)用最為廣泛的。計(jì)算機(jī)將采集到的數(shù)字量根據(jù)不同場(chǎng)合進(jìn)行不同處理，然后在顯示器上顯示或由打印機(jī)打印出來，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控 【 1】 ?；跍囟忍綔y(cè)的監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)不僅僅是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，更多的時(shí)候是某個(gè)更大監(jiān)控系統(tǒng)中的一部分。這為其廣泛應(yīng)用于各種不同環(huán)境提供了便捷條件。 本文基于 AT89C51的八路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,可廣泛應(yīng)用溫室 、 塑料大棚 、 物資倉(cāng)庫(kù) 、 食品加工 、 熱處理 、 冶金以及其他行業(yè)的溫度檢測(cè)及顯示 、 報(bào)警等 。 設(shè)計(jì)要求 總體要求 在此系統(tǒng)中，溫度傳感器獲得所測(cè)環(huán)境中的檢測(cè)溫度信號(hào)，信號(hào)處理和放大后，由 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部，顯示于 LED 顯示器上。同時(shí)此系統(tǒng)設(shè)有看門狗電路模塊 ，可以防止程序在運(yùn)行過程中“跑飛”，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。 內(nèi)容： （ 1）安全溫度范圍為 30— 50℃，最小區(qū)分度為 1℃，標(biāo)準(zhǔn)溫度≤ 1℃。 （ 3）用十進(jìn)制數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示所測(cè)環(huán)境溫度。 基于 AT89C51 的多路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 2 設(shè) 計(jì)思路 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)控制溫度傳感器經(jīng)過處理的信號(hào)，把信號(hào)通過單總線傳遞到單片機(jī)上。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路溫度信號(hào)采集與顯示，通過進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，發(fā)出控制信號(hào)達(dá)到控制對(duì)象正常的目的。單片機(jī)系統(tǒng)的控制核心部分。 看門狗采用硬件看門狗電路， 防止程序在運(yùn)行過 程中“跑飛”， 保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠 【 2】 。 二、 AT89C51 相關(guān)說明 【 3】 AT89C51 芯片主要性能： 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 32 可編程 I/O 線 5 個(gè)中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 2XTAL :晶體振蕩器的另一個(gè)引腳（采用外部振蕩器時(shí)，此引腳作為外部振蕩器信號(hào)的輸入端）。 （ 3）并行 I/O引腳 ： 一般 I/O口引腳或數(shù)據(jù) /低位地址總線復(fù)用引腳； ： 一般 I/O口引腳； ： 一般 I/O口引腳或高位地址總線引腳； ： 一般 I/O口引腳或第二功能引腳 振蕩器說明 1XTAL 和 2XTAL 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 為了便于推廣應(yīng)用 ， 要求傳感器性能穩(wěn)定 ， 價(jià)格適中 。 AD590具有線性優(yōu)良 、 性能穩(wěn)定 、 靈敏度高 、 無需補(bǔ)償 、 熱容量小 、 抗干擾能力強(qiáng) 、 可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn) 。 因此 ， 本系統(tǒng)集成溫度傳感器采用美國(guó)AD公司產(chǎn)品 AD590【 4】 。 其規(guī)格如下： （ 1）、 流過器件的電流 rI ( A? ) 等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度 T (開爾文 ) 度數(shù)，即 rI =T ； 式中， rI — 流過器件 (AD590) 的電流，單位為 A? ， T — 熱力學(xué)溫度，單位為 K ，即 其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度 (℃) 為基準(zhǔn) ,每增加 1℃, 它會(huì)增加 1 A? 輸出電流 。 （ 2）、 AD590 的測(cè)溫范圍為 55℃ 至 +150℃； （ 3）、 AD590 的電源電壓范圍為 4 至 30 V，可以承受 44 V正向電壓和 20 V 反向電壓，因而器件即使反接也不會(huì)被損壞； （ 4）、 精度高， AD590 在 55℃ 至 +150℃范圍內(nèi)，非線性誤差僅為177。 管腳說明，電路符號(hào)及基本應(yīng)用電路 （ 1）、管腳說明（如圖 ） 1231 2 3 圖 AD590 管腳 注： 其中 1 腳為電源正端 V ＋ ； 2 腳為電流輸 出端 0I ； 3 腳為管殼，一般不用。 二、 CD4051相關(guān)說明 概述 CD4051 是單 八 通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有三個(gè)二進(jìn)控制輸入端 A、 B、 C和 INH 輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。這些開關(guān)電路在整個(gè) VDDVSS 和 VDDVEE 電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無關(guān)。三位二進(jìn)制信號(hào)選通 八 通道中的一通道，可連接該輸入端至輸出 。 二、 AD0809 的相關(guān)說明 主要性能 ? 分辨率為 8 位； ? 精度： ADC0809 小于 ? 1LSB； ? 單 +5V供電，模擬輸入電壓范圍為 0 至 5V； ? 具有鎖存控制的 8 路輸入模擬開關(guān)； ? 可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL 電平兼容； ? 功耗為 15mW； ? 不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整； ? 轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時(shí)鐘頻率，其時(shí)鐘頻率范圍： 10 至 1280KHz【 7】 。 IN 026IN 127IN 228IN 31IN 42IN 53IN 64IN 75A D D A25A D D B24A D D C23A L E22V R E F ( + )12V R E F ( )16C L O C K10S T A R T6E O C7O U T 121O U T 220O U T 319O U T 418O U T 58O U T 615O U T 714O U T 817OE9A D C 08 0 9 圖 ADC0809 引腳圖 引腳功能如下： IN0IN7： 8 路模擬量輸入端。 ALE： 地址鎖存允許信號(hào) 輸入端 。 START—— 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 控制 信號(hào) 輸入端 。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為 ST。 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。 OE：輸出允許控制端，控制輸出鎖存器的三態(tài)門。當(dāng) OE 為低電平時(shí)， D7D0 引腳對(duì)外呈高阻狀態(tài)。 基于 AT89C51 的多路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 8 )(?REFV 、 )(?REFV ：分別為基準(zhǔn)電源的正、負(fù)輸入端。 GND:地。 其中變壓器采用 12GET? ，是經(jīng)過計(jì)算選擇的出來的，原因后續(xù)介紹。 二． CW7805 相關(guān)說明 CW7805 總共有三個(gè)引腳，分別為輸入端、輸出 端、接地端。其引腳圖如圖 所示。 二、相關(guān)說明 概述 本 LED 數(shù)碼管為四位動(dòng)態(tài)數(shù)碼管，其內(nèi)部共陰極，顧與單片機(jī)供電問題，才有 74LS245作為 7SEGMAX4 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)管 【 8】 。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 集成運(yùn)算放大器選擇 一、選擇依據(jù) OP07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。 OP07 同時(shí)具有輸入偏置電流低（ OP07A 為177。 二、 OP07 相關(guān)說明 特點(diǎn)： 超低偏移： 150 V? 最大。低失調(diào)電壓漂移： V? /℃ 。 3V至177。 引腳功能說明： OP07 其引腳圖如圖 1234 5678+O P 0 7 圖 OP07 引腳圖 1 和 8 為偏置平衡 (調(diào)零端 )，可懸空； 2 為反向輸入端； 3 為正向輸入端； 4 接地 端；5 為 空腳 ； 6 為輸出 端； 7 接電源 正極 【 9】 。 二、 MAX706P 的相關(guān)說明： 其引腳圖如圖 其引腳的意義如下： REST ：高電平復(fù)位信號(hào)輸出端。 MR ：手動(dòng)復(fù)位輸出。 1PF ：電源故障監(jiān)控電壓輸入。 GND ：接地端。 A D 5 9 0M 1 ARa1 0KA D 5 9 0M 1 BRa1 0KA D 5 9 0M 1 CRa1 0KA D 5 9 0M 1 DRa1 0KA D 5 9 0M 1 ERa1 0KA D 5 9 0M 1 FRa1 0KA D 5 9 0M 1 GRa1 0KA D 5 9 0M 1 HRa1 0K0 1 2 3 4 5 6 7+ 5V 圖 八路溫度采集電路 圖中 M1A 至 M1H 分別為 8 個(gè)傳感器，他們分別放到所測(cè)環(huán)境的 8 個(gè)不同位置，由AD590 的性質(zhì)不難得出 0 至 7 端口輸出電壓 OUTU =10mV ，然后 0 至 7 端口再接到溫度選擇電路中即可。 11 2103AABBCC4675OUTV C CIN1IN2OUT3IN4IN5I N H6V E E7V S S8A11B10C9VDD16IN15IN14IN13IN12C D 4 0 5 1M2C D 4 0 5 1 圖 八路溫度選擇電路 圖中引腳框中 07 為 8 個(gè)傳感器信號(hào)輸入端，通過 A、 B、 C 三個(gè)端口的模擬組合決定某一刻某一個(gè)端口被選通，其中 AA、 BB、 CC 分別接 AT89C51 的 、 、 端口，其中 3 口 OUT 為信號(hào)輸出口， OUT 端口接信號(hào)的處理及放大電路。 A R 1O P 07A R 2O P 07A R 3O P 07R41 0KR61 0KR51 0KR71 0KOUT+ 5V+ 5V+ 5V 5 V 5 V 5 VR85KR72 0K+ 5VI N 0R 1 03KR94 7K+ 5VUbUb UdUcUe UfUgUh 圖 單路溫度處理電路 如圖， AD590串連一個(gè) 10K 電阻再接地 ， 即可產(chǎn)生 10 ? ( + t)℃ 毫伏電壓 ， 這個(gè)電壓先經(jīng)一個(gè)運(yùn)放 AR1(0P07) 所組成的緩沖器 ， 以避免負(fù)載效應(yīng) 。 為了將采集的電壓 A/D轉(zhuǎn)換成溫度更接近人的思維角度 ， 通過這個(gè)減法器將電壓減掉 V 。 fU = gU =， hU = eU = + ；例如 ， 實(shí)際空氣溫度為 20 ℃ ， 即 t = 20； bU = V； hU =。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ADC0809與單片機(jī) AT89C51的硬件接口有三種方式 ： 中斷方式 、 查詢方式和等待延時(shí)方式 。 基于 AT89C51 的多路溫度巡回檢測(cè)系統(tǒng) 12 I N 026I N 127I N 228I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75A D D A25A D D B24A D D C23A L E22V R E F ( + )12V R E F ( )16C L O C K10S T A R T6E O C7O U T 121O U T 220O U T 319O U T 418O U T 58O U T 615O U T 714O U T 817OE9A D C 08 0 9M4A D C 08 0 9V C CI N 0C L KSTE O COED0D1D2D3D4D5D6D7P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P 3. 616P 3. 717P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34A T 8 9 C5 1A T 89 C 5 1D0D1D2D3D4D5D6D7OEE O CSTC L K 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 由于 ADC0809 片內(nèi)無時(shí)鐘 ， 可利用 ATC89C51 的 口獲得 ， 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用頻率為 12 MHz 的晶 振 ， 所以 輸出約為 1 MHz， 在 ADC0809 的輸入時(shí) 鐘頻率 范圍內(nèi) 。 地址譯碼引腳 ADDA、 ADDB、 ADDC 分別與地址總線的低三位 A0、 A A2 相連 ， 以選通 IN0IN7 中的一個(gè)通道 ，這里由于輸入為 IN0，故 ADD A、 ADD B、 ADD C 接地可以選通 IN0 通道。 電源處理電路 電源 處理電路 是常用的變壓整流電路，技術(shù)相對(duì)成熟，成本較低。即交流輸入電壓 2U 經(jīng)整流和濾波后變成 9V 。 功率 20P UI