【正文】 ADC0804 的 A/D 轉(zhuǎn)換器這三個(gè)重要部分構(gòu)成 ，它的電路設(shè)計(jì)圖如下 31所示： AD590性能描述 AD590 是一個(gè)單片的感溫電流源，它的輸出電流和感知溫度成一定的比例，它是美國(guó) ANALOG DEVICES 公司設(shè)計(jì)的。它 能夠起到 高阻抗和恒流調(diào)節(jié)器 的工作作用 ，但前提條件是電源 的 電壓必須 是 在 4 V30 V 之內(nèi) 。調(diào)節(jié)系數(shù)是 1 181。A/K。它能夠在溫度為 25176。 C時(shí)輸出 181。A 電流，它還能通過(guò)片內(nèi)薄膜電阻與激光作用來(lái)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)器件的功能。 AD590 的應(yīng)用范圍比較廣，就現(xiàn)在而言傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的所有溫度檢測(cè)都在他的應(yīng)用范圍之內(nèi)。但是它的適用溫度是在 150176。C以下。它也是在許多的溫度測(cè)量系統(tǒng)中人們比較青睞的備用方案，因?yàn)樗且粋€(gè)成本低并且不需要支持電路的單芯片集成電路。 AD590 在應(yīng)用時(shí)，不需要線性化電路以及電壓放大器還有電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。除溫度測(cè)量外，它能夠進(jìn)行對(duì)分立器件的溫 度補(bǔ)償和校正等。 AD590 能夠以 裸片 的 形式 在工作中被應(yīng)用，但前提天驕就是它必須在受保護(hù)的環(huán)境中。 除此之外，它的一些特點(diǎn)決定著它很 18 適合遠(yuǎn)程的檢測(cè)應(yīng)用。 它能夠輸出高阻抗電流，并且對(duì)有些壓降不敏感例如長(zhǎng)線上的。即使有接收電路之間的距離達(dá)到數(shù)百英尺都可以，不管什么雙絞線都適用只要絕緣良好。就是這樣的輸出特點(diǎn)讓 它 容易 完成 多路復(fù)用：輸 送出 來(lái) 的電流可以穿 過(guò)一個(gè)多路復(fù)用器或者電源電壓通過(guò)邏輯輸出切換。 50℃ +150℃ 是他的基本測(cè)量范圍 ， 測(cè)量 誤差 是 177。 ℃， 它的誤差是可以達(dá)到177。 ℃ ，前提條件是： 510V 的范圍是電源電壓的值 ，穩(wěn)定度 在 1﹪時(shí) 。它是電流型傳感器 ，它的電流會(huì)隨著溫度的變化而變化，如果溫度變化 1℃ 電流就變化 1uA，在溫度是 35℃ 電流輸出是 ，如果溫度在 95℃ 時(shí)，輸出電流是。 運(yùn)算放大器 OP07 性能描述 Op07芯片是一個(gè)運(yùn)算放大器集成電路，他的特點(diǎn)是噪聲低、雙電源供電。由于 OP07 在很 多的實(shí)際應(yīng)用中不用單獨(dú)的進(jìn)行調(diào)零，原因是它的輸入失調(diào)電壓非常小，最大時(shí)僅為 25μ V。除此之外還有輸入偏置電流低和開(kāi)環(huán)增益高的特點(diǎn)。因?yàn)檫@么多優(yōu)越的特點(diǎn)，使得它更適合應(yīng)用在放大微弱的傳感器信號(hào)的應(yīng)用中。 ADC0804 性能描述 集成 A/D轉(zhuǎn)換器 根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同可分為很多 種， 我們?cè)?選用時(shí) 也通過(guò)考察各方面的因素滯后再選取適合的集成芯片。一般 ADC0804 這種類型的 A/D 轉(zhuǎn)換器在實(shí)際中應(yīng)用的比較多，它是逐次比較型的。 ADC0804 是 一個(gè) 8位 并且 單通道的轉(zhuǎn)換器。它有很多的 特點(diǎn) ，分別是 ： 模數(shù)變化的時(shí) 間一般為 100us； 容易與 TTL或 CMOS 接口 接入 ； 不僅能夠?qū)崿F(xiàn) 差分電壓輸入 ，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)參考電壓輸入的功能。它的 內(nèi) 部設(shè)有 時(shí)鐘發(fā)生器； ；它不需要調(diào)零操作，并且輸出的電壓范圍是零到 5V，當(dāng)一個(gè)電源工作的時(shí)候。 ADC0804 設(shè)計(jì)的比較早，所以應(yīng)用范圍也比較廣泛。 （ 1） 芯片參數(shù)如下： 工作電壓： +5V，即 VCC=+5V； 模擬轉(zhuǎn)換電壓范圍： 0～ +5V，即 0≤ Vin≤ +5V； 分辨率 是 1/256， 它的 轉(zhuǎn)化值 是在 0～ 255 之間； 19 轉(zhuǎn)化時(shí)間： 100us； 轉(zhuǎn)換誤差：177。 1LSB； 參考電壓： ； （ 2） .各個(gè)引 腳名稱及作用： Vin（ +）和 Vin（ ）管腳：模擬信號(hào)的接入端口，單極性以及雙極性還有差模輸入信號(hào)都可以被識(shí)別。 DB0DB7 的 管腳：是 一個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出段，它輸出的是八位的二進(jìn)制三態(tài)特性數(shù)字信號(hào)。 CLKIN 管腳：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。 CLKR 管腳 :外 部連 接電阻端口，它和內(nèi)部 的 時(shí)鐘發(fā)生器相 連 以及 CLK 端配合可以讓芯片內(nèi)部 的時(shí)鐘脈沖發(fā)出信號(hào) ，脈沖的頻率可以通過(guò)公式： fck=1/(）計(jì)算得到。 CS 管腳：是 一個(gè)信號(hào)輸入端，它的特點(diǎn)是在低電平觸發(fā)。 WR 管腳：是寫的電平輸入端，它通過(guò)低電平來(lái)開(kāi)啟 AD 轉(zhuǎn)換 過(guò)程。 RD 管腳： 是讀的電平輸入端。 INTR 管腳：中斷端口，當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換完成后，它的端口輸出低電平，并且表示這次轉(zhuǎn)換結(jié)束。 VREF/2：參考電平輸入。 VCC：芯片電源 5V輸入。 AGND:模擬電源地線。 DGND:數(shù)字電源地線。 （ 3） ADC0804 典型接法 ADC0804 是一個(gè)逐次逼近式特點(diǎn)的 A/D轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度非?？?，而且分辨率也不低，最重要的是價(jià)格低，因?yàn)檫@些絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，他們被廣泛應(yīng)用。 ADC0804 型號(hào)的 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理通過(guò)幾個(gè)步驟來(lái)說(shuō)明，不走如下： 20 這是通過(guò)二分法的尋 求方法來(lái)尋找結(jié)果，幾位的 A/D 轉(zhuǎn)換器就要對(duì)應(yīng)幾次尋找，這樣才能完成轉(zhuǎn)換的過(guò)程，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中輸入值就代表這模擬輸入電壓。 如圖36所示： 圖 36溫度采樣和轉(zhuǎn)換電路 （ 4）電路原理及參數(shù)計(jì)算 在我們?cè)O(shè)計(jì)的 溫度采樣電路 中，我們選擇溫度傳感器 AD590 作為溫度傳感器，因?yàn)?AD590 是電流型的，所以我們選用 OP07將溫度傳感器采集到的電流 21 信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后通過(guò) ADC0804 型 A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)講采集轉(zhuǎn)化后的溫度模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的形式傳送給單片機(jī)，有單片機(jī)對(duì)數(shù)字量進(jìn)行相應(yīng)的處理。 12V輸入?yún)⒖?電壓，由一個(gè)運(yùn)算放大器，如果虛擬電路表明，運(yùn)算放大器 OP07反向輸入端（ 2）腳電壓為零伏。 如果輸入 電壓為零伏時(shí) ，輸出電壓 是 bU =12V， OP07的 2 腳處為 A點(diǎn)， cI 為 AD590 的轉(zhuǎn)換電流。列出 A點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)方程如下 : b12UR cIR ?? （ 1） 由于系統(tǒng) 控制 水溫范圍 是在 25℃ 50℃ 之間 ,在 輸出電壓為零時(shí) AD590的輸出電流 則為 ,那么為了讓 Ui的電位為零就 得 使電流等于 , 輸出電壓為 12v所以由方程 (1)得 12R b cUR I?? 12V/ = (2) 由 (2)取電阻 R1=47k , R2=5k 的電位器 ， ADC0804 的輸入電壓范圍 在 0— 5v之間 ， 本設(shè)計(jì)為了達(dá)到更精確的測(cè)量目的就使水溫達(dá)到 50℃ 時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為 5伏。 此時(shí)列出 A點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)方程如下： 0b3 4 1 2UUR + R R + R CI?? 345V 3 0 8 . 2 u A 3 6 8 . 2 u AR + R ?? （ 3） 34R +R = 如果水溫達(dá)到 50℃ ，那么溫度傳感器的輸出電流就是 ， 由方程式（ 3）得 ： 3R + 4R = 于是選擇 3R =75k , 4R =10k 的電位器。 按鍵電路 和報(bào)警部分 設(shè)定中的按鍵 有 三 個(gè)，分別是 S1， S2 和 S3， S1 是復(fù)位鍵， S2是溫度 加按鍵 ,S3是溫度 減按鍵。 適用這三 個(gè)按鍵， 來(lái)設(shè)定理想溫度，通過(guò)溫度加減按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度設(shè)定溫度的調(diào)整 。如圖 37所示。 22 圖 37 按鍵電路 報(bào)警電路： 聲光報(bào)警裝置是一種應(yīng)用在危險(xiǎn)的場(chǎng)所，通過(guò)光和聲音來(lái)發(fā)出示警信號(hào)的一種報(bào)警裝置。防暴聲光報(bào)警裝置適用在含有Ⅱ C 級(jí) T6 溫度的組別的爆炸性氣體的環(huán)境，還可以在化工、石油等行業(yè)有防爆要求的防爆場(chǎng)所里使用，同樣還可以在室外使用。防暴的產(chǎn)品需要符合 GB3836 系列標(biāo)準(zhǔn)的要求，經(jīng)過(guò)國(guó)家指定的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)鑒定，并且取得防暴的資格證。 報(bào)警器的外殼為全不銹鋼，燈的抗沖擊能力好，超強(qiáng)的蜂鳴器，可視度高的 LED 發(fā)光管，而且具有功耗低，不受污染物和水的影響，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 報(bào)警電路 如下圖所示 ， 由 LED 指示燈和蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)指示系統(tǒng)工作狀態(tài)有些危險(xiǎn)。這個(gè)電路的設(shè)計(jì)使用了一個(gè)小功率的三極管做驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，如果單片機(jī)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)， 就會(huì)輸出高電平脈沖，使三極管的 bcU大于三極管的導(dǎo)通電壓，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音，我們救護(hù)發(fā)覺(jué)危險(xiǎn)，并做相應(yīng)處理。同 時(shí)單片機(jī) 、 會(huì)發(fā)出低電平脈沖，是 LED 燈導(dǎo)通，指示燈 D D2 亮，提醒我們有危險(xiǎn)，電路如圖 38所示： 圖 38 報(bào)警電路 23 LCD1602 顯示電路 LCD1602 是一個(gè)在目前為止應(yīng)用比較普遍的顯示器，它的腳管接口有 16個(gè)，一般有 14 個(gè)教官的是字符型的，但是也有 16 個(gè)教官的字符型的，多的那兩個(gè)一般就是電源和地引腳了，雖然多了兩個(gè)引腳但是原理還是一樣 。 液晶屏幕的對(duì)比度是可以調(diào)整的，我們通過(guò)連接一個(gè) 10K的點(diǎn)位器在第 3引腳上來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。其內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)器為 HD44100 和 HD44780 分別在顯示器內(nèi)部起到驅(qū)動(dòng)和控制作用。我們?cè)谶m用的過(guò)程中可以設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件還有搭配上 4 條數(shù)據(jù)連接線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示器的控制作用。在我們的這個(gè)設(shè)計(jì)中顯示器的主要作用是顯示我們?cè)O(shè)定的溫度值還有測(cè)量的實(shí)時(shí)溫度值。 如圖 39 所示。 圖 39 LCD1602 顯示電路 電源電路 單片機(jī)系統(tǒng) 需要 5V電壓來(lái)支持運(yùn)行，但是我們的主要電源是 220V的交流電，所以我們就需要通過(guò)一定的降壓和蒸餾電路來(lái)將 220V 的交流電轉(zhuǎn)變成我們單片機(jī)所需要的 5V 電壓。 如圖 310 所示， 我們通過(guò)變壓器把電壓從 220V 轉(zhuǎn)化成 24V，然后通過(guò)橋式整流電路把交流電轉(zhuǎn)化成直流電，再通過(guò)芯片 7805 把 24V 的直流電轉(zhuǎn)變成 5V的電壓。 24 圖 310 電源電路 溫度控制電路 此部分電路主要由繼電器控制。 兩個(gè)繼電器分開(kāi)控制兩個(gè)不同的系統(tǒng)，一個(gè)控制溫度加熱系統(tǒng)，一個(gè)控制系統(tǒng)的降溫系統(tǒng)。 繼電器的兩輸出端 220V 的交流電，通過(guò)控制繼電器的閉合來(lái)控制電熱絲是否加熱； 加熱系統(tǒng)中，我們通過(guò)對(duì)繼電器的控制讓加熱電路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱功能，降溫系統(tǒng)中，我們同樣通過(guò)對(duì)繼電器的控制來(lái)讓降溫系統(tǒng)中的主 路開(kāi)關(guān)的關(guān)閉和斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫的目的。為了保護(hù)繼電器，我們?cè)诶^電器的輸入端加上一個(gè)反向的二極管。 控制部分電路圖如圖311 所示： 圖 311 繼電器控制電路 25 第 4 章、 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)我們完成硬件設(shè)計(jì)后就得開(kāi)始寫程序，做軟件部分 ， 在這之前我們得理解溫度 控制系統(tǒng) 是如何工作的以及它的工作步驟 。 開(kāi)始時(shí)加熱裝置是處于不工作的作態(tài)。第一個(gè)任務(wù)是先設(shè)置溫度值 ， 這時(shí)設(shè)置的溫度就會(huì)顯示在數(shù)碼管上 ， 溫度設(shè)定好后，單片機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)的環(huán)境