发动机温度的智能化控制大学毕设论文

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1、 摘 要介绍了单片机在汽车发动机智能控制冷却系统中的应用 ,并阐述了智能控制的工作原理。给出了单片机的系统电路原理以及各组成部分的电路图关键词： 单片机; 智能控制; 发动机; 冷却系统Abstract【Abstract】 This paper introduces the application of the single plate computer on the intelligent controlled cooling system of the auto engines and its working principles are expounded. The circuit pr

2、inciples and the diagram of this system are also offered.【Key words】 single plate computer; intelligent control; engine; cooling system;II目 录摘 要IAbstractII第1章 发动机冷却系统11.1 发动机冷却系统概述11.1.1发动机冷却系统的循环11.1.2发动机冷却系统的部件分析21.1.3发动机冷却系统的设计31.2发动机冷却系统的重要意义31.3 现有发动机冷却系统存在的不足31.4 新型发动机冷却系统的优点和总体设计方案4第2章 单片机在冷却

3、系统中的应用52.1 单片机在汽车冷却系统中的应用62.1.1 发动机冷却系统的组成92.1.2 单片机控制工作原理9 2.1.3 AD590温度传感器的工作原理以及特点 92.2 单片机智能控制系统控制电路9 2.2.1 微控制器34 2.2.2 电源电路 35 2.2.3 信号采样处理电路 20 2.2.4 自动复位电路 24 2.2.5 控制驱动电路 252.3 单片机控制系统的工作过程252.3.1 单片机温度控制程序262.4 结论.29第3章 电动风扇驱动电机设计说明293.1转速负反馈控制系统的组成及工作原理 303.1.1电路的组成303.1.2工作原理303.2 闭环控制系统

4、的电流控制 323.2.1问题的提出323.2.2 引入电流发反馈环节限制冲击电流32致 谢 34参考文献35 发动机温度的智能化控制第一章：发动机冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。发动机的冷却系有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系成为风冷系；以冷却液为冷却介质的称水冷系。1.1.1冷却系统的循环汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。 在冷却系统中，其实有两个散热循环：一个

5、是冷却发动机的主循环，另一个是车内取暖循环。这两个循环都以发动机为中心，使用是同一冷却液。（1） 冷却发动机的主循环：主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”和“正常循环”。冷车着车后，发动机在渐渐升温，冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”，目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。随着发动机的温度，冷却液温度升到了节温器的开启温度(通常这温度在80摄氏度后)，冷却循环开始了“正常循环”。这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的散热器，散热后，再经水泵进入发动机。(2) 车内取暖的循环：这是一个取暖循环，但对于发动机来说，它同样是一个发动机的冷

6、却循环。冷却液经过车内的采暖装置，将冷却液的热量送入车内，然后回到发动机。有一点不同的是：取暖循环不受节温器的控制，只要打开暖气，这循环就开始进行，不管冷却液是冷的、还是热的。1.1.2冷却系统部件分析在整个冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐、采暖装置(类似散热器)。1)冷却液：冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。2)节温器：从介绍冷却循环时，可以看出节温器是决定走“冷车循环”，还是

7、“正常循环”的。节温器在80摄氏度后开启，95摄氏度时开度最大。节温器不能关闭，会使循环从开始就进入“正常循环”，这样就造成发动机不能尽快达到或无法达到正常温度。节温器不能开启或开启不灵活，会使冷却液无法经过散热器循环，造成温度过高，或时高时正常。如果因节温器不能开启而引起过热时，散热器上下两水管的温度和压力会有所不同。3)水泵：水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。水泵的故障通常为水封的损坏造成漏液，轴承毛病使转动不正常或出声。在出现发动机过热现象时，最先应该注意的是水泵皮带，检查皮带是否断裂或松动。4)散热器：发动机工作时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过，热的冷

8、却液由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件，就是散热器盖，这小零件很容易被忽略。随着温度变化，冷却液会“热胀冷缩”，散热器器因冷却液的膨胀而内压增大，内压到一定时，散热器盖开启，冷却液流到蓄液罐；当温度降低，冷却液回流入散热器。如果蓄液罐中的冷却液不见减少，散热器液面却有降低，那么，散热器盖就没有工作！5)散热风扇：正常行驶中，高速气流已足以散热，风扇一般不会在这时候工作；但在慢速和原地运行时，风扇就可能转动来助散热器散热。风扇的起动由水温感应器控制。6)水温感应器：水温感应器其实是一个温度开关，当发动机进水温度超出90摄氏度以上，水温感应器将接通风扇电路。如果循环正常，而温度升高

9、时，风扇不转，水温感应器和风扇本身就需要检查。7)蓄液罐：蓄液罐的作用是补充冷却液和缓冲“热胀冷缩”的变化，所以不要加液过满。如果蓄液罐完全用空，就不能仅仅在罐中加液，需要开启散热器盖检查液面并添加冷却液，不然蓄液罐就失去功用。8)采暖装置：采暖装置在车内，一般不太出问题。从循环介绍可以看出，此循环不受节温器控制，所以冷车时打开暖气，这个循环是会对发动机的升温有稍延后的影响，但影响实在不大，不用为了让发动机升温而使人冻着。也正因为这循环的特点，在发动机出现过热的紧急情况下，打开车窗，暖气开大最大，对发动机的降温会有一定的帮助。1.1.3冷却系统的设计冷却系统的作用是在所有工况下，保证发动机在最

10、适宜的温度下工作，冷却系统匹配的是否合适将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性，所以在冷却系统的设计及计算中，散热器的选型以及风扇的匹配对冷却系统起着至关重要的作用。为便于组织气流，散热器布置在整车的前面，但由于受到整车布置空间的限制，在其前面还布置了空调冷凝器，这会增加风阻，影响散热器的进风量，从而影响冷却系统的冷却能力。风扇布置在散热器后面，靠风扇电机带动。1.2发动机冷却系统的重要意义传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机，而还应具有改善燃料经济性和降低排放的作用。为此，现代冷却系统要综合考虑下面的因素：发动机内部的摩擦损失；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量

11、温度。 先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法，统筹考虑每项影响因素，使冷却系统既保证发动机正常工作，又提高发动机效率和减少排放。1.3现有发动机冷却系统的不足1.发动机温度过高 发动机温度过高会引起气缸壁过热，破坏缸壁上的润滑油油膜，降低润滑性能，加速机件磨损；混合气受热膨胀，进入发动机的的混合气量减少，使发动机功率降低，并引起早燃和突爆。 发动机温度过高时，首先应注意检查水箱水位，及时添加冷却水。在行驶过程中，发动机突然过热，原因是冷却系严重缺水。夏季行车冷却水沸腾时，应当选择适当地点停车，发动机怠速运转数分钟后，再加入冷却水。当发动机冷却系容量符合标准且无漏水，但在行驶 过程中水温却超

12、过90度直到沸腾，应打开百叶窗，检查节温器，因为在行驶过程中，节温器损坏，会引起发动机温度过高(节温器是一个感温构件，当水箱的水温达到80度左右，它才自动开启，到90度以上则完全打开，使水流经水箱循环降温)。发动机这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面共温度过高还与水箱风扇工作等因素有关，因为风扇皮带的松紧直接影响风扇的转速，从而影响散热效果(检查风扇皮带松紧度 的正确方法是，用拇指以约4公斤的压力按下皮带，其挠度一般为10一15厘米)。 2.发动机温度过低 发动机温度过低会导致汽油雾

13、化不良，不能完全燃烧，同时雾化不良的汽油会形成油滴，冲刷气缸壁上的润滑油，影响润滑性能。 发动机在正常情况下低温起动时，如果节温器损坏，会导致发动机温度过低。因为节温器损坏，发动机低温起动后水套内的水流向水 箱形成冷却水循环，无法使发动机的温度迅速升至正常工作温度，造成发动机温度过低。 发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统，这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放1.4新型发动机冷却系统的优点

14、和总体设计方案通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气门周围区域温度极限值，可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各有特点，这取决于希望达到的目的。 （1） 提高温度设定点 提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点，它直接影响发动机损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温度，降低发动机摩擦磨损，降低发动机燃油消耗。 研究表明，发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到150，使气缸温度升高到195，油耗则下降4%-6%。将冷却液温度保持在90-115范围内，使发动机机油的最高

15、温度为140，则油耗在部分负荷时下降10%。 提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热器热传递的效果，降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，从而降低发动机的功率消耗。此外，可采用不同的方式，进一步减小冷却液的流速。 （2） 降低温度设定点 降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率，降低进气温度。这对燃烧过程、燃油效率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本，提高部件使用寿命。 研究表明，若气缸盖温度降低到50，点火提前角可提前3A而不发生爆震，充气效率提高2%，发动机工作特性改善，有助于优化压缩比和参数选择，取得更好的燃油效率和排放性能。 （3）

16、精确冷却系统 精确冷却系统主要体现在冷却水套的结构设计与冷却液流速的设计中。在精确冷却系统中，热关键区，如排气门周围，冷却液有较大的流速，热传递效率高，冷孔为定位基准来加工第二个孔，再以加工好的孔为定位基准来加工第一各孔，这样可提高孔的位置精度，料的利用率，降低加工成本。却液的温度梯度变化小。这样的效果来自缩小这些地方冷却液通道的横截面，提高流速，减少流量。 精确冷却系统的设计关键在于确定冷却水套的尺寸，选择匹配的冷却水泵，保证系统的散热能力能够满足低速大负荷时关键区域工作温度的需求。 发动机冷却液流速的变化范围相当大，从怠速时的1 m/s到最大功率时的5 m/s。故应将冷却水套和冷却系统整体

17、考虑，相互补充，发挥最大潜力。 研究表明，采用精确冷却系统，在发动机整个工作转速范围，冷却液流量可下降40%。对气缸盖上冷却水套的精确设计，可使普通冷却道的流速从1.4m/s提高到4 m/s，大大提高气缸盖传热性，将气缸盖的金属温度降低到60。 （4） 分流式冷却系统 分流式冷却系统为另外一种冷却系统。在这种冷却系统中，气缸盖和气缸体由各自的液流回路冷却，气缸盖和气缸体具有不同的温度。分流式的冷却系统具备特有的优势，可使发动机各部分在最优的温度设定点工作。冷却系统的整体效率达到最大。每个冷却回路将在不同冷却温度设定点或流速下工作，创造理想的发动机温度分布。 理想的发动机热工作状态是气缸盖温度较

18、低而气缸体温度相对较高。气缸盖温度较低可提高充气效率，增大进气量。温度低且进气量大可促进完全燃烧，降低CO，HC和NOx的形成，也提高输出功率。较高气缸体温度会减小摩擦损失，直接改善燃油效率，间接地降低缸内峰值压力和温度。分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度相差100。气缸温度可高达150，而缸盖温度可降低50，减少缸体摩擦损失，降低油耗。较高的缸体温度使油耗降低4%-6%，在部分负荷时HC降低20%-35%。节气门全开时，缸盖和缸体温度设定值可调到50和90，从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。 （5）可控式发动机冷却系统 传统的发动机冷却系统属于被动式的，结构简单或成本低。可控式冷却系统可弥

19、补目前冷却系统的不足。现在冷却系统的设计标准是解决满负荷时的散热问题，因而部分负荷时过大的散热能力将导致发动机功率浪费。这对轻型车辆来说尤为明显，这些车辆大多数时间都在市区内部分负荷下行驶，只利用部分发动机功率，引起冷却系统较高损耗。为解决发动机在特殊情况下过热的问题，现在的冷却系统体积较大，导致冷却效率降低，增大了冷却系统的功率需求，延长了发动机暖机时间。可控式发动机冷却系统一般包括传感器、执行器和电控模块。可控式冷却系统能够根据发动机工作状况调整冷却量，降低发动机功率损耗。在可控式冷却系统中，执行器为冷却水泵和节温器，一般由电动水泵和液流控制阀组成，可根据要求调整冷却量。温度传感器为系统的

20、一部分，可迅速把发动机的热状态传给控制器。 (新款宝马车上已有实际应用)可控式装置，如电动水泵，可将冷却系温度设定点从90提高到110，节省2%-5%的燃油，CO减少20%，HC减少10%。稳定状态时，金属温度比传统冷却系统的高10，可控式冷却系统具有较快的响应能力，可将冷却温度保持在设定点的2范围。从110下降到100只需2 s。发动机暖机时间减少到200s，冷却系统工作范围更贴近工作极限区域，能够缩小发动机冷却温度和金属温度的波动范围，减少循环热负荷造成的金属疲劳，延长部件寿命。 （6）结论 前面介绍的几种先进冷却系统具有改善冷却系统性能的潜力，能够提高燃油经济性和排放性能。冷却系统的能控

21、性是改善冷却系统的关键，能控性表示对发动机结构保护的关键参数，如金属温度、冷却液温度和机油温度等能够控制，确保发动机在安全限度范围内工作。冷却系统能够对不同工况作出快速反应，最大程度地节省燃料、降低排放，而不影响发动机整体性能。 从设计和使用性能角度看，分流式冷却与精密冷却相结合具有很好的发展前景，既能提供理想的发动机保护，又能提高燃油经济性和排放性。这种结构有利于形成发动机理想的温度分布。直接向气缸盖排气门周围供给冷却液，减少了气缸盖温度变化，使缸盖温度分布更加均匀，也能将机油和缸体温度保持在设计的工作范围，具有较低的摩擦损失和污染排放量。第二章：单片机在汽车冷却系统中的应用2.1单片机在汽

22、车冷却系统中的应用 单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用80C51单片机自制了一个温度控制系统，重点介绍了该系统的硬件结构及编程方法。1.单片机硬件系统设计原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路.二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器

23、、打印机、A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路. 系统的扩展和配置应遵循以下原则: 1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法.为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础. 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发. 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑.硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实殃,以简化硬件结构.但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间. 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配.如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽

24、可能选择低功耗产品. 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等. 6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力.驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载. 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统.系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性.随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现,如ST公司新近推出的PSD32系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上

25、电复位电路等等. 2.单片机系统硬件抗干扰常用方法实践 关键词：单片机、温度传感器、模/数转换器 1单片机温度控制系统的组成及工作原理 在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为099，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数

26、码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。 2温度检测的设计 系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：Ir流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。 2、AD590的测温范围为-55+150； 3、AD590的电源电压范围为4V30V； 4、输出电阻为

27、710MW； 5、精度高。 AD590温度传感器输出信号经放大电路放大10倍，再送入模/数转换器ADC0804，转换后送单片机。根据AD590温度传感器特性以及放大10倍后的电压值与现场温度的比较发现，实际温度转换后送入单片机的值与按键输入数值之间有一定的差值，模/数转换器送入单片机的数值是按键输入值得2.5倍。由于单片机不能进行小数乘法运算，所以先对按键输入进行乘5，然后根据运算结果及程序状态字的状态再进行循环右移一位，如果溢出标志位为低电平时直接对累加器进行一次带进位循环右移，如果溢出标志位为高电平时，先对进位标准位CY位置为高电平，然后再进行一次带进位循环右移，通过上述操作使按键输入的温

28、度值与模/数转换器送入单片机的温度值相统一传统的节温器控制冷却液大小循环的路线，节流损失大，工作不可靠，工作效率低，不能根据发动机的散热要求准确地调节冷却系统的散热能力；传统的保温帘是人为控制散热器的通风量；传统的冷却风扇由发动机的曲轴驱动，其冷却能力只能随发动机的转速的变化而变化moc.861ehcoaz.www，不能满足实际散热要求。而且三者的动作互不联系，工作效率低，燃油浪费率高，不适应现代汽车技术的发展。目前，传统的节温器、保温帘和冷却风扇仍广泛应用于国产汽车发动机的冷却系统。针对上述提出的汽车发动机冷却系统的弊端，从灵敏性、可靠性、以及发动机的动力性和经济性考虑出发，应使节温器、保温

29、帘和冷却风扇实现多元联合控制IIA版权所有，即将传统的冷却风扇改为电控冷却风扇；将传统的节温器改为电控节温器；增设电控导风板；实现上述三者联合控制，即冷却系统的智能控制。它可以根据行车速度、大气环境温度、发动机冷却水温度的变化对冷却系统的冷却能力进行自动控制，以实现发动机快速预热，大量减少发动机的传热损失和功率损失。 2.冷却系统的智能控制 系统由于汽车运行过程中产生强烈的振动、热辐射和电磁干扰，因此对该系统电路有特殊要求：电路要有较高的抗振动能力，以适应不同路况、车况的要求。提高系统整体的可靠性和稳定性。电路应采取有效的防护隔离措施，以提高其抗干扰能力。 2.1.1单片机冷却系统的组成 该系

30、统由电控冷却风扇、电控节温器、电控导风板、微控制机构组成。电控冷却风扇由电动机驱动；电控节温器利用电加热引起双金属片变形MMS版权所有，由双金属片变形带动节温阀旋转运动，来改变大小循环；电控导风板由双向电动机通过传动机构使之打开或关闭；微控制机构是利用89C51开发的单片机控制系统。 2.1.2单片机控制系统工作原理 由温度传感器感受发动机水温的变化，同时把温度信号转变为同其成反比关系的电压模拟信号。这些信号经过处理(电容器低通滤波、校正和电压跟随器耦合)送入A/D转换器(ADC0809)中INO信号通道。由A/D转换器把采集来的模拟电压信号转换为数字信号并读入单片机，89C510单片机89C

31、51根据不同的输入信号分析处理去控制驱动电路，实现对节温器继电器、导风板继电器和风扇继电器的控制。即可实现对发动机冷却能力的智能控制。 2.1.3 A/D590温度传感器工作原理及其特点（1） AD590的核心电路及内部电路在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mVK的电压信号。其基本电路如图3所示。图3是利用UBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个

32、管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3和T4的发射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为UBE。因此，电流I1为： I1UBER（KTq）（lnn）R对于AD590，n8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻RL上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1AK的I值。图4所示是AD590的内部电路，图中的T1T4相当于图3中的T1、T2，而T9，

33、 T11相当于图3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10为对称的Wilson电路，用来提高阻抗。T5、T12和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接方式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I的13。T9和T11 的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5

34、和R6上，因此可以写出： UBE（R62 R5）I3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是R5的23。根据上式不难看出，要想改变UBE，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使UBE减小，不过，改变R5对UBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250之下使总电流I达到1AK。（2） AD590温度传感器的测温原理及其特点AD590是一种两端集成电路式半导体温度传感器，输出电流与它所感受的温度成线性关系，工作电压可以

35、从+4V-+30V范围内选用，测温范围-55-150，属于低温传感器，它与大多数其他形式的温度传感器相比，不存在线性问题，与热电阻相比不需要设计输入电桥和微弱信号放大器，与热电偶相比不要进行冷端补偿，而且它是以高阻抗恒流形式输出，传输线上的压降不影响输出电流值，可以进行远距离传输，因此，它具有使用方便，抗干扰能力强的特点，特别使用于远距离的温度巡回检测系统的设计方法。AD590是一种恒流源器件，输出的电流值与它所测的绝对温度由精确的线性关系，由于厂家生产时采用激光微调来校正集成电路内放入薄膜电阻，使其在摄氏零度（对应绝对值温度为273.2K），输出电流为273.2uA，灵敏度为1uAK，当其感

36、受温度升高或减低时，输出电流以1uAK的速度增大或减小，从而将被测温度线性转化为电流形式输出，在测量线路中，将其电流转换为电压，则可用电压形式来表示对应温度的大小，由于AD590输出电流设计为开式温标对应，而且工作电压范围大，因此在实际 应注意一下几个问题。1 AD590在摄氏零度时，输出电流值为273.2uA，它与热力学温度273.2K相对应，而人们习惯摄氏温标表示温度，摄氏温标与开式温标的转换关系即为T（K）=273.2+t（）,在信号处理时，应将开式温度转换为摄氏温度。2 AD590输出电流在远距离传输时，虽然可以在+4V-+30V范围内选用，但某一工作电压以经确定，应尽可能使其稳定，因

37、为工作电压波动将引起AD590输出电流在一定程度上的现对漂移，造成测量误差。3 AD590输出电流在远距离传输时，虽然它对导线产生的压降不敏感，但应避免传输导线回路受电磁干扰影响产生的感应电势而导致电路电流变化，造成测量误差。（2）采样放大电路检测系统采样放大电路的设计，48个温度传感器AD590检测48点温度，6个CD4051模拟开关对应控制采样每一个温度信号，通过CD4051采样的信号由通向放大器741进行放大，放大后的信号送A/D转换器，模拟开关CD4051的选通地址A0-A3由89C51P0的低位地址P0.0-P0.2控制，而每篇CD4051的片选信号INH分别为P1口P1.0-P1.

38、5来控制，AD590将温度换成电流后，经采样电阻R1和R1w转换为电压信号，取样电阻Rp设计为1k温度没变化一度，取样电阻上的压降变化为1mV,在摄氏零度时，取样电压273.2mV。由于后续A/D转换器采用ICL7135，器差动电压量程为0-+1.999或-1.999V。因此，取样电压进行A/D转换前还需进行放大，放大器采用通用741运算放大器允许的输入范围内，图7-4的R1w调整传感器零点取样电压，R1w调整放大器的放大倍数，从而使得在恩度为0时，放大器输出电压U0为2.732V，温度为100时，放大器输出电压U0为3.732V.单片机智能控制系统电路原理图如图1所示，主要包括微控制器、电源

39、电路、信号采样处理电路、A/D转换器、自动复位电路和控制驱动电路。2.2.1微控制器 采用inter公司生产的MCS-51系列单片机AT89C51，一种+5V供电、40脚封装、32根I/O线、HMOSI制造技术、布尔操作处理功能的单片机，可以对信号进行分析、处理计算和控制输出。它是本系统的核心。89C51外部引脚图：（可以直接拷入ASM程序文件中，作注释使用，十分方便）; ; P1.0 1 40 Vcc ; P1.1 2 39 P0.0; P1.2 3 38 P0.1; P1.3 4 37 P0.2; P1.4 5 36 P0.3; P1.5 6 35 P0.4; P1.6 7 34 P0.5

40、; P1.7 8 33 P0.6; RST/Vpd 9 32 P0.7; RXD P3.0 10 31 -EA/Vpp（内1/外0 程序地址选择）; TXD P3.1 11 30 ALE/-P （地址锁存输出）; -INT0 P3.2 12 29 -PSEN （外部程序读选通输出）; -INT1 P3.3 13 28 P2.7; T0 P3.4 14 27 P2.6; T1 P3.5 15 26 P2.5; -WR P3.6 16 25 P2.4; -RD P3.7 17 24 P2.3; X2 18 23 P2.2; X1 19 22 P2.1; GND 20 21 P2.0; 引脚说明：

41、电源引脚 Vcc（40脚）：典型值5V。 Vss（20脚）：接低电平。 外部晶振 X1、X2分别与晶体两端相连接。当采用外部时钟信号时，X2接振荡信号，X1接地。 输入输出口引脚： P0口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P1口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P2口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 P3口：I/O双向口。作输入口时，应先软件置“ 1”。 控制引脚： RST/Vpd、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。 RST/Vpd（9脚）：复位信号输入端（高电平有效）。 第二功能：加+5V备用电源，可以

42、实现掉电保护RAM信息不丢失。 ALE/-PROG(30脚）：地址锁存信号输出端。 第二功能：编程脉冲输入。 -PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。 -EA/Vpp(31脚）：外部程序存储器使能端。 第二功能：编程电压输入端（+21V）。;98c2051外部引脚图：（可以直接拷入ASM程序文件中，作注释使用，十分方便）; ; RET 1 20 Vcc ; RXD P3.0 2 19 P1.7; TXD P3.1 3 18 P1.6; -INT0 P3.2 6 17 P1.5; -INT1 P3.3 7 16 P1.4; T0 P3.4 8 15 P1.3; T1 P3.5 9 14

43、P1.2; P3.7 11 13 P1.1 A1(+); X1 4 12 P1.0 A0(-); X2 5 10 GND; 【引脚电器性能】AT89C2051单片机的P口特点： P1口：P1口是一个8位双向I/O端口，其中P1.2P1.7引脚带有内部上拉电阻，P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流，并能直接驱动LED显示。 对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（I

44、il）。 P3口：P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O端口。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O口引脚而只读。P3口输出缓冲器可吸收20mA电流。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。AT89C51单片机的P口特点： P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8 个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。 在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数

45、据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。 P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。

46、 在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行 MOVX DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。 在稳定的状态条件下Io 低被外部限制如下1、每个管脚

47、的最大IOL 15mA 注85 规格2、每个8 位口的最大IOL 26 mA3、IOL 输出最大总和 71mA4、如果IOL 超过测试条件VOL 可能会超过相应规格不能保证超过测试电流内部单元：运算器：1、算术逻辑部件ALU：用以完成+、-、*、/ 的算术运算及布尔代数的逻辑运算，并通过运算结果影响程序状态寄存器PSW的某些位，从而为判断、转移、十进制修正和出错等提供依据。2、累加器A：在算术逻辑运算中存放一个操作数或结果，在与外部存储器和I/O接口打交道时，进行数据传送都要经过A来完成。3、寄存器B：在 *、/ 运算中要使用寄存器B 。乘法时，B用来存放乘数以及积的高字节；除法时，B用来存放

48、除数及余数。不作乘除时，B可作通用寄存器使用。4、程序状态标志寄存器PSW：用来存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便为下一条指令的执行提供依据。【PSW】 (D0H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Cy AC F0 RS1 RS0 OV PCy：进位标志。有进位或借位，则Cy1,否则Cy0 ；在布尔运算时，Cy（简称C）作为布尔处理器。AC：辅助进位标志位。F0：用户标志位：用户可用软件对F0置位“1”或清“0”，以决定程序的流向。OV：溢出标志位：当运算结果溢出时，OV为“1”，否则为“0”。D.1：未定义。P： 奇偶校验位：当累加器A中的“1”的个数为奇数时，P置“

49、1”，否则P置“0”。RS1、RS0：工作寄存区选择位： 【片内工作寄存器组】RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应关系 RS1 RS0 寄存器区 片内RAM地址 通用寄存器名称 0 0 0 00H07H R0R7 0 1 1 08H0FH R0R7 1 0 2 10H17H R0R7 1 1 3 18H1FH R0R7控制器：1、指令寄存器IR和指令译码器。2、程序计数器：存放CPU执行下一条指令的地址。是一个16位寄存器，可寻址64KB 。3、堆栈指针SP：用于子程序调用和中断处理。【机器复位后，SP#07H ，因此压栈的第一个数据在08H单元中】。4、数据指针寄存器DPTR：16位的寄存

50、器，也可以作为两个8位寄存器DPH和DPL 。DPTR主要作外部数据指针，可对64KB外部RAM进行间接寻址。MCS-51由包括PC在内的22个特殊功能寄存器，它们除有各自的名称外，还有唯一的地址，离散的分布在片内RAM中的80HFFH共128个存储单元中。在这128个储存单元构成的SFR块中，未被占用的单元不可使用！ 【21个特殊功能寄存器SFR】特殊功能寄存器 功能名称 地址 复位后状态B * 寄存器 F0H 00HA * 累加器 E0H 00HPSW * 程序状态标志寄存器 D0H 00HIP * 中断优先级控制器 B8H XXX00000BP3 * P3口数据寄存器 B0H FFHIE

51、 * 中断允许控制寄存器 A8H 0XX00000BP2 * P2口数据寄存器 A0H FFHSBUF 串行口发送接收缓冲器 99H 不定SCON * 串行口控制寄存器 98H 00HP1 * P1口数据寄存器 90H FFHTL1 T1计数器低8位 8BH 00HTL0 T0计数器低8位 8AH 00HTH1 T1计数器高8位 8DH 00HTH0 T0计数器高8位 8CH 00HTMOD 定时器计数器方式控制寄存器 89H 00HTCON * 定时器控制寄存器 88H 00HPCON 电源控制寄存器 87H 00HDPL 地址寄存器低8位 82H 00HDPH 地址寄存器高8位 83H 00HSP 堆栈指针寄存器 81H 07HP0 * P0口数据寄存器 80H FFHPC 程序计数器 无地址 0000H注：“*”表示可位寻址。;SP赋值方法：（其中#50H为寄存器50H，不可直接写为50H，否则SP指向寄存器00H） MOV SP,#50H