课程设计论文基于AD590温度采集系统的设计

《课程设计论文基于AD590温度采集系统的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计论文基于AD590温度采集系统的设计（18页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、课 程 设 计 任 务 书题 目 基于AD590温度采集系统的设计 系 (部) 信息科学与电气工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 电信091 学生姓名 学 号 12 月 26 日至 12 月 30 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 年 月 日摘要 温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如传感器外围电路复杂及抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速发展,特别是大规模集成电路设计技术的发展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器发展的主要方向。

2、以单片机为核心的控制系统利用C语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位AD转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行AD转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行C语言程序设计的基本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。关键词：单片机、C语言、ADC0809、温度传感器AD590Abstract Temperature is the most common one of process par

3、ameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error compensation, such as lead,complex outside circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a

4、 deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integration sensors are becoming an important direction of development.I

5、n the control systems with the core of SCM，Visual C language programming is used to achieve the control of the whole systemCombining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809 parallel AD conveger ale givenThe basic skills of Visual C language prog

6、ramming based on the operation sequenee of the chip ale put forwardThis system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays module and thermoregulation driven circuit from the sensors intofigures of the temperature sensors AD590, including a list of the data outputcircuit. Th

7、e text of every part of the functions and procedure at present.Key words：single-chip；Visual C language；parallel AD conversion； ADC0809；Temperature sensor AD590目录摘要2Abstract.3一、系统功能原理及硬件介绍51.1 80C51单片机介绍51.2 ADC0809介绍-71.3 AD590的介绍8二、理论分析10 2.1 程序流程图.10三、各模块电路设计113.1温度测量采集及加热电路模块113.2 并行A/D(模数)转换模块12

8、 3.3 标度转换的算法.133.4 动态数码管显示模块13四、总电路原理图与程序.144.1 电路原理图144.2 程序清单15总结.17参考文献.17一、系统功能原理及硬件介绍该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0908转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机80C51中进行处理变换，最后将温度值显示在LED显示器上。系统以80C51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC0809模数转换电路、温度数据显示电路以及外围电源等组成。系统组成框图如图1所示。80C51温度显示电源及复位电路等ADC0809模数

9、转化AD590测温电路超量程报警图1 系统组成框图1.1 80C51单片机介绍80C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，可提供以下标准功能：4K 字节闪存，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，80C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。图2 80C51引脚图引脚功能说明Vcc

10、：电源电压 GND：地 P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复位口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口写“1”可 作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，此时P0激活内部的上拉电阻。P1口：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（输入或输出）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输入口。因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2

11、的输出缓冲级可驱动（输入或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器获16位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（输入或输出）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，他们

12、被内部上拉电阻拉高并可作为输入口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟信号或用于定时。要注意的是：当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。闪存编程期时，该引脚还用于输入编程脉冲。PSEN：程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当80C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两

13、个PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。 EA/VPP:外部访问允许。要使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是; 如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如 EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1:振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2 :振荡器反相放大器的输出端。1.2 ADC0809介绍（1） ADC0809的主要特点 ADC0809模数转换器，ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片，片内

14、有模拟量通道选择开关及相应的通道锁存、译码电路，A/D转换后的数据由三态锁存器输出，由于片内没有时钟需外接时钟信号。芯片的引脚如图21-1,各引脚功能如下：IN0IN7：八路模拟信号输入端。ADD-A、ADD-B、ADD-C：三位地址码输入端。CLOCK：外部时钟输入端。CLOCK输入频率范围在101280KHz，典型值为640KHz，此时A/D转换时间为100us。51单片机ALE直接或分频后可与CLOCK相连。D0D7：数字量输出端。OE：A/D转换结果输出允许控制端。当OE为高电平时，允许A/D转换结果从D0D7端输出。 图21-1 ADC0809引脚ALE：地址锁存允许信号输入端。八路

15、模拟通道地址由A、B、C输入，在ALE信号有效时将该八路地址锁存。START：启动A/D转换信号输入端。当START端输入一个正脉冲时，将进行A/D转换。EOC：A/D转换结束信号输出端。当 A/D转换结束后，EOC输出高电平。Vref(+)、Vref(-)：正负基准电压输入端。基准正电压的典型值为+5V。（2） ADC0809芯片的工作原理 ADC0809带有片内系统时钟，该时钟与IOCLOCK是独立工作的，无需特殊的速度或相位匹配。当CS为高时，数据输D端处于高阻状态，此时IO CLOCK不起作用。这种CS控制作用允许在同时使用多片ADC0809时，共用IOcLOCK，以减少多路(片)AD

16、使用时的IO控制端口。一组通常的控制时序操作图如下： 图4 TLC549的工作时序1.3 AD590的介绍AD590是AD公司利用PN结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器.（热敏器件）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：mA/K式中： 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。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD5

17、90可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 4、输出电阻为710MW。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。 AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流,在8051的各种课本中常看到它,相当常用到。 其规格如下： 温度每增加1,它会增加1A输出电流。 可量测范围-55至150。 供应电压范围+4V至30V。 AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度(-273)为基准,每增加1,它会增加1A输出电流,因此在室温25时,其输出电流Io=(273+2

18、5)=298A。 Vo的值为Io乘上10K,以室温25而言,输出值为2.98V(10K298A)。 量测Vo时,不可分出任何电流,否则量测值会不准。 AD590的输出电流I=(273+T)A(T为摄氏温度),因此量测的电压V为(273+T)A 10K= (2.73+T/100)V。为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来,我们使用电压追随器其输出电压V2等于输入电压V。 由于一般电源供应较多零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,再利用可变电阻分压,其输出电压V1需调整至2.73V。 接下来我们使用差动放大器其输出Vo为 (100K/10K)(V2-V1)=T/10V

19、。如果现在为摄氏28度,输出电压为2.8V。图5 AD590的封装及其基本应用电路图6 AD590内部电路原理图二、理论分析与方案设计本ADC0809温度采集系统起用AD590采集温度，以模拟电信号的形式表示出来，用ADC0809将模拟信号转换为单片机可识别的数字信号，80C51（伟福仿真器仿真）控制ADC0809转换，动态数码管扫描显示。2.1 程序流程图：开始温度采集检测模拟信号并启动转换进行标度转换将十位、个位、小数位分开处理小数位各位暂存在单片机查段码，送动态显示数码管显示示数结束三、各模块电路及程序设计温度采集系统由温度采集模块、AD转换模块和温度值显示模块三大部分组成。其中温度采集

20、模块主要用AD590采集温度，并输出一个模拟电压信号，ADC0809接收到模拟信号后，进行/转换把模拟信号转换位数字信号，并行输出（一个时钟下降沿输出一次），单片机接到数据后存入累加器，经过一定的转化，输入到七位数码管中，并动态扫描显示出来。3.1温度测量采集及加热电路模块将T-DETECT接到ADC0809的模拟信号输入端IN-0端口，然后用T-CON控制电路加热与否，接高电平时开始加热。不需要进行其他的控制。图7 温度测量采集及加热电路原理图图8 参考电压电路3.2 并行A/D(模数)转换模块ADC0809的三个I/O口分别为EOC、CLK和CS端口，其中CLK为时钟、CS为片选、EOC为

21、转换结束状态信号。其中，RD与WR分别与单片机的P3.6与P3.7口相连接，片选CS接地，CLK接500kHz的数字信号，因为本设计未采用中断模式，也未采用检测转换结束状态信号，所以EOC可不接。本模块采用的方案是根据ADC0809的时序图，用单片机的P3.6和P3.7口分别控制ADC0809的RD与WR，使其在特定的时间内不断置位与复位。从而使ADC0809不断重复的转换数据，并输出给单片机。以单片机的P0口接收数据，并存储到变量temp中。图9 并行模数转换电路3.3 标度转换的算法ADC0809设定的工作温度为067，温度与电压成正比。当设定量程与67接近时测量所得温度与实际温度才能相符

22、。ADC0809的A/D输出为00H到FFH，可进行256等分，以此算法设定最小分度为0.2562，量程为067.0，比较符合要求。这样通过标度转换将储存的数据转换并存入双精度型的温度变量t中，然后通过一系列算法，将t中的各位数分别转换为相应的段码。3.4数码管动态显示模块本设计所用数码管为高电位有效的数码管。如图，将数码管的控制位接到单片机的P1.0-P1.3中。数据位接到单片机的P2口。编写程序轮流给P1.0-P1.3置高电位，同时给P2口输送相应的段码。达到数码管动态扫描的效果。使其快速扫描，利用人的视觉暂留现象，和数码管的余晖，实现数码管的动态显示。四、总电路原理图与程序4.1 电路原

23、理图4.2程序清单#includeint a,b,c,d;double t;sbit wr=P36;sbit rd=P37;unsigned long nu;unsigned char temp;unsigned char code tabledu=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char code tabledu1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;unsigned char code tablewe=0x01,0x02,0x04,0x08;

24、void ADC0809();void trans_scale();void display();void delay(unsigned int zz);void main() while(1) ADC0809(); trans_scale(); display(); / 数据采集子程序void ADC0809() wr=1;wr=0;wr=1;delay(10);rd=1; delay(5);rd=0;temp=P0; delay(10); void delay(unsigned int z)unsigned int x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/

25、尺度转换子程序void trans_scale() t=(double)temp; t=t*0.262; a=(int)t/10; b=(int)t%10; t=t-(int)t; t=t*100; c=(int)t/10; d=(int)t%10;/数码管动态显示子程序void display() nu=20; while(nu1) P1=tablewe0;P2=tabledua;delay(10);P1=tablewe1;P2=tabledu1b;delay(10);P1=tablewe2;P2=tableduc;delay(10);P1=tablewe3;P2=tabledud;dela

26、y(10);nu-; 五、结论与心得此次课程设计至此已经接近尾声，一周的时间虽然很短暂，但在这一个星期的设计过程中收获颇丰。这次课程设计给了我很多启发，同时也培养了我对陌生问题的分析和解决的能力。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，学习的理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。很感谢学校和老师给我们安排了这次课程设计，让我真正感受到的是合作的重要，许多时候都是同学间的讨论，老师的指导中的一句半句启发了我，就出现的让人欣喜的结果；基础知识同样很重要，在以后的学习中要加强对基础知识的学习。六、参考资料单片机原理及应用教程 范立南 2006年 1月单片机原理及应用教程 刘瑞新 2003年07月电子设计自动化技术基础马建国、孟宪元编 清华大学出版 2004年4月 实用电子系统设计基础 姜威 2008年1月单片机系统的PROTEUS设计与仿真 张靖武 2007年4月