单片机课设AD590温度传感器

1、摘要所要设计的为AD590温度传感器 并通过A/D转换器输出数字 信号。再通过单片机编程，最后通过LED显示器显示当前温度。本文介绍了基于AD590与8051单片机的一种温度采集系统， 该电路采用ADC0809作为A/D转换元件，将AD590采集的模拟温 度信号转换成数字信号，传输到单片机部，最后通过共阴极LED显 示出来，温度测量围0°C99°C。要求能够正确的显示温度传感器的 温度。使用3位LED模块显示，显示测量温度数值。目录第一童温度采集11.1AD590测温原1.2测量电路设计2第二童A/D转换器件52.1 AD590 简介5第三童控制器件介绍8第四童 显示器件介

2、绍9第五童硬件电路设计10参考文献1112第一章温度采集器件1.1 AD590测温原理AD590是一恒定源器件，输出的电流值与它所测的绝对温度有 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的薄 膜电阻，使其在摄氏零度(对应绝对温度为273.2K )输出电流为 273.2uA ,灵敏度为1 uA/K,当其感受温度升高或降低时，输出电 流为1 uA/K的增大或减少，从而将被测温度线性转换为电流形式输 出，在测量电路中,将其电流转换成电压，则可用电压形式来表示温 度的大小。由于AD590输出电流设计为开氏温标对应，而且工作电 压围大，因此，在实际应用中应注意以下几个问题。AD590在摄

3、氏零度时，输出电流值为273.2uA ,它与热力学温 度273.2K相对应。而人们习惯用摄氏温标表示温度，摄氏温标与开 氏温标转换关系即T ( K) =273.2+t(°C)(1.1)在信号处理时，将开氏温度转换为摄氏温度。AD590的工作电压可以在4V30V围选用，但某一工作电压一 经确定后，应尽可能使其稳定，因为工作电压波动将引起AD590输 出电流在一定程度上的相对漂移，造成测量误差。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感应电动势而导致 回路电流变换，造成测量误差。由于AD590的温度变化围在55°C

4、 +150°C之间，经过IOKq之后采样到的电压变化在2.182V 4.232V之间，不超过5V电 压表示的围，因此参考电压取电源电压VCC（实测VCC=4.70V L 由此可计算出经过A/D转换之后的摄氏温度现实的数据。由于AD590的增益有偏差，电阻也有偏差,因此应对电阻进行 调整。调整的方法为：把AD590放于冰水;昆合物中调整电位器，值 如下表示:摄氏温度AD590电流经10Ko电压o°c273.2uA2.732V10°C283.2uA2.832V20°C293.2uA2.932V30°C3O3.2uA3.032V40°C31

5、3.2uA3.132V50°C323.2uA3.232V60°C333.2uA3.332V100°C373.2uA3.732V表1.1温度与电流关系1.2测量电路设计AD590对温度变化体现为电流变化，温度和电流呈线性关系, 而A/D转换器采集的为电压信号，因此需要有电流电压转换电路, 将电流信号转换成电压信号，转换电路如图1.2所示图1.2电流电压转换电路图中电容C4起滤波作用。该电路中，考虑到测温围是0度至 5050度，而AD590输出电压围为0 5V ,故电阻R2取3.3 Ko , 其中R2是滑动变阻器，精度高于R3 ,电阻R4取100 KG , R5取50

6、 Kn , R4是滑动变阻器，精度高与R5 , R6取33 K。运放是温 度电压变换电路，为测试方便，设计时将0度时的输出电压定为0V , 每升高一度输出电压上升100mV ,与 电压之间的关系为：U = K(T-TO)V(1.2)式中，K比例系数，K=0.98V/度，T环境温度，单位为度， T0测温下限0度。由图2.9设流过R2、R3电流为II ,流过传感器电流为12 ,通过R4、R5电流为13。由分流得：(13)13=12-11由于AD590测得温度为开氏温度必须转换为摄氏温度，式见(1.1)当T= + 50度和T=0度时，变换电路输出电压上限Umax=5Vz电压下限为Umin=OV,实现

7、的方法是:首先调整R2，使得II=273.2uAo当温度为0度时，通过AD590的电流I2=273.2uA，此时 I3=0uA , R4、R5上无压降，即输出电压为0Vo当环境温度为50度时，流过AD590的电流为323.2uA,此时,13 =I2-Il = 50uA 调整 R4 使 R4+R5 = 98 干欧 有(R4+R5)I3=4.9V.同样，可以计算出其余各温度所对应的输出电压具体对应数值见表温度10*C2LC30 °C40X?50°C输出电压值0 V0. 98V1.96V2. 94V3 92V4. 9V表1.2温度与输出电压值标定方法：(1) 断开图中Ml点，串入

8、微安表，调整电位器R2 ,使微安表 读数为273.3uA ,取下微安表，接通Ml点。(2 ) 将AD590至于50度水中 调整R4使M2点电压为4.9V。(3) 将AD590至于0度冰水混合物中 测试M2点电压为0V。(4) 再将AD590至于50度温度场中，测试M2点电压应为4.9V,如有偏离，可微调电位器R4 ,使M2点电压为4.9V。(5) 重复(2 )( 3 )( 4 )二到三次，就可以使M2点电压保持0 度时的OV、+50V度时的4.9V。系统对放大电流要求低调、低漂移、高精度，可选用高精度集成 运放。OP07为失调电压、低失调电流W低漂移的超低失调运算放大 器，其增益和共模抑制比高

9、，噪声小，它的电源电压±3V ±18V , 其广泛用于稳定积分、精密加法比较，法制电压，检测，微弱信号精 确放大场合，是一种通用性极强的运算放大器。本系统用它作运放。第二章A/D转换器件2.1 ADC0809 简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道, 8位逐次逼近式A/D模数转换器。其部有一个8通道多路开关，它 可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一 个进行A/D转换。是目前国应用最广泛的8位通用A/D芯片1 .主要特性1） 8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。2 ）具有转换起停控制端。3 ）转换时间为100ps（时

10、钟为640kHz时），130ps （时钟 为500kHz时）4）单个+5V电源供电5 ）模拟输入电压围0 + 5V ,不需零点和满刻度校准。6 ）工作温度围为40 +85摄氏度7 ）低功耗，约15mWo2 .部结构ADC0809的部逻辑结构图如图所示。% JSTART CLK0E图2.1 ADC0809部逻辑结构图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入, 共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。 地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码” 其译码输出用于通道选择,其转换结果通过三态输出锁存器存放、输 出，因此可以直接与系统数据总线相连”表

11、2-1为通道选择表。表21通道选择表3信号引脚ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见 图9.&对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：IN7 INO模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址 状态送入地址锁存器中。START剪奂启动信号。START上升沿时，复位ADC0809 ;START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换;在A/D转换期间， START应保持低电平。本信号有时简写为ST.A、B、C地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高 地址，引脚图中为ADDA , ADDB和ADDCO其地址状态与通道对 应关系见表91。CLK

12、一 寸钟信号。ADC0809的部没有时钟电路,所需时钟信 号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHZ的时 钟信号EOC騎奂结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC",转换 结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请 求信号使用。D7 DO一数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机 的数据线直接相连。DO为最低位，D7为最高OE输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出 转换得到的数据。OE=0 ,输出数据线呈高阻;OE=1 ,输出转阕寻 到的数据。Vcc+5V电源。Vref一参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作 为逐次逼近的

13、基准。其典型值为+5V(Vref(+)= + 5V, Vref(-)=-5V).第三章控制器介绍3.1 8051单片机简介MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照一一 单片机引脚图：P1.0CP1.1 cPL2匚P1.3CP1.4 匚P1.5C pi ,ecP1.7CRSTC (RXD) P3QC (TXD) P3.1 C (INTO) P3.2 匚 (INTI) P3.3C (TO) P3 .4 匚 (T1)P35C (Wn)P3.6C (RD) P3.7 匚 XTAL2C XTAL1 CGND匚14023933843753663573483393210311130

14、122913281427152$16251724182319222021 VCC3 PO.O (ADO) P0.1 (AB,) P0.2 (A.D2) P0.3 (AD3)2) Po.4 (ACM) P0.5 (A.D5) P0.61 ADC) P0.7 (A.D7) EA-VPP ALE/ROG PSEN P2.7 (A.15) P2.6 (A14) Pa§(Ai3) P2.4 (A.12J P2.3 (A.11) P2.2(A.1O) P21 (A9)P2.0 (AB)图2 8051芯片管脚图P00P0.7 PO 口 8位双向口线在引脚的3932号端子P1.0-P1.7 P1 口

15、 8位双向口线（在引脚的18号端子X P20P2.7 P2 口 8位双向口线;在引脚的2128号端子 P3.0P37 P3 口 8位双向口线;在引脚的10-17号端子）RST复位信号:当输入的信号连续2个机器周期以上高电 平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程 序计数器PC=0000H，即复位后将从程序存储器的0000H单元 读取第一条指令码。XTAL1和XTAL2外接晶振引脚。当使用芯片部时钟时，此 二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于 接外部时钟脉冲信号。VCC :电源+5V输入VSS : GND 接地。第四章显示器件在本设计任务书中采用的是动态显示方

16、式。原因及原理介绍如下：动态显示动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广 泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔 划“a、b、c、d、e、f、g、dp“的同名端连在一起，另外为每个 数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立 的I/O线控制,当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相 同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机 对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码 管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不 会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数 码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程

17、中，每位 数码管的点亮时间为l2ms ,由于人的视觉暂留现象及发光二 极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要 扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会 有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量 的I/O端口，而且功耗更低。第五章硬件电路设计4C3|=口,IO.C1 uf X1±=L CMY3!C2U1XU£1XIM2«X3t3皿 h3 44 3心 hJSDS E心111MP2曲P21AU rzza P24AOP2?A«S2P3b<Udto1.1-:.<*pi：13riinrr14P3AM14

18、*rismsItPi&vrron?<uRV1R72务"T-T-4- C-cjoui-一R3U31ANOACOANtJWObTDAOOCfOAUr*2r*2-2N?2-32-4SMAT24fcCCOUTWrtHWlf2-?CICCC2 asBVOCGKOVMF(M V«ft»参考文献1 proteus在MCS-51 &ARM7系统中的应用百例，电子工业,周润景2 单片机原理及应用,国防工业,淑清等编著3 传感器原理与应用，高等教育，黄贤武编著4单片机原理与接口技术华东理工大学z军编著附录程序流程如下：选择ADC0808的转换通道程序如下：LED_OEQU30HLED_1EQU31HLED_2EQU32HADCEQU35HSTBITP3.0EOCBITP3.1OEBITP3.2ORGOOHLJMPINT_T0START:MOVLED_O , #00HMOVLED丄 #00HMOVLED_2 , #00HMOVDPTR,#TABLEWAIT:JNBEOC,$SETBOEMOV ADCZP1CLROEMOVA,ADCMOVB,#100DIVABMOVLED_2 , AMOVA,BMOVB.#10DIVABMOVLED丄 AMOVLED_O z BLCAL