温度显示器设计

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1、单片机应用系统设计五、基于AD590温度显示器设计1．设计思想利用51系列单片机、AD590模拟温度传感器、ADC0809模数转换器和数码管等器件，设计温度显示器。该温度显示器具有如下功能：（1）自动显示当前温度。用4位LED显示器显示当前实时测量的温度，温度显示值保留到小数点后一位。（2）设置温度上下限报警功能。为实现该功能，系统可以设置3个功能键，即：S1—设置键、S2—数字加键、S3—数字减键。通过对数字加键或数字减键操作，可以对设定上限或下限温度每次操作增加或减小0.5度；通过S1的操作次序确定当前的显示和校正内容，由S2和S3进行校正。S1可以

2、有3种状态，对应调整内容见下表：S1的操作次序调整内容0正常显示温度1上限调整2下限调整(3)温度上下限调整也可通过串行通信接口来实现。(4）当前温度可通过串行通信接口送给计算机（5）温度超限报警。当温度超过设定的上下限时，系统进行声音报警和显示报警。(6)可根据自己的想法设计本课题。2．硬件设计(1)主电路设计由AT89S52系列单片机、RS232串行接口、按键、数码管显示、报警、温度采样（AD590温度传感器及运算放大器）、ADC0809模数转换、程序下载接口等电路组成。系统结构框图如图5.1所示。S4键为系统复位键。电源由外部提供（+5V、+12V

3、、-12V）。(2)通信电路设计通信电路采用一片MAX232集成电路，实现TTL电平与RS232电平的相互转换，完成单片机与计算机之间的串行通信。如图5.2所示单片机通信电路模数转换电路程序下载接口显示电路按键电路报警电路温度采样图5.1系统结构框图图5.2串行通信电路(3)温度采样电路设计如图5.3所示。采用AD590作为温度传感器，AD590是与温度相关的恒流输出器件，基本参数是：温度测量范围-55到150℃；工作电压+4到+30V；在-273℃时，输出电流为“0”，随着温度增加，温度系数为1uA/℃。电路中R17(2K)为取样电阻，即将AD590输

4、出的电流值转换为电压值，即有温度系数为2mV/℃。U10D为同相跟随器，U10C为反相放大器，其输出点电压值用来设置被测温度的起始点。例如：被测温度起始点为0℃，则U10D在温度为0℃时，输出电压为：2mV/℃×273℃=546mV，因此只要调节电位器RW2使U10C输出电压为-546mV，那么由U10B组成的求和运算电路，在温度为0℃时，输出电压为0V。U10B运算电路放大倍数可调，主要用来设定温度测试范围。原理是：U10A输出电压变化范围为0到5V，那么U10D输出与U10A输出电压变化的关系是：UU10A=-(R6/R7)×(-(RW1+R9)/R

5、12)×UU10D=10×(RW1+1)×UU10D(RW1+1)为U10B运算电路放大倍数从上式中可以看出，只要确定了UU10D的变化范围，(RW1+1)的值就可以确定了。例如：温度测试范围为0到50℃，则UU10D的变化范围为（0～50）×2mV=0～100mV。因此U10B运算电路放大倍数为：(RW1+1)=UU10A/（10×UU10D)=5000/10×100=5图5.3温度采样电路(4)模数转换电路设计采用ADC0809模数转换器，ADC0809具有8路模拟量输入，转换精度8位，转换分辨率为1/256。如图5.4所示。图中，模拟量输入第一通道

6、为被测温度通道。D6的作用是限制IN0点电压在5.1V以内，保护ADC0809模拟输入通道。由于ADC0809最高时钟频率小于640KHz，而单片机ALE输出频率为：11.0592/6=1.8432MHz，因此必须经4分频后才能满足ADC0809时钟频率的要求。(5)报警电路设计报警电路主要用来提示温度超过设定的上下限状态，当温度超过设定的上下限时，系统进行声音报警。报警电路如图5.5所示。图5.4模数转换电路图5.5报警电路(6)按键电路设计采用一个复位按键和3个独立式按键来完成温度上下限设置功能。其按键操作方式参考设计思路部分。按键电路如图5.6所示

7、。图5.5按键电路(7)LED数码显示电路采用四位LED数码管静态电路来显示被测温度（正常工作时）或显示设置温度上下限（设置时）如图5.7所示。图中二极管D1～D4为降压二极管。图5.7四位LED数码管显示电路(8)程序下载接口系统设计中采用了AT89C52单片机，控制程序可由计算机通过标准下载接口在线下载，也可由专用程序下载器下载。本设计采用了第一种方式，系统中设计了专用程序下载接口。如图5.8所示图5.8程序下载接口(9)外部接口定义JP1——电源（+5V，+12V，-12V）接口；JP2——串行通信接口；JP3——外接标准键盘接口；JP4——外接红

8、外接收器接口；JP5——程序下载接口；JP7——外接温度传感器接口。3．软件设计