AD590温度采集系统设计

（基于AD590温度采集系统设计）课程设计说明书一、设计内容及要求利用温度传感器AD590采集温度信号，并调理放大采集到的电压信号，用ADC0809进行电压转换，实现温度采集，并将采集温度显示出来。二、设计原始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月三、设计完成后提交的文件和图表1．计算说明书部分1）方案论证报告打印版或手写版2）程序流程图3）具体程序22．图纸部分：具体电路原理图打印版四、进程安排教学内容学时地点资料查阅与学习讨论1天单片机实验室分散设计5天单片机实验室编写报告3天单片机实验室成果验收1天单片机实验室五、主要参考资料《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3指导老师成绩答辩小组成绩总成绩4摘要本文介绍了基于AD590与89c51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化为数字信号，传输到单片机内部，最后总是用共阴极LED显示出来，温度测量范围0℃~85℃，小数点后显示一位。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。本系统主要包括大模块：数据采集模块、控制模块、A/D转换模块、显示模块。首先绘制出工作流程图，然后连接好硬件电路，写入汇编程序，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路。在软件编程上，采用了汇编语言进行编程，使用了显示模块程序、转换数据存取程序、A/D转换程序。关键字：AT89C51、DS1302、LCD12864、PROTEUS5目录第一章系统方案.............................................61系统的设计任务........................................62设计方案...............................................63软硬件开发环境.........................................6第二章理论分析与计算.......................................7第三章电路与程序设计.......................................82.硬件设计.................................................92.1单片机主电路设计....................................92.2测量、转换电路设计..................................92.3显示电路设计.......................................113.软件设计................................................133.1主程序设计..........................................133.2模块程序设计.......................................154.系统程序................................................16第四章结果分析............................................211.调试内容及问题解决....................................212.整体调试..............................................21第五章课程设计总结........................................22参考文献..................................................236第一章系统方案1系统的设计任务设计单片机主电路、数据采集接口电路、LED显示电路、时钟信号控制电路，能够实现对1路电压值进行测量，能够显示当前实际的温度值，温度值精度小数点后1位，可以通过ADC0809模数转换芯片将采集的模拟信号转换为数字信号并在LED显示屏显示出来。2设计方案将数据采集接口T-DETECT端口电压传入ADC0809数模转换元件中的IN-0通道，经转换后通过D0至D7与单片机P0口连接，把转换完的模拟信号以数字信号的信号的形式传给单片机，信号经过单片机处理从LED数码显示管显示。本设计使用的数据流输出为串入并出形式，这样的好处是使用借口较少，方便使用。图1.1系统总体方案结构图3软硬件开发环境AT89C51P0P11F3P12F3ALEP3P1F3P0F3数据输出ADC0809D0~D7IN0:IN7CLOCKVREF+VREF-数据输出显示7硬件选择：选择AT89C51作为单片机芯片，选用8段共阴极LED数码管实现温度显示，要求，利用ADC0809作为数模转换芯片，利用P0至P4的各个串口来进行不同设备间的连接，计算机进行汇编，WAVE仿真器，单片机多功能实验台。软件开发环境：keil软件进行程序编写。第二章理论分析与计算系统使用集成电路温度传感器AD590作为测温器，AD590是一种精度和线性度较好的双端集成温度传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V变化只引起1A最大电流的变化或1摄氏度等效误差。图33-1温度传感部分图33-1给出了用于获得正比于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路，当温度有了10℃的变化时输出电压变化为20mV，即该电路运放6脚电压随温度变化为2Mv/℃。AD590将温度变化量转换成电压值变化量，经过OP07一级跟随后输入到电压放大电路，放大后的信号输入到A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，利用CPU采集并存储采集到的数据。将温度传感器输出的小信号跟随放大45倍左右后，送至8位A/D转换器换成数字量。设定温度为0摄氏度时变换放大电路送出的模拟量为0V，此时A/D输出的数字量为00H；温度为85.3摄氏度时变换放大电路送出5V电压，此时A/D输出的数字量为FFH，即每0.3摄氏度对应1LSB变化量。当温度超过报警温度报警85.3摄氏度，此时，输出电压约为5.0V左右。通过电压比较器接通硬件报警电路报警。输入A/D的模拟信号有过压保护，不会损坏A/D转换器。在实验平台硬件中，已有安全设计，即加热温度不会超过80℃。系统出厂时已依据标准调整好了放大器的增益和零位。应注意：由于热惯性的影响及+-AD590VrefR27A2K+12V-12V23647U7AOP078温度计显示的滞后因素，若要精确观察某温度点的测量值，在加热到观察温度点后，应停止加热，等待温度计示值稳定后，再观察记录结果。若选区观察点温度较高，还应相应延长等待时间。需要说明的是，由于温度计和温度采样芯片AD590的采样点不同，理论计算值同显示略有偏差。第三章电路与程序设计1主要电路1.1温度测量与控制电路本实验需要用到CPU模块（F3区）和温度测量与控制模块（A5区）、并行模数转换模块（D7区）、8279显示模块（F4区）。温度测量与控制电路原理参见图33-2。图33-2温度测量与控制电路1.2静态数码管显示电路本实验需要用到CPU模块（F3区）和静态数码管显示模块（B4区）。静态数码管显示电路原理图参见图9-1。abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109DISP1B2a12b12C12d12e12f12g12h12a22b22C22d22e22f22g22h22a32b32C32d32e32f32g32h32a42b42C42d42e42f42g42h4R3B51abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109DISP2BabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109DISP3BabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp109DISP4BR4B51R5B51R6B51A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCC14GND7U6B74LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCC14GND7U7B74LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCC14GND7U8B74LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9VCC14GND7U9B74LS1642a12b12C12d12e12f12g12h12a22b22C22d22e22f22g22h22a32b32C32d32e32f32g32h32a42b42C42d42e42f42g4VCCVCCVCCVCC2h4P29BDINP30BCLKVrefVrefVrefVCC+12V-12V+12V-12V23647U7AOP07-2.74V213Q5AAD590T-DETECTR27A2KRW11A25K123RW9A500123RW10A50045678123S4ALED6ASurveyR28A1KR29A2KP7ATinR30A10K23647U8AOP07R33A2KR31A1KR32A20K12Z25.6VP8AT-DETECTR60A1KR61A1K9图9-1静态数码管显示电路1）系统各跳线器处在初始设置状态。用导线对应连接静态数码管显示模块的DIN、CLK到CPU模块的P30、P31。2）启动PC机，打开KeiluVision2软件，加载程序，编译，下载，运行。3）观察数码显示结果。2.硬件设计2.1单片机主电路设计在本次课题设计中我们选择了8951芯片，其具有功能强、体积小、成本低、功耗小等特点，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。2.2测量、转换电路设计10使用ADC0809作为数模转换元件，其引脚图如2.1所示图2.1ADC0809引脚图ADC0809是带有8路模拟开关的8位A/D转换芯片，所以它可有8个模拟量的输入端，由芯片的A，B，C三个引脚来选择模拟通道中的一个。A，B，C三端分别与AT89C51的P0.0~P0.2相接。地址锁存信号(ALE)和启动转换信号（START），由P2.6和/WR或非得到。输出允许，由P2.6和/RD或非得到。时钟信号，可有89C51的ALE输出得到，不过当采用12M晶振时，应该先进行二分频，以满足ADC0809的时钟信号必须小于640K的要求。与单片机的连接如图2.2所示图2.2数据转换系统电路图112.3显示电路设计一、LED数码管构成LED数码管显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，也称为数码管。其外形结构如图所示。它由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示0-9、A-F及小数点“.”等字符。数码管有共阴极和共阳极两种结构规格，电阻为外接。共阴极数码管的发光二极管阴极共地，当某发光二极管的阳极为高电平时，二极管点亮；共阳极数码管的发光二极管是阳极，并接高电平，对于需点亮的发光二极管将其阴极接低电平即可。图2．3(a)共阴极图2.3(b)共阳极图2.3（C）字段显示二、显示方式12（1）静态显示方式直接利用并行口输出。LED显示工作于静态显示方式时,各位的共阴极连接在一起接地;每位的段选线分别于一个8位的锁存输出相连。一般称之为静态显示,是由于显示器中的各位相互独立。而且各位的显示字符一经确定,相应锁存器的输出将维持不变,直到显示另一个字符为止。本实验采用串入并出的静态显示方式。利用通信号串行输出。在实际应用中,多位LED显示时，为了简化电路，在系统不需要通信功能时，经常采用串行通信口工作方式0，外接