基于AD590的温度测控系统设计Word格式文档下载.docx
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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。
以单片机为核心的控制系统.利用汇编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A/D转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行A/D转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进行汇编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、汇编语言、ADC0809、温度传感器AD590
Abstract
Temperatureisthemostcommononeofprocessparametersinautomaticcontrolandindustrialproduction.Inthetraditionaltemperaturemeasurementsystemdesign,oftenusingsimulationtechnologytodesign,andthiswillinevitablyencountererrorcompensation,suchaslead,complexoutsidecircuit,pooranti-jammingandotherissues,andpartofadealwiththemImproperly,couldcausetheentiresystemofthedecline.Withmodernscieneeandtechnologyofsemiconductordevelopment,especiallylarge-scaleintegratedcircuitdesigntechnologies,digital,miniaturization,integrationsensorsarebecominganimportantdirectionofdevelopment.
InthecontrolsystemswiththecoreofSCM,assemblyIanguageprogrammingisusedtoachievethecontrolofthewholesystem.CombiningwiththeoperationsequeneeofADC0809,theinterfacecircuitdiagramsof80C51SCMandADC0809parallelA/Dconvegeralegiven.ThebasicskillsofassemblyIanguageprogrammingbasedontheoperationse——queneeofthechipaleputforward.Thissystemincludetemperaturesensoranddatatransmission,themoduledisplaysmoduleandthermoregulationdrivencircuitfromthesensorsintofiguresofthetemperaturesensorsAD590,includingalistofthedataoutputcircuit.Thetextofeverypartofthefunctionsandprocedureatpresent.
Keywords：
single-chip;
assemblyIanguage;
parallelA/Dconversion;
ADC0809;
TemperaturesensorAD590
摘要4
Abstract5
第一章系统功能原理及硬件介绍7
1.180C51单片机介绍7.
1.2ADC0809介绍--9.
121ADC0809的主要特点9.
1.2.2ADC0809芯片的工作原理9
1.3AD590的介绍10
第二章理论分析12
2.1各模块接线及原理说明12
2.1.1AD590采集温度信号模块1.2
2.1.2ADC0809A/D（模数）转换模块12
2.1.3动态数码管显示模块12
2.1.4蜂鸣器超量程报警模块1.2
2.2最小分度、量程及报警温度的算法12
2.2.1最小分度、量程的算法1.2
第三章各模块电路设计13
3.1温度测量采集及加热电路模块1.3
3.2并行A/D（模数）转换模块14
3.3蜂鸣器超量程报警模块15
3.4可按键设置报警模块15
第四章电路与程序设计15
4.1程序流程图1.6
4.2程序清单1.6
总结20
参考文献20
第一章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ADC0809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。
温度显示
超量程报警
电源及复位电路等
ADC0809模
数转化
AD590测温
电路
图1系统组成框图
1.180C51单片机介绍
80C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS位单片机，可提供以下标准功能：
4K字节闪存，128字节内部RAM32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，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。
80C51可降至0HZ的
CPU的工作，但允许
RAM中的内容，但振
图280C51引脚图
引脚功能说明
Vcc：
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。
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@DPT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。
1.2ADC0809介绍
1.2.1ADC0809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，片内有模
于片内没有时钟需外接时钟信号
ALE:
地址锁存允许信号输入端。
八路模拟通道地址由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。
EOCA/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。
1.2.2ADC0809芯片的工作原理
ADC0809带有片内系统时钟，该时钟与I/OCLOC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I/OCLOCK不起作用。
这种CS控
制作用允许在同时使用多片ADC0809时，共用I/OcLOCK以减少多路（片）A/D使用时的I/O控制端口。
一组通常的控制时序操作图如下：
图4TLC549的工作时序
1.3AD590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mAT—热力学温度，单位为K。
2、AD590的测温范围为-55C〜+150C。
3、AD590的电源电压范围为4V〜30V。
电源电压可在4V~6V范围变化，电流变化1mA相当于温度变化1KoAD590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-55C〜+150C范围内，非线性误差为土0.3Co
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1C,它会增加1卩A输出电流。
可量测范围-55C至150Co
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（-273C）为基准，每增加1C,它会增加1卩A输出电流，因
此在室温25C时,其输出电流10=（273+25）=298卩A。
Vo的值为Io乘上10K,以室温25C而言，输出值为2.98V（10KX298卩A）。
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）卩A（T为摄氏温度）,因此量测的电压V为（273+T）卩AX10K=（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）X（V2-V1）=T/10V。
如果现在为摄氏28
度，输出电压为2.8V。
图5AD590的封装及其基本应用电路
图6AD590内部电路原理图
第一章理论分析
ADC08099温度采集系统采用了AD590采集温度信号，ADC0809转换温度模拟信号，80C51（伟福仿真器仿真）控制ADC0809转换，静态数码管显示，超量程报警。
2.1各模块接线及原理说明
2.1.1AD590采集温度信号模块
将T-DETECT接到ADC0809的IN-0端口，然后用T-CON控制电路加热与否。
不需要进行其他的控制。
2.1.2ADC0809A/D（模数）转换模块
ADC0809的三个I/O口分别为EOCCLK和CS端口，其中CLK为时钟、CS为片选、EOC为转换结束状态信号。
2.1.3静态数码管显示模块
静态数码管显示电路由四只74LS164、四只共阴极LED数码管组成。
输入只有两个信号，
它们是串行数据线DIN和移位信号CLK单片机的P3口输出显示段码，经由一片74LS164驱动输出给LED管，由P3.0口输出位码，经由74L164输出给LED管。
2.1.4蜂鸣器超量程报警模块
由AT89C51的I/O口直接输出信号到蜂鸣器的控制信号输入端口C，当输入信号为高点
平时，蜂鸣器报警。
2.2最小分度、量程及报警温度的算法
2.2.1最小分度、量程的算法
ADC0809工作温度为0C〜80C，温度与电压成正比。
当设定量程与80C接近时测量所
得温度与实际温度才能相符。
ADC0809的A/D输出为00H到FFH,可进行256等分，3能被256整除，以此算法设定最小分度为0.33C,量程为0C〜80.0C,比较符合要求。
2.2.2报警温度的算法
设定最小温度分度为0.33C,量程为0C〜80.0C,所以，15.0C时A/D输出的数字
量为2DH63.67C时A/D输出的数字量为0BFH报警温度为：
15.0C〜63.67C
第二章各模块电路设计
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A/D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A,经过一定的转化，经过74LS164输入到七位数码管中，并静态
显示出来，当温度超过设定的报警温度，蜂鸣器报警装置自动报警。
3.1温度测量采集及加热电路模块
图7温度测量采集及加热电路原理图
Ti
Ufa*ur1
vmfiL-
TlwtMf
丄亠
wu.nt-SNDNC
HCNt
*IJVUPA
htc1403+nv
PIOA
IK+12V
piea
274V
L3V
参考电压
图8参考电压电路
3.2并行A/D（模数）转换模块
AD7
21
AD6
20
ADS
13
AD4
18
AD3
8
AD2
ADI
14
AD0
17
GND
16
VCC
12
2
Ihl-0
IN-7
IN-&
IH-2
IN-1
IN-3
IN-4
nsb2-l
IN-5
2-2
2-3
EOC
2-4
2-S
2-6
2-7
ADD-AADD-BADD-C
1SL2-8
ALE
ref（-）
ENABLESTART
reft+）
CLOCK<
7
22
9
10
4
25
2SA6
24AL
21A2
2€
R@8
INB
B77
OLIR
1
U39：
A
74LS02
U30：
UCC
1R54
」B76
J―®
A/BCS
UllADC0809
C；
LOCKIM
图9并行模数转换电路
3.4
蜂鸣器超量程报警模块
3.5可按键报警模块
通过I/O口控制按键输入，暂存在寄存器B,并由P2口通过显示灯显示出来。
与暂存在寄存器A中数对比，若A高于B就报警，否则正常显示。
第四章电路与程序设计
4.1程序流程图
4.2程序清单
ORG0000H
SJMPMAIN
MANMOVDPTR,#7FF8H
MOVX@DPTR,A
JNBP3.2,$
MOVXA,@DPTR
MOV40H,A
LCALLDNOW
LOP0:
LCALLUP
LOP1:
LCALLTRAN
LCALLDISP
LCALLDELAY1S
DNOW:
MOVA,40H
CJNEA,#2DH,LOP2
LOP2:
JNCLOP0
AJMPLOP4
UP:
CJNEA,#0BFH,LOP3
LOP3:
JNCLOP4
AJMPLOP1
LOP4:
MOVSP,#60H
ACALLMUSIC
；
蜂鸣器输出声子程序
MUSIC:
MOV4AH,#34H
LOP6:
MOVR5,#60H
MIC:
CPLP1.5
ACALLDELAY5ms
DJNZR5,MIC
DJNZ4AH,LOP6
RET
数据转换
TRAN:
MOVR0,#40H
MOVR3,#30H
MOVA,@R0
MOVB,#03H
DIVAB
MOVR3,B
MOVB,#0AH
MOV@R0,A
INCR0
MOV@R0,B
MOVA,R3
MULAB
;
启动A/D转换
等待
读数
存数
设置下限
设置上限
模数-数据转换
数据的静态显示
Cy=0,转LOP0
Cy=1,转LOP4
Cy=0,转LOP4
Cy=1,转LOP1
给堆栈指针赋初值
控制音长
控制音调
用来存放小数位
把R0中的数给A
标度变换3格一度
存小数
将标度变换结果的十位与个位分开
将十位数送显示缓冲单元
指向缓冲单元下一地址
将个位数送显示缓冲单元
标度转换结果小数部分处理
实现三格一度
CLK下降沿触发
所有位检测后顺序执行
个位数后置小数点
指向下一个缓冲单兀
将小数送显示缓冲单元
LOP8:
返回
静态显示子程序
-串入并出；
DISP:
MOVDPTR,#TAB
段码表首地址
R0指向缓存区首地址
将整数位数给A
MOVCA,@A+DPTR
查十位段码
将段码结果送入40H
R0指向缓存区下一地址
将个位数给A
查个位段码
MOV41H,A
将段码结果送入41H
将小数给A
查小数段码
MOV42H,A
将段码结果送入42H
最后一位清零
MOV43H,#00H
MOVA,43H
MOVR7,#08H
CCC:
JBACC.7,AAA
CLRP3.0
JMPBBB
AAA:
SETBP3.0
BBB:
SETBP3.1
CLRP3.1
RLA
DJNZR7,CCC
小数位数显示
MOVA,42H
CC:
JBACC.7,AA
JMPBB
AA:
BB:
DJNZR7,CC
个位数显示
ORL41H,#80H
MOVA,41H
升级会员 