基于AD590的温室温度检测系统设计.docx

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基于AD590的温室温度检测系统设计

成绩

南京工程学院

课程设计说明书

题目基于AD590的温室温度检测系统设计

课程名称检测技术课程设计

院系

专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名

学号240102219

设计地点工程中心8-315

指导教师

设计起止时间：

2013年6月3日至2013年6月14日

南京工程学院

课程设计任务书

课程名称检测技术及系统课程设计

院（系、部、中心）

专业电气工程及其自动化

班级

起止日期2013/6/3至2013/6/13

指导教师

1．课程设计应达到的目的

通过对本课程的设计，使学生掌握常见被测量的检测原理、方法和技术，了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理，通过对检测系统的设计与分析，增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。

2．课程设计题目及要求

题目：

基于AD590的温室温度检测系统设计

要求：

（1）可测温度范围0~100℃，测温精度：

±0.1℃；

（2）根据题意，明确被控对象的功能及性能指标；

（3）根据系统要求，选择合适的传感器；

（4）设计传感器测量电路；

（5）选择单片机的品种、型号，设计单片机的外围测量电路；

（6）计算有关的电路参数，有条件的情况下，根据实验室现有设备进行实验数据的测取，明确测量电路输出与被测非电量的关系；

（7）画出系统原理框图（此部分放在说明书的开始）；

（8）画出系统电路图，最好用PROTEL画；

（9）在说明书中详细说明本系统工作原理。

3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕

（1）给出设计说明书一份；

（2）有条件的情况下尽量给出必要的实验数据；

（3）在说明书中附上完整的系统电路原理图（手画或用PROTEL画）。

4．主要参考文献

1、李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：

机械工业出版社，2009

2、徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：

机械工业出版社.2001

3、陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：

人民邮电出版社.2000

5．课程设计进度安排

起止日期

工作内容

13年6月11日

布置设计任务，熟悉课题，查找资料；

13年6月12日

结合测控对象，选择合适的传感器，理解传感器性能；

13年6月13日

设计传感器测量电路，选择合适的单片机，设计其外围电路；

13年6月14日

设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系；

13年6月15日

继续设计论证电路参数，完善系统设计方案；

13年6月18日

查找资料，理解系统各部分工作原理；

13年6月19日

理清系统说明要点，着手设计说明书的书写；

13年6月20日

书写设计说明书，充分理解系统每一部分作用；

13年6月21日

完善设计说明书，准备设计答辩。

13年6月22日

设计答辩。

6．成绩考核办法

平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%.

教研室审查意见：

教研室主任签字：

年月日

院（系、部、中心）意见：

主管领导签字：

年月日

目录

一．AD590的简介····················································6

1.1AD590温度传感器的原理·····································6

1.2AD590主要技术参数··········································6

二．系统设计原理与论证···············································7

2.1温度控制总体框图·················································7

2.2总体方案设计····················································7

2.3各部分电路设计··················································7

2.3.1温度信号调理电路设计········································7

2.3.2温度转换和单片机电路设计····································8

2.3.3单片机和显示电路设计········································9

2.3.4报警电路设计···············································10

三．结论与体会······················································11

四．参考文献························································12

五．完整电路图······················································12

一．AD590简介

1.1AD590温度传感器的原理

温度传感器的原理如图1-1所示

图中I1是恒流源,TR1、TR2是三极管,利用晶体三极管的PN结作为感温器件。

根据PN结的温度特性得到：

可见，输出电压和绝对温度T成正比。

1.2AD590主要技术参数：

工作电压:

4～30V

工作温度:

-55℃～150℃

正向电压:

+44V

反向电压:

）20V

灵敏度:

1uA/K

输出电阻:

710MΩ

二．系统设计原理与论证

2.1温度控制总体框图

图2-1系统硬件结构框图

该温度控制系统由温度传感器（AD590）、信号调理电路、温度转换和单片机显示报警部分，具体如图2-1所示。

2.2总体方案设计

采用单片机AT89C51为核心。

采用了温度传感器AD590采集温度变化信号，A/D采样芯片ADC0808将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。

使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。

总体设计流程图：

2.3各部分电路的设计

2.3.1温度信号调理电路设计

采用温度传感器AD590。

：

AD590具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。

其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃，其各方面特性都满足此系统的设计要求。

此外AD590是温度-电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。

信号调理电路工作原理：

10KΩ与AD590串联作为电流采样电阻，也就是将电流信号转换为电压信号，运算放大器A1起电压跟随器的作用，其输出=。

当0℃时，=2.73V，为了在0℃时输出为0V。

电路采用减法器设计，即减去2.73V的偏压。

电源电压可能产生波动，用稳压管获得6V电压后经电阻分压得2.73V的稳定电压。

RP1是调零电阻，调节RP1可以改变电压值。

减法器放大倍数为2.5倍，采用RP2进行补偿，输出电压=V.

每摄氏度对应0.025V，当测量范围是0℃～100℃对应的电压为0～2.5V。

具体温度信号调理电路如图2-2所示

图2-2温度信号调理电路

2.3.2A/D转换电路设计

ADC0808为8位逐次逼近型A/D转换器，其输入电压范围在0—5v，转换速度为100us，转换精度为0.39﹪，对应误差为0.234℃。

ADC0808的工作过程是：

首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。

此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。

START上升沿将逐次逼近寄存器复位。

下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。

当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

A/D转换电路如图2-3所示。

图2-3A/D转换电路

2.3.3单片机和显示电路设计

此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单片机AT89C51。

单片机AT89C51内部有8KB单元的程序存储器及256字节的数据存储器。

因此系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器这样大大的减少了系统硬件部分。

显示电路使用LED数码管显示器，采用静态显示方法。

AT89C51的P0为LED数码管提供显示段码。

R7～R14是LED限流电阻，为取电阻值为10KΩ。

P2口的4位连LED数码管的4个显示字符的32位段码。

显示模块用于显示温度值。

温度值范围0℃～100℃，显示到小数点后一位，采用静态显示方法。

第一位LED数码管显示符号，第二、三位显示温度值整数部分，第四位显示小数部分。

如图2-4所示

图2-4单片机和显示电路

2.3.4报警电路设计

高温LED以及喇叭报警，数码管显示的即时温度数字开始同时闪烁。

具有报警开关设置，温度降低自动取消报警AT89C51管脚P3.7控制高温报警，P3.4控制喇叭。

具体如图2-5所示。

图2-5报警电路

三．结论与体会

在这两周的课程设计中，我们每天早上八点到实验室看是我们一天新的征程，刚开始时看着从没见过的机器感到一阵茫然，后来经过老师的讲解和同学的帮助我渐渐的对实验仪器产生了兴趣，开始在网上图书馆查找相关的资料，渐渐地每天都感到很充实，对于传感器这块我想对薄弱些，经过老师的耐心讲解我懂了它的原理和主要元件以及接下来的实验。

对月这两周我非常感谢我的老师和我们组的同学，是他们帮我顺利完成实验，也充分感到合作的重要性，对我将来工作也是非常有用的。

四．参考文献

1.李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：

机械工业出版社，2009

2.徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：

机械工业出版社.2001

3.陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：

人民邮电出版社.2000

4.基于AD590组成的温度测量电路及应用.雷少刚陕西2007

5.基于单片机与AD590的温度测量报警系统.郑争兵2008

6.AD590温度传感器.赵海燕1997

五．完整电路图