温度巡回检测仪.docx

1、温度巡回检测仪XX大学单片机原理及应用课程设计说明书学生XX：学 号：学 院： 机电工程学院 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 10级电子一班 题 目： 8点温度巡回检测仪 指导教师：2012 年 6 月 15 日设计要求1 温度传感器用AD5902 显示用LED 4位动态显示器（-50+125）3 要求画出各部分程序的流程图，并写出程序清单4 画出原理图一. 根据设计题意，本设计系统方框图如下:二.硬件设计1.传感器AD590AD590温度传感器是电流型温度传感器，通过对温度的测量可得到所需要的电流值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般

2、用于精密温度测量电路，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。1、流过器件的电流（）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：式中： 流过器件（AD590）的电流，单位。T热力学温度，单位K。2、 AD590的测温X围-55+150。3、 AD590的电源电压X围为4V-30V。电源电压可在4V-6VX围变化，电流变化1，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。4、输出电阻为710M。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150X围内，非线形误差0

3、.3。2.运算放大电路放大电路图如图所示： LM324是四运放集成电路。AD590的输出电压I=(273+T)uA(T为摄氏温度)，因此测量的电压V为（273+T）uA*10K=2.73V+10TmV.为了将电压测量出来又必须输出电流I不分流，需使用电压跟随器，其输出电压V2等于输入电压V0；使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V. 使其差动放大器其输出Vout为（100K/10K）*(V2-V1)=T/10，如果现在为摄氏25，输出电压为2.5V,输出电压接A/D转换器，那么A/D转换输出的数字量就和摄氏温度成线性关系。 输出电压Vout作为ADC0

4、809模数转换的输入，ADC0809输出的数字量与单片机P0口相接。采用中断方式读取数据。3. A/D转换器的选取ADC0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D转换，在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛,所以本设计中选用该芯片作为A/D转换电路的核心。ADC0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。对于该八路通道输入信号，八位A/D转换器，

5、其精度为输入为05V时，分辨率为其中： A/D转换器的满量程值 ADC的二进制位数量化误差为4. ADC0809与51单片机的接口由于ADC0809无片内时钟，时钟信号有51单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。此外，由于ADC0809内部设有地址锁存器，所以通道地址由P0口的低3位直接与ADC0809的A B C 相连。通道基本地址为0000H0007H。 其对应关系如下表所示：由于ADC0809无片内时钟，时钟信号时可由单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。ALE引脚得脉冲频率是8051时钟频率的1/6.该题目中单片机时钟频率采用6MHz，则ALE输出的频率是1MHz，二分频后为5

6、00Hz，符合ADC0809对频率的要求。地址码输入通道CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7如表 ADC0809输入通道地址由于ADC0809内部没有地址锁存器，所以通道地址有P0口的低3位直接与ADC0809的A,B,C相连。通道基本地址为0000H0007H。控制信号：将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时。由单片机的写信号和P2.7控制ADC的地址锁存和启动转换。由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结果时，用单片机的读信号和P2.7引脚经或非门后，产生正脉冲作为O

7、E信号用一打开三态输出锁存器。ADC0809与51单片机的接口电路如图所示：5.显示电路显示电路用4位LED显示器，由于单片机P1口有驱动功能，则不需要驱动器去驱动LED,选电阻R=250欧姆作为限流电阻（段选码），在用7407反相器接P2口（位选码）。 显示与单片机接口电路如图所示：6.电源电路：因为本设计接入220V的交流电源，且电路各部及单片机的工作电压是+5V，故采用由W7805三端稳压电源的电源电路来实现提供+5V的稳压电压。由于ADC0809需要+5V的基准电压，用MC1403和一个同相集成放大电路实现。+5V的稳压电压和+5V的基准电压电路如图所示：三.软件设计1. 主程序流程图

8、及其程序：主要的功能子程序有：数据采集、数字滤波、标度变换、数制转换、数值显示、和部分中断子程序。主程序流程图如图所示。2.A/D转换程序流程图：1.数据采集模块：先读取上次A/D转换结果，保存数据的转换的结果于指定的路数的采集数据单元，然后通道加1，在启动新通道转换。每路有8个储存单元按列队滚存。先每路采集一个数据，八路都采集完，循环8次，实现每路都采集八次，并实现滚动存取。3. 数字滤波 模拟信号都必须经过AD转换后才能为单片机接受，如果模拟信号受到扰动影响，将使AD转换结果偏离真实值。因此仅仅对模拟量采样一次，我们是无法确定该结果是否可信的，必须经过多次采样，得到一个AD转换的数据序列。

9、由于数字滤波不需要硬件设备，因而可靠性高、稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配等问题。首先将每路8次采集来的数据相加取平均值后再通过A/D转换，读取转换值。温度滚动采集处理：采集8路INO AD数据，每次循回采集一路的数据。将采集到的数据分别放到对应的分配单元当中去。其中单元的分配方法是每一路分有8个单元，存取新的数据之前，将原来的数据采用滚存的形式移存到相应的下一个单元当中去，最后把新采集的数据存在该路对应的八个单元中的首地址中。本设计用去极值平均滤波。4. 标度变换所谓标度变换通俗地说就是放大或缩小也即码尺的变换，对分形来说用不同的码尺所测得的结果，有随码尺的变化而变化的，也有随码尺的变化而

10、不变的。分形理论就是基于对事物在不同标度变换下的不变性。 标度变换：将对应参数值的大小转换成能直接显示有量纲的被测工程量数值，也称为工程转换。 生产过程中的各个参数都有着不同的量纲，例如压力的单位是Pa，流量的单位是m3/h，温度的单位是等。 由测量仪表转换成模拟电信号，经过A/D转换后成为相应的数字量仅仅对应被测工程量参数值的大小，并不是原来带有量纲的参数值。 标度变换有线性和非线性之分，应根据实际要求选用适当的标度变换方法。 线性标度变换 对于一般的线性仪表来说，参数值与A/D转换结果之间是线性关系，其标度变换公式为： AX=A0+(Am-A0)(Nx-N0)/(Nm-N0) A0 测量仪

11、表的下限； Am 测量仪表的上限； Ax 标度变换后的测量值； N0 仪表下限所对应的数字量； Nm 仪表上限所对应的数字量； Nx 测量值对应的数字量。 其中A0、Am、N0、Nm 对于某一具体的参数来说为常数，不同的参数有不同的值。 该单片机系统中，被测量经过A/D转换，均统一为0255二进制码，因此要把A/D转换的数码X变换成被测量的实际数值。5. 数制转换由于标度变换后得到两个字节的实际数值，不能直接送显示端显示，须经过适当的处理（此处将其转换为5位非压缩BCD码），才能送显示端输出显示。四. 程序如下：8通道采样程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 0013HAJMP I

12、NT1ORG 0030HMAIN: MOV SP, #40H SETB EA SETB IT1 SETB EX1 MOV R7, #08H MOV R6， #04H MOV DPTR, #3000H MOV P2， #7FH MOV P0， #F8H MOVX R0, A SJMP $ RG 0100H INT1： MOVX A, R0 MOV DPTR, A INC R0 INC DPTR DJNE R7， AA MOV R7， #O8H DJNE R6， BB RETI AA: MOVX R0， A BB: RETI 数字滤波及去极值平均滤波程序：MOV R7,#7 LOOP1:MOV A

13、,R7MOV R5,AMOV R0,#40H CLR F0 LOOP2:MOV A,R0 INC R0 MOV B,A CLR C SUBB A,R0 JC AA MOV A,B XCH A,R0 D EC R0 MOV R0,A INC R0 SETB F0 AA:DJNZ R5,LOOP2 JNB F0,BB DJNZ R7,LOOP1 BB:MOV R1,#41H MOV R4,#6 CLR A MOV R3,A MOV R2,A LOOP3:MOV A,R1 ADD A,R2 MOV R2,A MOV A,R3 ADDC A,#0 MOV R3,A NC R1 DJNZ R4,LOOP

14、3 MOV A,R3RR ARR AMOV R3,AMOV A,R2RR ARR A MOV R6,A RET 温度转化程序： MOV A, 31H MOV B,#20MUL ABMOV B,#51DIV ABMOV R1,AMOV A,BMOV B,#10MUL ABMOV B,#51DIV AB MOV 32H,A ;小数后一位放于32H MOV 31H,R1 ;结果存放31HMOV B,#100MOV A,31H DIV AB MOV 73H,A ;温度的百位MOV A,BMOV B,#10DIV AB MOV 72H,A ;温度的十位 MOV 71H,B ;温度的个位 MOV 70H,

15、 32H ;温度的十分位 MOV 75H, 30H ;通道数温度的显示，显示缓冲区为内不RAM 90H至93H，程序如下：DSP:MOV R0， #90H MOV R2, #01H MOV R7， #04H LOOP:MOV A, R0 MOV P1， A MOV P2， R2 ACALL DL1ms INC R0 MOV A, R2 RL A MOV R2, A DJNE R7, LOOP RET DL1ms: MOV R5,#50D1: MOV R4,#98 NOP NOPD2: DJNZ R4,D2DJNZ R5,D1RET END五.总结在这次课程设计里有掌握了单片机应用系统开发，运用了Protel画图。当然有些理念是参考了网上相应的资源，但是整个设计过程中，有自己的想法，总之，此次课程设计收获不小。8点温度巡回检测电路总图