一種基于 STC89C52 和 AD590 的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引 言

單片機(jī)在測控領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛，很多場合都用到對溫度的檢測和控制，要求能夠直觀讀取溫度值，并具有溫度報(bào)警功能和遠(yuǎn)程通信功能。本文根據(jù)需求給出了一種基于STC89C52 和 AD590 的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

溫度測控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如圖 1 所示，由溫度傳感器電路、信號放大、A/D 轉(zhuǎn)換、主控制器、顯示屏、報(bào)警及串口通信等模塊組成，其中溫度傳感器采用電流型集成溫度傳感器 AD590，通過信號放大、A/D 轉(zhuǎn)換電路將 AD590 輸出的電信號進(jìn)行調(diào)理，輸入主控制器 STC89C52，STC89C52 可控制液晶顯示器顯示對應(yīng)的溫度，并實(shí)現(xiàn)溫度聲光報(bào)警功能，同時還可通過串口實(shí)現(xiàn) STC89C52 與上位機(jī)的通信。

圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 溫度傳感器及信號放大電路設(shè)計(jì)

溫度傳感器選用電流型集成溫度傳感器 AD590，其具有準(zhǔn)確度高、動態(tài)電阻大、響應(yīng)速度快、線性好、使用方便等特點(diǎn)。AD590 溫度傳感器集成有兩端感溫電流源，能將溫度轉(zhuǎn)換為電流，且電流與絕對溫度成正比，可測量范圍為-55 ～ +150 ℃，具有較好的線性輸出性能，溫度每增加 1 ℃， 其電流增加 1 μA。輸出電流 I=（273+t）μA（t 為攝氏溫度），測量電壓為（273+t）μA×10 kΩ=（2.73+t/100）V。

為提高測量精度并獲取溫度對應(yīng) 0 ～ 5 V 的電壓信號，進(jìn)行溫度傳感器及信號放大電路設(shè)計(jì)，如圖 2 所示。溫度傳感器 AD590 采用分壓式電路輸出，經(jīng)電壓跟隨器后由差分運(yùn)放電路對信號進(jìn)行放大。在差分運(yùn)放電路中調(diào)節(jié)R3 電位器， 使反相輸入電壓為 2.73 V，輸出電壓為 0.1 t。

2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

經(jīng)信號放大電路后的電壓信號為模擬信號，對其進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換才能被單片機(jī)接收和處理。采用 ADC0804進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換（芯片含輸出數(shù)據(jù)鎖存器），其與單片機(jī)的連接如圖 3所示。ADC0804的DB0～DB7與STC89C52的P2.0～P2.7引腳相連。

2.3 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選用結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰的 128×64 點(diǎn)陣漢字圖形型 LCD12864 液晶顯示模塊， 采用8 位并行數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機(jī)I/O 口連接，如圖4 所示。

2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的報(bào)警電路包括由蜂鳴器構(gòu)成的聲音報(bào)警電路和由紅色高亮發(fā)光二極管構(gòu)成的指示燈報(bào)警電路，如圖 5 所示。單片機(jī)控制蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。

2.5 串口通信接口電路

通過 MAX232 芯片將單片機(jī) UART 輸出的 TTL 電平轉(zhuǎn)換為上位機(jī)串口的 232 電平，如圖 6 所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

溫度測控系統(tǒng)的主程序流程如圖 7 所示。

4 系統(tǒng)功能測試

系統(tǒng)測試采用恒溫控制溫度傳感器實(shí)驗(yàn)儀提供標(biāo)準(zhǔn)溫度，將實(shí)測溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行比對，測試結(jié)果如圖 8 和 表 1 所示，得出溫度測量較準(zhǔn)確，誤差不超過 0.4℃的結(jié)論。

誤差主要來源于系統(tǒng)誤差，受信號放大部分的零點(diǎn)漂移、A/D 轉(zhuǎn)換電路的分辨率等因素影響。

5 結(jié) 語

文中設(shè)計(jì)的基于 AD590 和 STC89C52 的溫度監(jiān)控系統(tǒng)測量誤差小、實(shí)現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定且可根據(jù)環(huán)境需要設(shè)定溫度范圍，適用于家庭、庫房等場合。