單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)5元

1、摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y(cè)量和控制的一個(gè)量。本文作者采用at89c51單片機(jī)和溫度傳感器ad590從硬件和軟件兩方面介紹了一款簡(jiǎn)易數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)過程， 并對(duì)硬件原理圖和程序流程圖作了簡(jiǎn)潔的描述。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)at89c51；溫度傳感器ad590；數(shù)字溫度計(jì)；模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)碼顯示1.前言隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度傳感器ad590具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)等日常生活中溫度的測(cè)量和控制。傳統(tǒng)的溫度計(jì)有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測(cè)量精度

2、不高、誤差大等缺點(diǎn)，本文作者利用集成溫度傳感器ad590設(shè)計(jì)并制作了一款基于at89c51的4位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計(jì)，其電路簡(jiǎn)單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實(shí)現(xiàn)。2.系統(tǒng)功能原理及硬件組成該數(shù)字溫度計(jì)利用ad590集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測(cè)量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0804轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，然后送到單片機(jī)at89c51中進(jìn)行處理變換，最后將溫度值顯示在d4、d3、d2、d1共位七段碼led顯示器上。系統(tǒng)以at89c51單片機(jī)為控制核心，加上ad590測(cè)溫電路、adc模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、4位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時(shí)鐘電路等組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。

3、   圖1 系統(tǒng)組成框圖2.1at89c51單片機(jī)atmel公司的生產(chǎn)的at89c51單片機(jī)是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，內(nèi)部除cpu外，還包括128字節(jié)ram，4個(gè)8位并行i/o口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，片內(nèi)集成4k字節(jié)可改變程序flash存儲(chǔ)器，具有低功耗，速度快，程序擦寫方便等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。單片機(jī)p0口作為adc0804轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸入端，p2.0接adc0804的intr端檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。p1.0p1.3的輸出信號(hào)接到譯碼器7447上作為數(shù)碼管的顯示，p1.4p1.7則作為個(gè)數(shù)碼管的位選信號(hào)控制

4、。p3口有特殊的功能，p3.6用于控制adc0804的啟動(dòng)，p3.7用于控制讀取adc0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。2.2ad590溫度傳感器ad590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。ad590測(cè)溫范圍為55150，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中的溫度范圍。ad590電源電壓可在4v6v范圍變化，可以承受44v正向電壓和20v反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。ad590產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1，其電流增加1a。ad590溫度與電流的關(guān)系如下表所示：攝氏溫度ad590電流經(jīng)10k電壓0273.2 a2.732 v10283.2 a2.832 v2029

5、3.2 a2.932 v30303.2 a3.032 v40為了提高精度，擴(kuò)大測(cè)量范圍，在a/d轉(zhuǎn)換前還要將信號(hào)加以放大并進(jìn)行零點(diǎn)遷移，因而一個(gè)高穩(wěn)定性的、高精度的放大電路是必須的。當(dāng)溫度變化時(shí)，ad590會(huì)產(chǎn)生電流變化，當(dāng)ad590的電流通過一個(gè)10k的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mv，即轉(zhuǎn)換成10mvk，為了使此10k電阻精確，可用一個(gè)9k的電阻與一個(gè)2k的電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的10k。運(yùn)算放大器a1被接成電壓跟隨器形式，以增加信號(hào)的輸入阻抗，由運(yùn)放a2減去2.732做零位調(diào)整（即把絕對(duì)溫度轉(zhuǎn)成攝氏溫度），最后由運(yùn)放a3反相并放大倍輸送給a/d轉(zhuǎn)換器。具體硬件連接圖如

6、圖2所示。   圖2  ad590溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2.3  adc0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad590測(cè)溫電路輸出的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，要進(jìn)行數(shù)碼顯示，還需將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。為此我們通過a/d轉(zhuǎn)換器adc0804將輸入的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，經(jīng)at89c51單片機(jī)處理后輸出到p1以控制溫度顯示電路。adc0804是用cmos集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，分辨率8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間100s，輸入電壓范圍為05v，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為5v。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在cpu數(shù)據(jù)總線上，無須附加邏

7、輯接口電路。具體硬件連接圖如圖2所示。2.4 七段碼led溫度顯示電路由發(fā)光二極管組成的七段碼led顯示器是單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品中最常用的廉價(jià)輸出設(shè)備，用于顯示各種數(shù)字和字符。該數(shù)字溫度計(jì)的溫度顯示由4位七段碼led顯示器組成，單片機(jī)以并行通信方式從p1.0p1.7口輸出段碼和控制信號(hào)，通過7447 ttl bcd譯碼器譯碼，用4個(gè)共陽(yáng)極led動(dòng)態(tài)顯示溫度的各個(gè)數(shù)位。具體硬件連接圖如圖3所示。  圖3 溫度顯示及單片機(jī)時(shí)鐘、復(fù)位電路3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與編程該數(shù)字溫度計(jì)軟件部分用mcs-51匯編語言編程實(shí)現(xiàn)，采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，將軟件劃分成若干單元，主要包括主程序、十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及調(diào)整子程

8、序、led數(shù)碼顯示子程序和延時(shí)子程序等。本系統(tǒng)具體匯編源程序見后附。3.1 系統(tǒng)主程序 在主程序中，系統(tǒng)上電自動(dòng)復(fù)位以后首先設(shè)置堆棧，然后啟動(dòng)adc0804，開始轉(zhuǎn)換ad590測(cè)溫電路輸入的電信號(hào)，待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀入到累加器a，然后進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)整，輸出給顯示電路。主程序流程圖如圖4所示。                         &

9、#160;                      圖4 主程序流程圖3.2 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)整子程序由于adc0804轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而七段碼led顯示器所要顯示的數(shù)據(jù)是十進(jìn)制數(shù)據(jù)，因此需要進(jìn)行二、十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。adc0804輸出的最大轉(zhuǎn)換值為ffh(255)，由于運(yùn)放放大倍，因此本數(shù)字溫度計(jì)的最大測(cè)量溫度為5.1v/51.02，即102。由255*=102，得知0.4，即先乘再除

10、10。255*4=1020，其中高位10送高位顯示緩沖區(qū)r4，低位20送低位顯示緩沖區(qū)r5，將小數(shù)點(diǎn)設(shè)在d2位上，并將其分別顯示為1(d4) 0(d3) 2(d2) . 0(d1) 。所以，十進(jìn)制轉(zhuǎn)換調(diào)整流程為a/d（二進(jìn)制）十進(jìn)制乘顯示。程序流程圖如圖所示。                             &

11、#160;       圖5 十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換調(diào)整子程序流程圖3.3 led數(shù)碼顯示子程序十進(jìn)制轉(zhuǎn)換調(diào)整后的數(shù)據(jù)送到寄存器r5、r4中，然后通過p1口把數(shù)據(jù)輸出給d4、d3、d2、d1四個(gè)數(shù)碼顯示器中，從而最終把測(cè)得的溫度顯示出來。顯示子程序流程圖如圖所示。                                         圖 顯示子程序流程圖.結(jié)束語本文采用at89c51單片機(jī)做主控芯片，利用溫度傳感器ad590測(cè)量溫度，