基于單片機的溫度控制系統(tǒng)硬件的設計方案

EEPROM功能;4?用戶應用程序空間4K字節(jié)，片上集成512字節(jié),5?通用I/O口32EEPROM功能;6.ISP在系統(tǒng)可編程，無需專用編程器；7?共3個16位定時器/計數(shù)器；8?外部中斷2路；9?通用異步串行口(UART)工作溫度范圍：0-75°C封裝：PDIP—40.T2/P1..0T2EVF1.1?L.2?L.3Fl.4FL.54<]33333735T2/P1..0T2EVF1.1?L.2?L.3Fl.4FL.54<]333337353：vccFl.5FL.7RSTRSD/P3.0_rsp/F3.iI^-D/F^.2ivrl/pa.3rop~.4XPS.5童PS.eWPV7———IS1/9205XTAL2XTAL1VSSDIP—S252221F-0.O/ADO?O.l/A&I?O.2/A[>2F'O.3/.XD3FO.4/AD4F'O.S/ADSF'O.6-'AD6巴.7/AD7EAAL&/FROGFSEXP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13F2.4/A12?2.3/AllF2.2/ALOF2.1M?2.0/AS3.3.3單片機引腳介紹單片機采用40引腳雙列直插式封裝引腳，各引腳功能介紹如下：Vcc(40引腳)：接+5V電源。Vss(20引腳)：接地。XTAL1(19引腳)：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩時，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容。XTAL2(18引腳)：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當使用片內(nèi)振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容。RST(9引腳)：復位信號輸入端，高電平有效。EA/VPP(31)：吋為外部程序存儲器訪問允許控制端。當它為高電平時，單片機讀片內(nèi)程序存儲器，但在PC值超過0FFFH時，將自動轉向訪問外部程序存儲器中的程序。

當它為低電平時，對程序存儲器的讀操作只限定在外部程序存儲器。Vpp為引腳第二功能,為編程電壓輸入端。（7）ALE/PROG：（30引腳）：ALE為低8位地址鎖存允許信號。（8）PSEN：（29引腳）：片外程序存儲器的讀選通信號。（9）P0口：8位漏極開路的雙向I/O口。也可作為通用的I/O口使用，但需要加上拉電阻。（10）Pl、P2口：8位準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。（11）P3口：8位準雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。也可作為通用的I/O口使用。當作為通用的I/O輸入時，應先向端口的輸出鎖存器寫入1。它可驅動4個LS型TTL負載。P3口還可提供第二功能。其第二功能定義如表3-3-1引腳第二功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)輸入口P3.1TXD串行數(shù)據(jù)輸出口P3.2INTO外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4TO定時器0外部計數(shù)輸入P3.5T1定時器1外部計數(shù)輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出表3-3-1AD590溫度傳感器介紹AD590主要特性AD590主要特性工作電壓：4?30V保存溫度：一65?175°C正向電壓：+44V輸出電阻：710MQ工作溫度：一55?150C靈敏度：1口A/K反向電壓：一20V非線性誤差：±0.3C注：（1）流過器件的電流（》A）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度度數(shù)，即:』=1丁pA/K式中：幾一流過器件（AD590）的電流，單位為pA；T—熱力學溫度，單位為K。（2）AD590的電源電壓范圍為4V?30V。電源電壓可在4V?6V范圍變化，電流匚

變化IpA,相當于溫度變化IK。AD590可以承受正向電壓和20的反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。（3）AD590精度高，它共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在一55?150°C范圍內(nèi)，非線性誤差為土0.3°C。（4）AD590的輸出電流值說明如下：其輸出電流是以絕對溫度零度（-273C）為基準,每增加1C,它會增加5A輸出電流，因此在室溫25C時,其輸出電流Io=（273+25）=298pA。AD590內(nèi)部結構AD590集成溫度傳感器實質(zhì)上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b-e結壓降的不飽和值V與熱力學溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關系實現(xiàn)對溫度的檢測：BE2式中：K—波爾茲常數(shù)；q—電子電荷絕對值。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點而得到廣泛的應用。其輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0C時輸出為0,溫度25C時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1pA/K。3.4.3AD590的工作原理及應用在測量溫度時，AD590實質(zhì)上相當于恒流源，把它與直流電源相連，并輸出端串接一個標準10KQ的電阻，結果此電阻上流過的電流與被測熱力學溫度成正比，電阻兩端將會有10mV/K的電壓信號，基準溫度下可得到1pA/K的電流值。本溫控系統(tǒng)傳感器輸出端串接一個10kQ的電阻，Vo的值為電流I乘以10K，以室溫25C而言，輸出值為Vo=10KX298pA=2.98V（測量Vo時，因有電流流過，測量會有一定誤差）。AD590溫度與電流的對應關系見表3-4-1攝氏溫度（單位：C）AD590電流（單位：uA）經(jīng)10K電壓（單位：V）—10263.22.6320273.22.73210283.22.83220293.22.93230303.23.03240313.23.13250323.23.23260333.23.332100373.23.732表3-4-1AD590溫度與電流和電壓的對應關系4結束語在老師的指導下，完成了基于單片機的溫度控制硬件部分設計。從選定論文題目后，就開始收集相關資料，確定硬件設計思路。溫度控制系統(tǒng)是利用51單片機STC89C51作為主控芯片，再輔助溫度控制的相應電路，實現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的采樣、顯示和控制等功能的系統(tǒng)。在進行硬件設計時，根據(jù)硬件需要實現(xiàn)的這些功能，分別設計溫度傳感器電路，ADC轉換電路，LED顯示電路，鍵盤控制電路等。當然，在硬件設計過程中也遇到了些問題：在選擇溫度傳感器時，沒有想到空調(diào)壓縮機需要多點采樣，硬件設計盡量避免使用集成芯片等。在老師的幫助下，最后克服掉了這些問題。整個硬件設計過程中我學到了很多之前沒有學到的知識，在設計過程中參考過很多之前學過的專業(yè)課程，把大學四年學過的知識都系統(tǒng)的復習鞏固了一遍，從中學到了很多之前疏忽了的東西，在設計中還充分體會了合作的重要性。參考文獻【1】譚博學苗匯靜主編《集成電路原理及應用》北京：電子工業(yè)出版社，2008【2】張毅剛彭喜元編著《單片機原理與應用設計》北京：電子工業(yè)出版社，2008【3】徐建軍.《MCS-51系列單片機應用及接口技術》北京：人民郵電出版社，2003.6【4】蔡美琴.《MCS-51系列單片機系統(tǒng)及其應用》北京：高等教育出版社，1992.12【5】李金平沈明山姜余祥編著《電子系統(tǒng)設計》北京：電子工業(yè)出版社，2006【6】劉篤仁韓保君編著《傳感器原理及應用技術》西安：西安電子科技大學出版社2003.5附錄一：電路原理圖￡'.'UE:比驢DMad<xST'Xi4■:Idfc」f?出一口煜1K扇IKiK烘兇1Mly心心1.'a后I—JI-II—■MII.「?IuH也sfd鍛陞：立」—In—IM,IHHU1II—IILiI—■■■■Hl-nrTI-r-H-llnXInHnu,:rt±EEM吐.L<r4_.rr~ln-l_M_r■I；1；；'|1?nJ:Ahr附錄二：PCB圖■匚叵3ni=n■'H■tns■**ooLr■至石■ZJQDaooo■*?iiWiE：3_A嚴Q■■OOO「…易■■岸b??■o.o.o.a.Oo.QO一0□.o口一致謝兩個月以來在張樂老師的悉心指導下，我順利完成了《基于單片機的溫度控制系統(tǒng)硬件設計》的設計。從論文課題確定到寫作設計完成這中間的每個過程，張老師都給予了我細心的指導和寶貴意見，從課題設計的思路到最后硬件設計完成，從論文的主體框架到論文的具體內(nèi)容的修改，張老師給過我很大的啟發(fā)，讓我受益匪淺。在他的耐心指導下，我解決了很多自己獨立解決不了的問題。張老師這種嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和忘我的工作精神給我留