单片机温度采集系统

课程设计

课程设计名称：温度采集装置

班级：数控技术0901

学号：

课程设计时间：2011.12.5—12.11

目录

1 设计任务 (2)

2 确定设计方案 (3)

2.1 温度传感器—AD22100K (3)

2.2 A/D转换器—ADC0809 (4)

2.3 单片机的选择—80C51 (6)

2.4 显示器接口—LED动态显示接口 (8)

3 硬件电路的设计 (10)

3.1 温度传感器与A/D转换器的接口电路 (10)

3.2 A/D转换器与89C51的接口电路 (10)

3.3 89C51与显示器间的接口电路 (11)

3.4 晶振电路和复位电路的设计 (12)

4 软件设计 (13)

4.1温度采集的主程序流程图 (13)

4.2 程序清单 (15)

5 心得体会 (20)

附录 (21)

温度采集装置

1、设计任务

设计一个温度采集系统，要求按1路/s的速度顺序检测8路温度点，测温范围为+20℃～+100℃，测量精度为±1%。要求用5位数码管显示温度，最高位显示通道号，次高位显示“—”，低三位显示温度值。

2、设计方案

2.1 温度传感器—AD22100K

AD22100K是有信号调节的单片温度传感器，工作温度范围为-50～+150,信号调节不需要调节电路、缓冲器和线性化电路，简化了系统设计。输出温度与电压和电源电压的乘积（比率测量）成比例。输出电压摆幅为0.25V（对应-50℃）和4.75V（对应150℃），用5V单电源工作。

2.1.1 AD22100K的引脚图如2.1.1

图2.1.1 AD22100K的引脚图

注：1.V电源 4.GND接地

2.U输出3、5～8 NC不连接

2.1.2 AD22100K主要参数

1.工作电压4V～6V

2.工作温度范围-50℃～+150℃

3.精度优于±2%FS；线性度优于±1%FS;温度系数22.5mV/℃

4.单电源工作，反向电压保护；高电平低阻抗输出；封装形式为TO-92 SOIC

2.2 A/D转换器—ADC0809

根据题意，测量精度为±1%，所以采用8位的ADC0809即可满足要求，在显示温度时最低单位为0.1。

ADC0809是8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

2.2.1 ADC0809主要特性

1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个+5V电源供电5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～+85摄氏度7）低功耗，约15mW。

2.2.2 ADC0809内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

图2.2.3 ADC0809外部引脚

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一+5V。GND：地。

2.2.4 ADC0809的工作过程

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。转换数据的传送A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。（1）定时传送方式对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz 的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。（2）查询方式A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。

因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。（3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。