最新智能型温度监测仪课程设计

开封大学

《智能仪器原理及应用》

课程设计

学生姓名：王明霞

学号：2011061745

学院：电子电气工程学院

专业：应用电子技术

班级：（11）应电班

题目：智能型温度测量仪

指导教师：董卫军

职称：教师

截止日期：2013.11.25~2013.12.1

2013 年11月27 日

智能型温度测量仪

一、设计目的

智能仪器是一种典型的微处理器应用系统，它是计算机技术、现代测量技术和大规模集成电路相结合的产物，无论是在测量速度、精确度、灵敏度、自动化程度，还是在性价比等方面，都是传统仪器不可比拟的。通过对本次的课程设计来使同学们掌握如何去选择元器件来适应不同的电路的设计，从而对更多的元件功能及性能有更多的了解。更重要的是培养学生基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为日后工作奠定良好的基础。

二、设计任务和设计要求

⑴．功能要求

①．配合温度传感器，实现温度的测量；

②．具有开机自检、自动调零功能；

③．具有克服随机误差的数字滤波功能；

④. 使用220V/50Hz交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。

⑵．主要技术指标

①．测量温度范围：0～150℃

②．测量误差：≤1%

⑥．显示方式：4位LED数码管显示被测温度值。

三、总体方案论证与选择

方案一：AD590传感器→转换器→ADC0809→AT89C51→四位数码管显示

方案二:热电阻温度传感器→转换器→ADC0809→AT89C51→四位数码管显示方案三：DS18B20→转换器→ADC0809→AT89C51→四位数码管显示这三种方案的不同之处主要是传感器的不同：方案一中的传感器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流。它的测温范围为-55℃～+150℃，

而且精度高；方案二中的传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。其主要的特点为精度高、测量范围大、测温范围是-200℃~600℃；方案三的传感器为单总线技术，MAXIM 公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右。总体比较选择方案一。

系统组成方框图：

四、硬件设计与选择

AD590

传感器

工作原理：在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和5～30V 的直流电源相连，并在输出端串接一个10k Ω的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有10mV ／K 的电压信号。除此之外，AD590具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性能好等特点。

特性：

1、测温范围- 55℃~+l50℃；

2、线性电流输出lA ／K ；

3、线性度好，满刻度范围为±0.3℃；

4、电源电压范围4~30 V ，当电源电压在5~10V 之间，电压稳定度为l ％时，所产生的误差只有±0.01℃；

5、功率损耗低。

电路图及特性曲线：

设计测温电路时应先将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加1μA。当AD590的电流通过一个10kΩ的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mV／K，为了使此电阻精确（0．1％），可用一个9．6kΩ的电阻与一个1kΩ电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10kΩ。上图所示是一个电流／电压和绝对／摄氏温标的转换电路，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗。而运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给A2的同相输入端输入一个恒定的电压（如1．235V），然后将此电压放大到2．73V。这样，A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标。

将AD590放入0℃的冰水混合溶液中，A1同相输入端的电压应为2．73V，同样使A2的输出电压也为2．73V，因此A1与A2两输出端之间的电压：2．73－2．73＝0V即对应于0℃。

AD590传感器的特性曲线

2、ADC0809简介

工作原理：ADC0809能够输出8位二进制数字量，具有8位的分辨率。即分辨率:

8位分辨率=1/256=0.39%FS

它还是逐次比较型的A/D转换集成芯片，片内有8路模拟开关，可对8路模拟电压量实现分式转换。典型转换时间为100us。片内带有三态输出缓冲器，可直接与单片机的数据总线相连。

ADC0809的时钟信号CLK由单片机的地址锁存允许信号ALE提供，若单片机晶振频率为12MHz，则ALE信号经分频输出为500kHz，满足CLK信号低于640kHz的要求。当P2.7和／WR同时有效时，以线选方式启动A/D转换，同时使0809的ALE 有效。IN0～IN7的地址为7FF8H～7FFFH，在这里只需要一路转换，故将ADDC～ADDA 均接地，只选中IN0，进行转换。当P2.7和／RD信号同时有效时，OE有效，输出缓冲器打开，单片机接收转换数据。

电路图及相关介绍:

ADC0809引脚图模拟通道地址码

ADC0809内部结构图

引脚功能：1、IN0～IN7：8路模拟通道信号输入，通过模拟开关实现8路模拟输入信号分时选通。

2、 ADDC，ADDB和ADDA：模拟通道选择，编码000～111分别选中IN0～IN7。

3、 ALE:地址锁存信号，其上升沿锁存ADDC，ADDB，ADDA的信号，译码后控制模拟开关，接通8路模拟输入中相应的一路。

4、 CLK：输入时钟，为A/D转换器提供转换的时钟信号，典型工作频率为64kHz。

5、START：A/D转换启动信号，正脉冲启动ADDC～ADDA选中的一路模拟信号开始转换。

6、 OE：输出允许信号，高电平时打开三态输出缓冲器。使转换后

的数字量从D0～D7脚输出。

7、 EOC：转换结束信号，启动转换后，EOC变为低电平，转换完成

后变为高电平。

8、Vcc:+5V电源。

9、GND:接地。

10、VREF（+）和VREF（-）：基准电压输入，用于决定输入模拟电压