温度测量及自动控制系统
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d.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。
第三章 单元电路设计
●CLK（10）：时钟脉冲 输入端。典型值为 640KHZ。 ●REF（+）、REF（-）： 参考电压输入端。 ●Vcc（11）：电源，＋ 5V。 ●GND（13）：地。 ●ADDA、ADDB、ADDC： 3位地址输入线，用于 选通8路模拟输入中的 一路。如表2-1所示。
第三章 单元电路设计
10k AD590 . .
第三章 单元电路设计
● Vo的值为电流I乘上10K，以室温25℃而言， 输出值为10K×298µA=2.98V ● 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量 值会不准。 由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此 应对电路进行调整。 表3-2 AD590温度与电流的对应关系表
第三章 单元电路设计
● AD590的测温范围为-55℃～+150℃。 ● AD590的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在4V~6V范围 变化，电流 变化1µA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V 正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 ● 输出电阻为710MΩ。 ● 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高， 在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。 ● AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它 会增加1µA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout= （273+25）=298µA。
第三章 单元电路设计
b.内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／ D转换器，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D／A转换器、逐 次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电 路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输 入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器 相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。
第三章 单元电路设计
. .
c.外部特性（引脚功能） A ● Vcc(0):电源4—30v 1 - + 0 ● GND(1):接地。 AD590引脚图 AD590 d.典型应用电路 . . AD590产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为4 V－30V检测的温度范围为－55℃－＋150℃，它有非常好的线性 输 出性能，温度每增加1℃，其电流 增加1uA . . 图3-8是AD590用于测量热力学 V0 温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正 比， 当电阻10kΩ时，输出电压VO随温 A +5 R1 度的变化为10mV/K。 - + 1 0
温度测量及自动控制系统
第一章 设计要求
1.自动测量当前环境温度，并通过四位7段数码 管显示（保留一位小数）。 2.显示精度≤0.5℃ 3.可设定一高温临界点，若当前环境温度超过此 温度，系统发出报警并控制风扇电机转动。 4.可多路测量(选作)
第二章 设计方案及框图
框图
传感器采样 前级信号处理 A/D转换
第三章 单元电路设计
一、信号采样部分 温度传感器 AD590 主要特性 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它 的主要特性如下： 流过器件的电流（µA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文） 度数，即： µA/K 公式（2-2） 式中： —流过器件（AD590）的电流，单位为µA； T—热力学温度，单位为K。
七段数码显示
CPU
电机控制
键盘
第二章 设计方案及框图
设计方案
1.传感器对当前环境温度进行采样得到与之对应的模拟信号。 2.信号处理电路对传感器采样所得的模拟信号进行处理（放大）。 3.A/D转换电路对处理之后模拟信号数值化。 4.将该数字信号送入单片机，经单片机处理后由七段数码管显示。 5.键盘输入模块向单片机设定高温临界温度。 6.当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号 并驱动继电器使风扇电机转动。
第三章 单元电路设计
b.内部结构 集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管 的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的 下述关系实现对温度的检测： 公式（2-3） 式中：K—波尔兹常数； q—电子电荷绝对值。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使 用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为 电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K， 温度0℃时输出为0，温度25℃时输出2.982V。电流输出型的灵敏 度一般为1µA/K。
第三章 单元电路设计
接线图
第三章 单元电路设计
四、主控部分
第三章 单元电路设计
五、数码管显示部分
段驱动
第三章 单元电路设计
位驱动
第三章 单元电路设计
六、键盘输入部分
第三章 单元电路设计
七、高温报警及电机控制部分
Fra Baidu bibliotek
第三章 单元电路设计
二、前级信号处理部分
如左图是由集 成运放LM741 构成的减法电 路。其输出电 压U0=2.732UI
第三章 单元电路设计
左图为由集成 运放LM741组 成的反向比例 运算电路，其 输出电压 UO=-2UI
第三章 单元电路设计
经两级运放电路处理之后，最终其输出电压 U0=(Ui-2.732)*2,因此就将热力学温度转换成 摄氏温度。 若当前温度为0 ℃，则此时输出电压为 （2.732-2.732）*2=0V。 若当前温度为10 ℃，则此时输出电压为 （2.832-2.732）*2=0.2V 若当前温度为20 ℃，则此时输出电压为 （2.932-2.732）*2=0.4V
摄氏温度（单位： AD590电流（单位： ℃） uA） 经10KΩ电压（单位： V）
-10 0 10 20 30 40 50 60 100
263.2 273.2 283.2 293.2 303.2 313.2 323.2 333.2 373.2
2.632 2.732 2.832 2.932 3.032 3.132 3.232 3.332 3.732
第三章 单元电路设计
三、A/D转换模块 模数转换器AD0809 a.主要特性 ● 8路8位A／D转换器，即分辨率8位。 ● 具有转换起停控制端。 ● 转换时间为100µs ● 单个＋5V电源供电 ● 模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校 准。 ● 工作温度范围为-40～＋85摄氏度 ● 低功耗，约15mW。
第三章 单元电路设计
c.外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双 列直插式封装 ●IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ●2-1～2-8：8位数字量输出端。 ●ALE（22）：地址锁存允许信号， 输入，高电平有效。 ●START（6）： A／D转换启动信 号，输入，高电平有效。 ●EOC（7）： 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（9）：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。
第三章 单元电路设计
●CLK（10）：时钟脉冲 输入端。典型值为 640KHZ。 ●REF（+）、REF（-）： 参考电压输入端。 ●Vcc（11）：电源，＋ 5V。 ●GND（13）：地。 ●ADDA、ADDB、ADDC： 3位地址输入线，用于 选通8路模拟输入中的 一路。如表2-1所示。
第三章 单元电路设计
10k AD590 . .
第三章 单元电路设计
● Vo的值为电流I乘上10K，以室温25℃而言， 输出值为10K×298µA=2.98V ● 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量 值会不准。 由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此 应对电路进行调整。 表3-2 AD590温度与电流的对应关系表
第三章 单元电路设计
● AD590的测温范围为-55℃～+150℃。 ● AD590的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在4V~6V范围 变化，电流 变化1µA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V 正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 ● 输出电阻为710MΩ。 ● 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高， 在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。 ● AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它 会增加1µA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout= （273+25）=298µA。
第三章 单元电路设计
b.内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／ D转换器，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D／A转换器、逐 次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电 路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输 入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器 相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。
第三章 单元电路设计
. .
c.外部特性（引脚功能） A ● Vcc(0):电源4—30v 1 - + 0 ● GND(1):接地。 AD590引脚图 AD590 d.典型应用电路 . . AD590产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为4 V－30V检测的温度范围为－55℃－＋150℃，它有非常好的线性 输 出性能，温度每增加1℃，其电流 增加1uA . . 图3-8是AD590用于测量热力学 V0 温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正 比， 当电阻10kΩ时，输出电压VO随温 A +5 R1 度的变化为10mV/K。 - + 1 0
温度测量及自动控制系统
第一章 设计要求
1.自动测量当前环境温度，并通过四位7段数码 管显示（保留一位小数）。 2.显示精度≤0.5℃ 3.可设定一高温临界点，若当前环境温度超过此 温度，系统发出报警并控制风扇电机转动。 4.可多路测量(选作)
第二章 设计方案及框图
框图
传感器采样 前级信号处理 A/D转换
第三章 单元电路设计
一、信号采样部分 温度传感器 AD590 主要特性 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它 的主要特性如下： 流过器件的电流（µA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文） 度数，即： µA/K 公式（2-2） 式中： —流过器件（AD590）的电流，单位为µA； T—热力学温度，单位为K。
七段数码显示
CPU
电机控制
键盘
第二章 设计方案及框图
设计方案
1.传感器对当前环境温度进行采样得到与之对应的模拟信号。 2.信号处理电路对传感器采样所得的模拟信号进行处理（放大）。 3.A/D转换电路对处理之后模拟信号数值化。 4.将该数字信号送入单片机，经单片机处理后由七段数码管显示。 5.键盘输入模块向单片机设定高温临界温度。 6.当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号 并驱动继电器使风扇电机转动。
第三章 单元电路设计
b.内部结构 集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管 的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的 下述关系实现对温度的检测： 公式（2-3） 式中：K—波尔兹常数； q—电子电荷绝对值。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使 用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为 电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K， 温度0℃时输出为0，温度25℃时输出2.982V。电流输出型的灵敏 度一般为1µA/K。
第三章 单元电路设计
接线图
第三章 单元电路设计
四、主控部分
第三章 单元电路设计
五、数码管显示部分
段驱动
第三章 单元电路设计
位驱动
第三章 单元电路设计
六、键盘输入部分
第三章 单元电路设计
七、高温报警及电机控制部分
Fra Baidu bibliotek
第三章 单元电路设计
二、前级信号处理部分
如左图是由集 成运放LM741 构成的减法电 路。其输出电 压U0=2.732UI
第三章 单元电路设计
左图为由集成 运放LM741组 成的反向比例 运算电路，其 输出电压 UO=-2UI
第三章 单元电路设计
经两级运放电路处理之后，最终其输出电压 U0=(Ui-2.732)*2,因此就将热力学温度转换成 摄氏温度。 若当前温度为0 ℃，则此时输出电压为 （2.732-2.732）*2=0V。 若当前温度为10 ℃，则此时输出电压为 （2.832-2.732）*2=0.2V 若当前温度为20 ℃，则此时输出电压为 （2.932-2.732）*2=0.4V
摄氏温度（单位： AD590电流（单位： ℃） uA） 经10KΩ电压（单位： V）
-10 0 10 20 30 40 50 60 100
263.2 273.2 283.2 293.2 303.2 313.2 323.2 333.2 373.2
2.632 2.732 2.832 2.932 3.032 3.132 3.232 3.332 3.732
第三章 单元电路设计
三、A/D转换模块 模数转换器AD0809 a.主要特性 ● 8路8位A／D转换器，即分辨率8位。 ● 具有转换起停控制端。 ● 转换时间为100µs ● 单个＋5V电源供电 ● 模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校 准。 ● 工作温度范围为-40～＋85摄氏度 ● 低功耗，约15mW。
第三章 单元电路设计
c.外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双 列直插式封装 ●IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ●2-1～2-8：8位数字量输出端。 ●ALE（22）：地址锁存允许信号， 输入，高电平有效。 ●START（6）： A／D转换启动信 号，输入，高电平有效。 ●EOC（7）： 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（9）：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。