基于51单片机的多路温度采集控制系统设计53967

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计

前言

随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计和研究有十分重要的意义。

本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理和控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同事将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集和显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。

我所采用的控制芯片为AT89C51，此芯片功能较为强大，能偶满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。关键词：温度多路温度采集驱动电路

正文：

1、温度控制器电路设计

本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、串入并出移位寄存器74LS164、数码管和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D0-D7输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端串行输出到74LS164，经74LS164串并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C,因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由P1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有

P1.01输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度下降到下限温度值时，P1.01输出停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。

2、温度控制器程序设计

本软件系统有1个主程序，6个子程序组成，6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADC0N、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON及数码管显示子程序DISP。

（1）主程序

主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。

（2）定时/计数器0中断服务程序

使用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集及模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DVRCON，十进制转换子程序METRICCON，温度数码管显示子程序DISP。（3）温度采集及模数转换子程序ADCON

该子程序进行温度采样并将其转换为8位数字量传送给89C51的P0口。采样得到的温度数据存放在片内RAM的20H单元中。

（4）温度甲酸子程序CALCU

根据热敏电阻的分度值和电路参数计算出一张温度表，存放在DATATAB数据表中，由于篇幅关系，本程序只给出0~49℃的温度数据，一个温度有两个字节组成，前一字节为温度值，后一字节为该温度所对应的热敏电阻上的电压的数字量。根据采样值，通过查表及比较的方法计算出当前的温度值，并将其存入片

内RAM的21H单元。采用查表发计算温度值时为了克服热敏电阻的阻值----温度特性曲线的非线性，提高测量精度。

（5）驱动控制子程序DRVCON

该子程序调节温度，当温度高于上限温度时（本次程序设为30℃），P1.0输出驱动控制信号，驱动外设工作降温；当温度下降到下限温度时（本程序设为25℃），P1.0停止输出，温度上升，周而复始；工作状态有LED1---LED4指示。

(6)十进制转换子程序METRICCON

将存放于内部RAM21H但愿的当前温度值的二进制数形式转换为十进制数（BCD码）形式，以便输出显示，转换结果存放在片内RAM的32H单元（百位）、31H（十位）、30H单元（个位）。

(7)数码显示子程序DISP

该子程序利用89C51串口的方式0串行移位寄存器工作方式，将片内RAM 的30H、31H、32H单元的BCD码查表转换为七段码后由RXD端串行发出去，然后经74LS164串并转换，将七段值传送给数码管，以十进制形式显示出当前温度值。根据以上分析画出的部分程序设计流程图如图1-0至图1-4所示。

图

N

3

（1

（2

1-1

R的分压值（即输入ADC0809的模拟量）：

V=5R/(R+R7)

5V被分成256等分（8位量化），则每份的电压值：△=5/256

输入的模拟量电压经8位量化后的数字量：D=V/△

例如：热敏电阻在温度为20℃时的阻值为62.254千欧，则根据上述方法计算出

的电压数字量为169，注意在计算中R7的实测值19.6千欧代入进入计算。

在实际做该电路时，可根据自己所选择的热敏电阻的分度表计相关电路参数，按上述方法计算出ADC0809转换后的各温度对应的电压数字量。

程序中的温度数据表构成：1个温度数据占2个字节，前一字节为温度值，后一个字节为该温度下热敏电阻上的模拟电压转换成的8位数字量。如在20℃时，热敏电阻对应的电压数字量为169，则20，169组成一个温度为20℃的温度数据。按这样方法组成的0~49℃的温度数据表如下：

DATATAB:DB 0,194, 1,193, 2,192, 3,191, 4,190

DB 5,189, 6,188, 7,187, 8,186, 9,185

DB 10,184,11,182,12,181,13,180,14,178

DB 15,177,16,175,17,174,18,173,19,171

DB 20,169,21,168,22,166,23,165,24,163

DB 25,161,26,159,27,158,28,156,29,154

DB 30,152,31,150,32,149,33,147,34,145

DB 35,143,36,141,37,139,38,137,39,135

DB 40,133,41,131,42,129,43,127,44,125

DB 45,123,46,121,47,118,48,116,49,114

在温度采样机模数转换子程序中，采样得到的当前温度下热敏电阻上的数字电压存于20H单元，在温度计算子程序中通过查表的方法从表中的第一个温度（0℃）下热敏电阻上的数字电压开始，依次取出各温度下热敏电阻上的十字电压，和存于20H单元的当前温度下热敏电阻上的数字电压比较，如小于当前的数字电压，则在取出下一温度的数字电压和当前温度的数字电压比较；直到大于或等于当前的温度数字电压，比较结束。如大于则取出前一温度作为当前温度存于21H单元，如等于则将该温度作为当前温度存于20H单元。这种温度计算方法，避免了温度特性曲线非线性对温度计算精确性的影响，计算出的温度非常准确。（3）温度控制程序设计

在本设计中，晶体振荡器频率为6MHz,T0定时时间为100ms,T0工作于方式