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　　摘 要：本文提出的温度采集控制系统以单片机（AT89S52）为核心，由控制部分、显示部分和温度测量部分组成。这套温度控制系统可以方便地实现温度测量、温度显示等功能，并通过与单片机连接的键盘可以实时设定测控温度的下限，还可以连接相应的外围电路，在收到单片机发出的指令后对环境进行加热。
　　关键词：单片机 温度采集 硬件模块
　　中图分类号：TM924 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0119-01
　　在国民经济各部门，如电力、化工、机械、冶金、农业、医学以及人们的日常生活中，温度检测是十分重要的。在许多模拟量控制和监视应用中，温度测控通常是基于 -40℃～125℃温度范围内的应用，如环境监测、蔬菜大棚、粮库、热电偶冷端温度补偿、设备运行的可靠性等应用。实时采集温度信息，及时发现潜在故障，并采取相应的处理措施，对确保设备良好运行具有重要意义。
　　1 工作原理
　　首先通过外置温度传感器AD590感知外部温度变化并转化为电流信号；然后将电流信号传输给ADC0804进行AD转换；接着通过单片机完成数据的串并转化，并将数据分别发送到LED和键盘专用IC74 C922，分别显示温度和设定温度下限。当现在温度低于设定温度时，则加热（P2.1）动作，使温度上升，直到现在温度高于或等于设定温度加热器才停止动作。
　　2 硬件系统
　　本温度控制系统包括温度传感器及其信号放大电路、温度显示电路、按键路、供电电源电路等部分组成。
　　2.1 主控模块电路
　　温度控制系统的主控电路主要由单片机的复位电路、石英振荡电路和下载电路构成。
　　2.2 温度采集、放大电路
　　（1）AD590将温度转换成相应的电流值，接口电路再把电流转换成电压，经ADC0804转换成数字信号，然后经AT89S52处理。ADC0804所得的值比设定的温度参考值低，则令电热器加热，否则关掉电热器，使温度能保持在所设定的参考值。（2）调试步骤。第一，先调AD590的可变电阻器，如以0 ℃为参考值则应使其电压输出为2.73 V；如以25 ℃为参考值，则应使其电压输出为2.98 V。第二，调节VR2使0 ℃时，OPA2的输出为0 V，而25 ℃时，OPA2的输出为-0.25 V（反相）。第三，调VR3使OPA3放大5倍，如OPA2的输出为-0.25 V，则OPA3的输出应为1.25 V。（3）各OPA的功能。OPA1：阻抗匹配；OPA2：减2.73 V（经VR2）并反相；OPA3：放大5倍并反相。
　　2.3 模数转换模块电路
　　ADC0804将输入模拟值转换成数字值输出到P0，再由单片机运算处理。如输入3 V，ADC0804的输出应为96H=10010110B，此数字信号AT89S52的P0，再由P0存入AT89S52的累加器，然后累加器再送至P1，使相对应的数码管显示。ADC的参考电压VREF应调整为2.56 V。
　　2.4 按键模块电路
　　按键电路实现的功能是设定欲加热温度下限。本电路使用键盘专用IC74C922，以简化软件程序。欲设定温度时，输入“*”，就进入设定模式，显示器显示“00”（设定初值，如已设定过，则显示上一次设定值），开始输入设定温度，设定完成后按“*”，就可回到现在温度显示模式。现在温度低于设定温度，则加热器（P2.1）动作，使温度上升，直到现在温度高于或等于设定温度加热器才停止动作。本电路最高设定温度为109 ℃。
　　2.5 显示模块电路
　　本设计采用七段显示译码器74LS47驱动共阳数码管，实现的功能是时时显示传感器采集到的温度值。并在数字键盘设定温度下限时显示设置的温度。显示的最大温度值是99 ℃。
　　2.6 电源电路
　　本系统中模拟信号的放大器需要提供+12 V、-12 V两种电压，所以整个电路至少需要三个电源。考虑到模拟信号易受到干扰，在电路的设计中引入了LC振荡电路，起到了稳压和稳流的作用。电路的模拟部分和数字部分分别设计模拟电源和数字电源。另外电路板上还设计了两个地，称其为模拟地和数字地，两个地之间通过一个电感相连，大大增强了系统的抗干扰能力。
　　3 软件系统分析
　　3.1 数据运算与代码转换
　　本电路采集电压信号，首先将ADC08 04转换成数字值，再将此数字值输出到P0。转化过程为：A/D转换→十进制运算→乘以4→显示。
　　下面解释一下为什么要乘以4。
　　输出最大转换值为FFH（255）。OPA3为放大5倍，则本电路最大测量温度为：
　　102 ℃（5.1 V/5=1.02 V）。由255×X=102，知X=0.4，即先乘4再除10，FF→255→255×4→1020。则R4=10，R3=20，即在本电路中D2显示个位数2，D1显示十位数0。如OPA3放大10倍，则本电路最大测量温度为：51℃（5.1V/10=0.51V）。由255×X=51，知X=0.2，FF→255→255×2=510。则R4=05，R5=10，即在本电路中D2显示个位数1，D1显示十位数5。
　　3.2 数据存储器RAM的设计
　　30H：现在温度的个位数；33H设定温度的个位数；31H：现在温度的十位数；34H设定温度的十位数。
　　3.3 中断服务程序
　　进入中断服务程序以后，执行PUSH PSW和PUSH ACC将程序状态寄存器PSW的内容和累加器A中的数据保存起来，这便是所谓的保护现场.以保护现场和恢复现场时存取关键数据的存储区叫做堆栈。在软件的控制之下，堆栈可在片内RAM中的任一区间设定，而堆栈的数据存取与一般的RAM存取又有区别，对它的操作，要遵循后进先出的原则。
　　3.4 键盘输入功能与比较指令
　　系统的另一功能就是实现令加热器动作的最小温度的设定。系统会不间断的检测是否有按“*”键，“*”对应建立的TABLE表的0AH。当检测到有按下时便进入设定模式，读取74C922键盘值至TABLE表取键盘转换码，再通过七段显示器显示此设定值。这样就完成了对下限温度的设定。
　　4 结语
　　本文首先指出温度控制对我们的生活产生的深刻影响。通过软、硬件电路的设计，充分利用其的特性，以单片机为核心，实现单片机与显示电路、单片机与键盘相连接，最终实现温度采集和控制的功能。
　　参考文献
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