王立剛?

摘 要：以STC89C52單片機為溫度測控系統(tǒng)的核心，利用AD590溫度傳感器將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后經(jīng)信號差分放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路將其對應(yīng)的數(shù)字信號輸入單片機，單片機計算出溫度傳感器對應(yīng)的溫度值后，控制液晶顯示器顯示相應(yīng)的數(shù)值，并通過UART串行通信接口電路將溫度值發(fā)送給上位機，同時單片機還可根據(jù)實際需求控制聲光報警電路報警。測試結(jié)果表明，設(shè)計的溫度測控系統(tǒng)測量誤差小、實現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定且可以根據(jù)環(huán)境需要設(shè)定溫度范圍。

關(guān)鍵詞：單片機;溫度傳感器;放大電路;A/D轉(zhuǎn)換電路;液晶顯示;報警電路;串口通信

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2019）06-00-02

0 引 言

單片機在測控領(lǐng)域中應(yīng)用日益廣泛，很多場合都用到對溫度的檢測和控制，要求能夠直觀讀取溫度值，并具有溫度報警功能和遠程通信功能。本文根據(jù)需求給出了一種基于STC89C52和AD590的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計方案。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

溫度測控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案如圖1所示，由溫度傳感器電路、信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、主控制器、顯示屏、報警及串口通信等模塊組成，其中溫度傳感器采用電流型集成溫度傳感器AD590，通過信號放大、A/D轉(zhuǎn)換電路將AD590輸出的電信號進行調(diào)理，輸入主控制器STC89C52，STC89C52可控制液晶顯示器顯示對應(yīng)的溫度，并實現(xiàn)溫度聲光報警功能，同時還可通過串口實現(xiàn)STC89C52與上位機的通信。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 溫度傳感器及信號放大電路設(shè)計

溫度傳感器選用電流型集成溫度傳感器AD590，其具有準確度高、動態(tài)電阻大、響應(yīng)速度快、線性好、使用方便等特點。AD590溫度傳感器集成有兩端感溫電流源，能將溫度轉(zhuǎn)換為電流，且電流與絕對溫度成正比，可測量范圍為-55～+150 ℃，具有較好的線性輸出性能，溫度每增加1 ℃，其電流增加1 μA。輸出電流I=（273+t）μA（t為攝氏溫度），測量電壓為（273+t）μA×10 kΩ=（2.73+t/100）V。

為提高測量精度并獲取溫度對應(yīng)0～5 V的電壓信號，進行溫度傳感器及信號放大電路設(shè)計，如圖2所示。溫度傳感器AD590采用分壓式電路輸出，經(jīng)電壓跟隨器后由差分運放電路對信號進行放大。在差分運放電路中調(diào)節(jié)R3電位器，使反相輸入電壓為2.73 V，輸出電壓為0.1 t。

2.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

經(jīng)信號放大電路后的電壓信號為模擬信號，對其進行A/D轉(zhuǎn)換才能被單片機接收和處理。采用ADC0804進行信號轉(zhuǎn)換（芯片含輸出數(shù)據(jù)鎖存器），其與單片機的連接如圖3所示。ADC0804的DB0～DB7與STC89C52的P2.0～P2.7引腳相連。

2.3 液晶顯示電路設(shè)計

系統(tǒng)選用結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰的128×64點陣漢字圖形型LCD12864液晶顯示模塊，采用8位并行數(shù)據(jù)傳輸方式與單片機I/O口連接，如圖4所示。

2.4 報警電路設(shè)計

系統(tǒng)的報警電路包括由蜂鳴器構(gòu)成的聲音報警電路和由紅色高亮發(fā)光二極管構(gòu)成的指示燈報警電路，如圖5所示。單片機控制蜂鳴器和發(fā)光二極管進行聲光報警。

2.5 串口通信接口電路通過MAX232芯片將單片機UART輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為上位機串口的232電平，如圖6所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計溫度測控系統(tǒng)的主程序流程如圖7所示。

4 系統(tǒng)功能測試

系統(tǒng)測試采用恒溫控制溫度傳感器實驗儀提供標準溫度，將實測溫度與標準溫度進行比對，測試結(jié)果如圖8和誤差主要來源于系統(tǒng)誤差，受信號放大部分的零點漂移、A/D轉(zhuǎn)換電路的分辨率等因素影響。

5 結(jié) 語

文中設(shè)計的基于AD590和STC89C52的溫度監(jiān)控系統(tǒng)測量誤差小、實現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定且可根據(jù)環(huán)境需要設(shè)定溫度范圍，適用于家庭、庫房等場合。

參 考 文 獻

[1]郭佳，陳乾君.基于單片機及PC機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，3（7）：18-20.

[2]關(guān)大陸.基于STC8A8K64S4A12和AD590的遠程測溫系統(tǒng)[J].遼寧科技學院學報，2017，19（6）：1-3.

[3]周福恩.集成溫度傳感器AD590在糧倉溫度檢測中的應(yīng)用研究[J].福建電腦，2017，33（8）：128-129.

[4]張亮.一種基于AD590寬范圍測溫電路[J].電子制作，2016（7）：9-12.

[5]游江，王韜.AD590溫度傳感器測試方法的研究及應(yīng)用[J].中國新通信，2015，17（14）：82.

[6]隋修武，程國棟，胡秀兵，等.集中供熱系統(tǒng)的供水溫度預(yù)測與控制研究[J].電子元器件與信息技術(shù)，2017（4）：1-5.

[7]師玉寶，張翔，劉曉奎.基于LabVIEW技術(shù)的溫度檢測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011，1（4）：70-72.

[8]劉永琦，曲鳴飛.基于μC/OS和STC89C52的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].通信電源技術(shù)，2018，35（12）：94-95.

[9]孫瑩濤.空管席位機柜內(nèi)部多點位溫度監(jiān)控及報警系統(tǒng)設(shè)計研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（4）：18-19.

[10]徐長志，陳莉.保鮮庫智能溫度遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(shù)，2016，12（27）：134-136.