基于单片机的空调温控器毕业论文.doc

摘 要在自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。温度测控系统在工农业生产、科学研究和在人们的生活领域，也得到了广泛应用。因此，温度传感器的应用数量居各种传感器之首。目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发展。本论文概述了温控器的发展及基本原理，介绍了温度传感器的原理及特性。分析了各种温度传感器的优劣。在此基础上描述了系统研制的理论基础，温度采集等部分的电路设计，并对测温系统的一些主要参数进行了讨论。同时在介绍温度控制系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。针对测温系统温度采集、接收、处理、显示部分的总体设计方案进行了论证，进一步介绍了单片机在系统中的应用，分析了系统各部分的硬件及软件实现。本控制电路是以AT89C51单片机为控制核心。整个系统硬件部分包括温度采样电路，自激式A/D转换器，按键电路，驱动电路，时序电路，和8段译码器，LED数码显示器。在配合用汇编语言编制的程序使软件实现，实现空调温度智能转换的基本功能。本控制电路成本低廉，功能实用，操作简便，有一定的实用价值。本文从3个方面展开论述，首先是硬件电路的描述；接着软件部分的设计；最后实现功能。关键词：AT89C51单片机 温度控制 LED数码显示ABSTRACTIn the field of automatic control, temperature detection and control of a very important position. Temperature monitoring and control system, have been widely used in the industrial and agricultural production, scientific research and in the field of peoples lives. Therefore, the number of temperature sensor applications of various sensors of the first home. At present, the temperature sensor is moving from analog to digital integrated direction in the rapid development.This paper provides an overview of temperature controller and the basic principles of development, introduced the principle of temperature sensor and characteristics. Analysis of the merits of the various temperature sensors. On this basis describes the theoretical basis for system development, acquisition, such as temperature part of the circuit design, measurement and some of the key parameters of the system are discussed. At the same time, introducing the function of the temperature control system based on the overall composition of the system. Temperature measurement system for collecting, receiving, processing, display part of the overall design of the demonstration program, and further introduced the single-chip applications in the system, analysis of the various parts of the system hardware and software. This paper describes a single-chip microcomputer AT89C51 as the core temperature of the air-conditioning control system. The system is measured in the general environment to determine the value of the temperature conditions, the use of single-chip microcomputer to control air-conditioning refrigeration and heating system to achieve the required temperature. Preliminary plan is to issue under the ordinary temperature, the system design and choice of devices is also on this basis.Key words: AT89C51single-chip Temperature Control LED display目 录第1章 引言1第2章 系统总体设计方案22.1 课题背景22.2 单片机选择与论证22.3 显示器件选择与论证22.4 所选器件的分析32.5 空调温控器的功能设计42.6 理论分析与计算72.7 数模转换器8第3章 系统硬件设计103.1 显示电路103.2 权电路113.3 输出电路113.4 按键电路123.5 驱动电路123.6 温度采集电路133.7 压缩机驱动电路153.9 A/D转换电路163.10 温度采集17第4章 系统软件设计184.1 软件设计思路184.2 程序流程框图194.3 AD590数据通信概述214.4程序内容编写22结论26参考文献27附录28致谢30第1章 引言现代信息技术的三大基础是信息采集控制(例如本次研究涉及到的温度控制器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。近百年来,温控器的发展大致经历了以下两个阶段：(1)模拟，集成温度控制器；(2)智能数码温控器。目前,国际上新型温控器正从模拟式向数字式，由集成化向智能化，网络化的方向发展。温度控制器是一种温度控制装置，它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制中央空调末端之水阀（风阀）及风机，从而达到改变用户所需温度的目的。实现以上目的的方法理论上有很多，但目前业界主要有机械式温度控制器及智能电子式两大系列。 普通风机盘管空调温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统，主要由温度传感器、双位控制器、温度设定机构、手动三速开关和冷热切换装置组成。其控制原理是空调温控器根据温度传感器测得的室温与设定值的比较结果发生双位控制信号，控制冷热水循环管路电动水阀（两通阀或三通阀）的开关，即用切断和打开盘管内水流循环的方式，调节送风温度（供冷量）。 第一代空调温控器主要是电气式产品，空调温控器的温度传感器采用双金属片或气动温包，通过“给定温度盘”调整预紧力来设定温度，风机三速开关和季节转换开关为泼档式机械开关。这类空调温控器产品普遍存在“温度设定分度值过粗”、“时间常数太大”、“机械开关易损坏”等问题。 第二代空调温控器为电子式产品，温度传感器采用热敏电阻或热电阻，部分产品的温度设定和风速开关通过触摸键和液晶显示屏实现人机交互界面，冷热切换自动完成，运算放大电路和开关电路实现双位调节。这类智能空调温控器产品改善了人机交互界面，解决了“温度设定分度值过粗”等问题，但仍存在“控制精度不高”、“时间常数大”、“操作较复杂”等问题。 目前国内外生产厂家正在研究开发第三代智能型室温空调温控器，应用新型控制模型和数控芯片实现智能控制。现在已有国内厂家生产出了智能型室温空调温控器，并已应用于实际工程。第2章 系统总体设计方案2.1 课题背景电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是其中的C51系列的单片机的出现，具有更好的稳定性，更快和更准确的运算精度，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，随着人们生活质量的提高，酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的服务于社会.而今，空调等家用电器随着生产技术的发展和生活水平的提高越来越普及，一个简单，稳定的温度控制系统能更好的适应市场。而本次设计就是要通过以MCS-51系列单片机为控制核心，实现空调机温度控制器的设计。2.2单片机选择AT89C51单片机。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS位单片机，片内含4k字节的可反复擦写1000次的只读程序存储器（PEROM）和128字节的随机存取数据存储器（RAM），片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。2.3显示器件选择数码管。数码管显示能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、ITL电路兼容。发光响应时间极短(01s)，高频特性好，单色性好，亮度高。体积小，重量轻，抗冲击性能好。寿命长，使用寿命在10万小时以上，甚至可达100万小时。但显示功能有限，只能显示数字和个别字母。2.4所选器件的分析2.4.1 STEC89C51引脚图如下：图2-1 STC89C51 引脚图2.4.2 LED显示屏电路图如下：图2-2 LED显示电路2.4.3 LM324示意图如下：图2-3 LM324示意图2.5空调温控器的功能设计通过温度传感器对空气进行温度采集，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动空调机的加热或降温循环对空气进行处理，从而模拟实现空调温度控制单元的工作情况。空调温控器主要单片机，时序电路，温度采样电路，A/D转换电路，温度显示电路，温度输入电路，驱动电路等组成。系统原理图见图2-4所示：温度采样电路 AT89C518段译码器8段译码器数码管数码管按键电路驱动电路A/D转换电路时钟图2-4 空调机温度控制系统框图2.5.1温度传感器产品分类与选择温度是日常生活中经常遇到的一个物理量，它也是科研和生产中最常见、最基本的产量之一。在很多场合都需要对温度进行测控，而温度测控离不开温度传感器，因此，掌握正确的测温方法及温度传感器的使用方法极为重要。2.5.2 常用的测温方法物体受热后温度就要升高，任何两个温度不同的物体相接触都必然产生热交换，直到两者的温度达到平衡为止。据此，可以选择某种温度传感器与被测物体接触进行温度测量，这种方法称为接触式测温。接触式测温常用于较低温度的测量。此外，物体受热后温度升高的同时还伴有热辐射，因此，可利用温度传感器接收被测物体在不同温度下辐射能量的不同来测量温度，这种测温方法称为非接触式测温。非接触式测温常用于高温测量。2.5.3 温度传感器产品分类目前，温度传感器没有统一的分类方法。按输出量分类有模拟式温度传感器和数字式温度传感器。按测温方式分类有接触式温度传感器和非接触式温度传感器。按类型分类有分立式温度传感器（含敏感元件）、模拟集成式温度传感器和智能温度传感器（即数字温度传感器）。模拟式温度传感器输出的是随温度变化的模拟量信号。其特点是输出响应速度较快和MPU（微处理器）接口较复杂。数字式温度传感器输出的是随温度变化的数字量，同模拟输出相比，它输出响应较慢，但容易与MPU接口。下面对工程中常用的温度传感器做简单介绍。1.热敏电阻式温度传感器电阻式温度传感器分为热电阻式温度传感器和热敏电阻温度传感器，他们的特点是自身的电阻值随温度而变化。热敏电阻式利用半导体材料制成的敏感组件，通常所用的热敏电阻温度传感器都是具有负温度系数的热敏电阻，它的电阻率受温度的影响很大，而且随温度的升高而减少，简称NTC。其优点是灵敏度高，体积小，寿命长，工作稳定，易于实现远距离；缺点是互换性差，非线性严重。 2.热电阻式温度传感器利用热电阻温度系数随温度变化的特性而制成的温度传感器。称为热电阻温度传感器。对于大多数金属导体，其电阻值都具有随温度升高而增大的特性。由于纯金属的温度系数比合金的高，因此均采用纯金属作为热电阻组件。常用的金属导体材料有铂、铜、铁和镍。 3.热电偶式温度传感器 热电偶是一种传统的温度传感器，其测温范围一般为-50到+1600，最高可达+2800，并且有较高的测量精度。另外，热电偶产品已实现标准化、系列化，使用时易于选择，可方便地用计算机做线性补偿，因此，至今在测温领域内仍被广泛使用。它的理论基础是建立在热电效应上，将热能转化为电能。 4.模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的。它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC，它属于最简单的一种集成温度传感器。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准。外围电路简单，它是目前在国内外应用较为普遍的一种集成传感器。 5.智能温度传感器 智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶，它也是集成温度传感器领域中最具活力和发展前途的一种新产品。目前，行许多著名的集成电路生产已开发出上百种智能温度传感器产品。 智能温度传感器具有以下三个显著特点：第一，能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）；第二，能以最简方式构成高性价比、多功能的智能化温度测控系统；第三，它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D传感器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路控制器、中央控制器（CPU）、随机存取储存器（RAM）和只读存储器（ROM）。2.5.4 温度传感器的选择在介绍温度传感器的选择原则之前，首先介绍在测控系统中选择传感器的总原则，本原则适用于各种传感器的选择。1.选择传感器的总原则现代传感器在原理和结构上千差万别，如何根据具体的测控目的、测控对象以及测控环境合理地选择传感器，是单片机测控系统首先要解决的问题。当传感器选定之后，与之相配套的测控电路也就可以确定了。测控结果的成败，在很大程度取决于传感器的选择是否合理。作为单片机测控系统前向通道的关键部件，在选择传感器时应考虑一下几个方面：（1）根据测控对象与测控环境确定传感器的类型首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选择，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量对象的特点和传感器的使用条件综合考虑一下一些具体问题：1）传感器的量程；2）被测位置对传感器体积的要求；3）测量方式为接触式还是非接触式；4）传感器信号的引出是有线还是无线；5）是购买传感器还是自行研制传感器以及价格因素等。在综合考虑上述因素之后就能确定选择何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。（2）灵敏度的选择通常情况下，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。（3）频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，传感器的频率响应好，可测的信号频率范围就宽，传感器的输出信号必须在允许的频率范围内保持不失真，实际上传感器的响应总有一定得延迟，希望延迟时间越来越好。（4）线性范围 传感器的线形范围是指输出信号与输入量成正比的范围。从理论上讲，在此范围内灵敏度应保持定值。传感器的线性范围越宽，其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定之后首先要看其量程是否满足要求。（5）稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。（6）精度的选择精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测控系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要能满足整个测控系统的精度要求就可以了，不必选得太高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。2.温度传感器的选择温度传感器技术被广泛应用于消费类电子产品、玩具、家用电子产品、工业测控系统以及个人计算机应用中。传统上分立式温度传感器是最常用的温度传感器元件，而集成温度传感器特点是测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单，它是目前在国内外应用最为普遍的一种温度传感器。综上所述，不同的传感器具有不同的应用场合，由于在温度测控系统中，传感器是前向通道的关键部件，因此选择合适的传感器是非常重要的。选择的原则要考虑温度范围、温控精度、测温场合、价格等几方面的因素。2.6理论分析与计算2.6.1分辨率分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数可用输入数字量的位数n表示D/A转换器的分辨率；可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率。2.6.2转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。2.6.3输出电压（或电流）的建立时间（转换速度）从输入的数字量发生突变开始，到输出电压进入与稳定值相差0.5LSB范围内所需要的时间，称为建立时间tset。目前单片集成D/A转换器（不包括运算放大器）的建立时间最短达到0.1微秒以内。图2-5 输出电压与时间关系图2.6.4温度系数在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1，输出电压变化的百分数作为温度系数。2.7数模转换器2.7.1权电阻网络DAC的原理分析图2-6 权电阻网络原理图集成运算放大器，作为求和权电阻网络的缓冲，并将电流转换为电压输出。开关Si的位置受数据锁存器输出的数码di控制：当di=1时，Si将对应的权电阻接到参考电压UREF上；当di=0时，Si将对应的权电阻接地。2.7.2虚短运算放大器总的输入电流2.7.3虚断运算放大器输出电压令 RF=R/2 ，则即：输出的模拟电压uO正比于输入的数字量Dn，从而实现了从数字量到模拟量的转换。当Dn=Dn-1D0=0时，uO=0；当Dn=Dn-1D0=111时, uO的变化范围是:权电阻网络D/A转换器特点：结构简单，电阻元件数较少；缺点：阻值相差较大，制造工艺复杂。第3章 系统硬件设计3.1显示电路LED显示屏与传统的CRT相比，LED不但体积小，厚度薄，耗能少（1到10微瓦、平方厘米），工作电压低（1.5到6v）能与集成电路直接连用。并且在与集成电路焊接是比数码管接线简单。容易操作。图3-1 显示电路图3.2权电路权电阻网络D/A转换器电路如下图3-2所示，它由理想运算放大器、电阻网络、电子模拟开关等组成。当di=1时（i=0,1,2,3），电子模拟开关接VREF， 当di=0时，电子模拟开关接地。图3-2 权电路示意图图3-3权电路图3.3输出电路电路经过输入的数字电路通过单片机的程序，输出通过权电路，然后2R等比分流，再通过LM324输入给电压表。图3-4 输出电路图3.4按键电路此电路实现四种不同功能的转换。按键一实现平板旋转360功能，按键二实现一枚硬币平衡摆动的功能，按键三实现八枚硬币平衡摆动的功能，按键四实现始终指向一点的功能。电路图如图3-5。图3-5 按键电路图3.5驱动电路本次的电路主要是有程序通过AT89C51驱动的。显示电路是由P0口和P2.0 、P2.1、P2.2口驱动的。权电路是由P1口来驱动的。输出电路是由单片机通过权电路驱动。图3-6 驱动电路引脚图3.6 温度采集电路本系统中采集温度使用的是AD590数字温度传感器。 AD590是Dallas 半导体公司生产的世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。与之前的传感器相比，AD590体积更小、适用电压更宽、更经济。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。AD590 “一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55到+125，在-10到+85范围内,精度为0.5。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V到5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。AD590可以程序设定9到12位的分辨率，精度为0.5。当分辨率为12位时，转换时间为750ms。使得用户可选择更小的封装方式，更宽的电压适用范围和分辨率设定，同时用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。AD590一般为三极管型封装，其引脚图如图3-7所示。这三个引脚分别为：GND电源地；QD数字信号输入/输出端；VDD外接供电电源（可选5V）。 图3-7 AD590引脚图在单片机89c51中，输入/输出端口分别P0、P1、P2、P3。其中P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻吧端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被电阻拉低的引脚会输出一个电流。P3端口还用于一些复用功能，其复用功能如表1所列。表3-1 单片机89c51-P3口的功能及在本系统中的应用端口引脚复用功能本系统接口分配P3.0RXD（串行口输入口）与手动升温按钮连接P3.1TXD（串行口输出口）与手动降温按钮连接P3.2INT0（外部中断）与手动调节确认按钮连接P3.3INT1（外部中断1）与AD590的I/O端口通讯P3.4T0（定时器0的外部输入）与高温报警的二极管连接P3.5T1（定时器1的外部输入）与低温报警的二极管连接P3.6WR（外部数据存储器写选通）备用P3.7RD（外部数据存储器读选通）备用在该系统中，AD590的数字信号输入/输出端连接到89c51的P3.3中，作为89c51的数据输入。3.7压缩机驱动电路压缩机驱动控制，AT89C51的RXD的引脚与7404的引脚相连接，从RXD发出的控制信号经7404和ULN2003到达压缩机，驱动压缩机的运行和停止。是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。其中ULN2003是由7个NPN具有用共阴二极管夹紧来转换电感负载的高压输出特征的达林顿晶体管组成。当前一对单精度型的额定电流为500mA，有比较高的电流容量，它的应用软件包括继电器驱动器、显示驱动器，线驱动器和逻辑缓冲器等。在本驱动电路中的作用是增大电流驱动能力。该芯片采用16脚的DIP 封装,其中第9为公共输出端COM，有一个输出端为高电平，COM就为高电平。图3-8 压缩机驱动电路3.8系统工作原理该空调控制系统用到89c51单片机作为系统的CPU进行控制控制，由数字传感器AD590进行数据采集，89c51对采集到的数据进行处理，得到各种信号。而这些信号将分别作为LED数码管显示的信号输入和启动制冷设备、电暖设备的输入。同时将利用单片机的其它使能端口实现系统的复位，手动调节和自动调节。系统的硬件部分主要可分为温度采集电路，信号处理与控制控制，温度显示电路，温度调节电路，控制指示电路五大部分。由于空调温度控制器的核心就是单片机，单片机的选择将直接关系到控制系统的工作是否有效和协调。本设计采用MCS-51系列的AT89C51单片机，因为AT89C51单片机应用广泛，性能稳定，抗干扰能力强，性价比高。AT89C51包含了8位CPU，片内振荡器，4K字节ROM,128字节RAM,2个16位定时器，计数器，中断结构，I/O接口等。可进行计算，定时等一系列功能。3.9 A/D转换电路3.9.1 ADC0801介绍ADC0801是8位全MOS中速A/D 转换器、它是逐次逼近式A/D 转换器，片内有三态数据输出锁存器，可以和单片机直接口接。其主要引脚功能如下：（1）RD，WR：读选通信号和选通信号（低电平有效）。（2）CLK：时钟脉冲输入端，上升有效。（3）DB0DB7是输入信号。（4）CLKR：内部时钟发生器外接电阻端，与CLKIN端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率为1/1.1RC。（5）CS：片选信号输入端，低电平有效，一旦CS有效，表明A/D转换器被选中，可启动。（6）WR：写信号输入，接受微机系统或其它数字系统控制芯片的启动输入端，低电平有效，CS、WR同时为低电平时，启动转换。(7)INTR：转换结束输出信号，低电平有效，输出低电平表示本次转换已完成。该信号常作为向微机系统发出的中断请求信号。（8）CLK:为外部时钟输入端，时钟频率高，A/D转换速度快。允许范围为10-1280KHZ，典型值为640KHZ，此时，A/D转换时间为10us。通常由MCS51单片机ALE端直接或分频后与其相连。当MCS单片机与读写外，RAM操作时，ALE信号固定为CPU时钟频率的1/6，若单片外接的晶振为6MHZ，则1/6为1MHZ，A/D转换时间为64us。 3.9.2 A/D转换电路工作原理A/D 转换电路如图3-9所示。ADC0801的A/D转换结果输出端DB0DB7与AT89C51的P0.0-P0.7相连，INTR与P2.0口相连，INTR端用于给出A/D转换完成信号，所以通过查询P2.0便可以获知A/D转换是否完成。RD与AT89C51 RD相连，WR也是跟AT89C51 WR相连。CS、VIN+接地。（低电平有效）ADC0801的两模拟信号输入端，用以接受单极性、双极性和差摸输入信号，与WR同时为低电平A/D转换器被启动切在WR上升沿后100 模数完成转换，转换结果存入数据锁存器，同时，INTR自动变为低电平，表示本次转换已结束。如CS、RD同时来低电平，则数据锁存器三态门打开，数字信号送出，而在RD高电平到来后三态门处于高阻状态。图3-9 A/D转换电路图3.10 温度采样3.10.1 AD590型温度传感器AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流,由于此信号为模拟信号，因此，要进行进一步的控制及数码显示，还需将此信号转换成数字信号。它的主要特性如下：(1)流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：式中：-(1)Ir流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。(2)AD590的测温范围为-55+150；(3)AD590的电源电压范围为4V30V；3.10.2 温度采样工作原理因为AD590是将温度转换为电流，而单片机对电压信号更好测量，所以要将电流转化为电压，同时对电压信号进行放大后输入A/D转换ADC0801的VI-端口。 电流转化为电压表达式如下：-(2)由反相比例运算放大电路，根据“虚断”，“虚短”，集成运放净输入电压为零，净输入电流为零，净输入电流为零等推算出表达式为：-(3)最后由(1),(2),(3)得到：-(4)3.10.3 温度显示工作原理温度显示电路如图3-10所示：由2片TTL7447和2片七段LED组成，LED采用共阳级接法。7447的QA-QG接BCD的a-g,段选信号由AT89C51的P1口提供，LED显示数据由7447的输出决定,即由P1口信号的取值决定。图3-10 TTL7447 BCD显示电路第4章 系统软件设计4.1软件设计思路软件设计的任务包括启动A/D转换、A/D转换结果、设置温度、温度控制等，其中启动A/D转换、读A/D转换结果、设置温度等工作在主程序中完成，温度控制在中断服务程序中完成，即每隔一段时间对比测量温度与设定温度之间的大小关系，根据对比结果给出控制信号，令压缩机的运行或停止，实现温度调控。4.2程序流程框图主程序流程图如图4-1所示。图4-1主程序流程图根据上述AD590的通信原理，AD590的工作流程如图4-2所示。图4-2 AD590工作流程图温度设定和温度显示流程图分别如图4-3和图4-4所示。图4-3 温度设置软件流程图 图4-4 温度显示软件流程图4.3 AD590数据通信概述 和AD590通信，其命令序列有3步：初始化、ROM命令（跟随需要交换的数据）和功能命令（跟随需要交换的数据）。每次访问AD590，必须严格遵守这个命令时序，如果出现序列混乱，则单总线则单总线器件不会响应主机。这个准则对于搜索ROM命令和报警搜索命令例外，在执行两者中任何一条命令之后，主机不能执行其后的功能命令，而必须返回至第一步。1. 初始化单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成，应答脉冲使主机知道总线上有从机设备且准备就绪。2. ROM命令在主机检测到应答脉冲后，就可以发出ROM命令。ROM命令与各个从机设备的唯一64位ROM代码相关，允许主机在单总线上连接多个从机设备时，指定操作某个从机设备。ROM命令还允许能够检测到总线上有多少个从机设备及其设备类型，或者有没有设备处于报警状态。(1)搜索ROMF0h当系统初始上电时，主机必须找出总线上所有从机设备的ROM代码，这样主机才能够判断出从机的数目和类型。主机通过重复执行搜索ROM循环（搜索ROM命令跟随着位数据交换），以找出总线上所有的从机设备。如果总线只有一个从机设备，则可以采用读ROM命令来替代搜索ROM命令。在每次执行完搜索ROM循环后，主机必须返回至命令序列的第一步：初始化。（2）读ROM33h（仅适合于单节点）该命令仅适用于总线上只有一个从机设备，它允许主机直接读出从机的64位ROM代码，而无须执行搜索ROM过程。如果该命令用于多节点，系统则必然发生数据冲突，因为每个从机设备都会响应该命令。（3）匹配ROM55h匹配ROM命令跟随64位ROM代码，从而允许主机访问多节点系统中某个指定的从机设备。仅当从机完全匹配64位ROM代码时，才会响应主机随后发出的功能命令，其他设备将处于等待复位脉冲状态。（4）跳跃ROMCCh(仅适合于单节点) 主机能够采用该命令同时访问总线上的所有从机设备，而无须发出任何ROM代码信息。例如，主机通过在发出跳越ROM命令后，跟随转换温度命令44h就可以同时命令总线上所有的AD590开始转换速度，这样大大节省了主机的时间。注意：如果跳越ROM命令跟随的是读操作命令，则该命令只能应用于单节点系统，否则将由于多个节点都响应该命令而引起数据冲突。（5）报警搜索Ech 除那些设置了报警标志的从机响应外，该命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，该命令允许主机设备判断哪些从机设备发生了报警（如最近的测量温度过高或过低等）。同搜索ROM命令一样，在完成报警搜索循环后，主机必须返回至命令序列的第一步。3. 功能命令在主机发出ROM命令，以访问某个指定的AD590，接着就可以发出AD590的某个功能命令。这些命令允许主机写入或读出AD590的存储器，启动温度转换以及判断从机的供电方式。（1）读RAM存储器BEh 此命令读RAM存储器的内容，开始读字节0，并继续读到第九个字节（CRC）。如果不是所有位置均可读，那么主机可以再任何时候发出一复位命令以中止读操作。 (2) 复制RAM存储器（48h） 此命令读RAM存储器的内容，开始读字节0，并继续读到第九个字节（CRC）。如果不是所有位置均可读，那么主机可以再任何时候发出一复位命令以中止读操作。 （3）重新调出EERAMB8h 此命令把存储在EERAM中TH、TL、CONF的值重新调至RAM存储器。这种重新调出的操作在对AD590上电时也自动发生，因此只要器件一接电，暂存存储器内就有有效的数据可供使用。（4）读电源B4h 在此命令送至AD590之后最先发出的读数据时间片，器件都会给其电源方式的信号：0=强上拉电阻供电；1=电源供电。（5）写RAM存储器44h 写数据到RAM存储器，地址为第2、第3、第4字节（TH、TL、CONF）。（6）温度变换44h 此命令开始温度变换，不需要另外的数据。温度变换将被执行，接着AD590便保持在空闲状态。4.4程序内容编写ORG 0000HJMP START1ORG 000BH ；定时器/计数器0溢出中断JMP TIM0 ；转中断程序START1: MOV TMOD,#01H ；设定定时器0工作方式1 MOV TH0 , #HIGH(65536-50000) ； 设定初值 MOV TL0,#LOW(65536-50000) SETB TR0 ； 启动定时器0 MOV IE,#82H ；定时器0开放中断 MOV 24H,#0FFH ANL P1,#00H MOV R0,#14 ；延时START: MOVX R0,A ；启动A/D转换WAIT: JNB P2.1,SET0 ；检测温度输入 JB P2.0,ADC ；检测转换是否完成 JMP WAITADC: MOVX A,R0 ；将转换好的值送入ALCALL L1LCALL DISPJMP STARTL1: CLR C ；清0 MOV 20H,#00H MOV 21H,#00H MOV R3,#08H ；显示位数NEXT: RLC A ；将A的内容和Cy左移一位，显示准备 MOV R2,A MOV A,20H ADDC A,20H DA A ；对A进行十进制调整 MOV 20H,A MOV A,21H ADDC A,21H MOV 21H,A MOV A,R2 DJNZ R2,NEXT ；R2-10 循环计数 L2: MOV A,20H ADD A,20H DA A MOV 20H,A MOV A,21H ADDC A,21H DA A MOV 21H,A RETDISP: MOV A,20H ；显示程序 ANL A,#0F0H SWAP A ；交换高低位 MOV 22H,A MOV A,21H ANL A,#0FFH SWAP A ORL A,22H MOV 23H,A MOV P1,A MOV R7,#0FFH DJNZ R7,$ ；是否显示完 RETSET0: LCALL DELAY JNB P2.1,$ ；等待按键操作 LCALL DELAY ；消除按键抖动A2: CJNE