单片机温度控制系统设计
单片机温度控制系统设计
目录
（一）设计任务与要求； 1
（二）设计方案 1
（三）硬件设计 6
（四）软件设计 7
（五）调试过程 10
（六）小结 11
（七）参考资料 11
（一）设计任务与要求；
温度控制实验
掌握ADC0809的使用方法。掌握通过8255A并行口传输数据的方法，以控制发光二极管的亮与灭以及数码管显示数据。了解集成温度传感器AD590的工作原理和应用，熟悉小信号放大器的工作原理和零点、增益的调整方法，了解微机对温度采样控制的基本方法。
编制程序，利用ADC0809将温度模拟量转换为数字量，并通过8255A并行口传输数据的方法，通过数码管显示出来，并根据温度的高低控制发光二极管的亮与灭。设定单点温度控制点为30ºC，当小于30ºC时，L1指示灯亮，模拟电热器加热；当大于30ºC时L1灭，L2亮，模拟关掉电热器。
（二）设计方案
设计思路：
本文介绍一种性能可靠、功能齐全、稳定性好的温度控制器，温度显示采用数码管，带动发光二极管进行显示。设定30 ºC为温度控制点，温度小于30 ºC，实验箱上L1灯亮；大于30 ºC，L1灭、L2亮。
设计电路先使用AD590温度传感器来获取温度。AD590温度传感器具有体积小、反应快、稳定性好、测量精度高等优点，是电流输出型温度传感器。AD590传感器输出信号通过10K电阻取出的电压信号，经零点调整，小信号放大后，输出的电压信号VT，供ADC0809采样用。将AD590采集到的温度模拟量转换为数字量。再通过8255A并行口传输数据，显示七段LED数码管显示以及发光二极管的亮与灭。
各使用到的芯片及其作用：
AD590
由于科学研究、工业和家用电器等方面对测温和温控的需要,各种新型的集成电路温度传感器不断被研制出来,AD590 便是其中之一。AD590 是AD 公司利用PN 结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。AD590 可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。
图2-1 AD590 的外形电路图 图2-2 集成温度传感器电路符号
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。根据特性分挡,AD590 的后缀以I ,J ,K,L ,M表示。AD590L ,AD590M一般用于精密温度测量电路,其电路外形如图1 所示,它采用金属壳3 脚封装, 其中1 脚为电源正端V+ ; 2 脚为电流输出端I0 ;3 脚为管壳,一般不用。集成温度传感器的电路符号如图2-2 所示。
AD590 的主特性参数如下:
工作电压:4～30V;
工作温度: - 55～ + 150 ℃;
保存温度: - 65～ + 175 ℃;
正向电压: + 44V;
反向电压: - 20V;
焊接温度(10 秒) :300 ℃;
灵敏度:1μA/ K。
图2-3感温部分的核心电路 图2-4 AD590 的内部电路
其中T1、T2 起恒流作用,可用于使左右两支路的集电极电流I1 和I2 相等; T3、T4 是感温用的晶体管, 两个管的材质和工艺完全相同, 但T3 实质上是由n 个晶体管并联而成, 因而其结面积是T4 的n 倍。
图中的T1～T4相当于图3 中的T1、T2 , 而T9 , T11 相当于图3 中的T3、T4。R5、R6 是薄膜工艺制成的低温度系数电阻,供出厂前调整之用。T7、T8 , T10 为对称的Wilson 电路,用来提高阻抗。T5、T12 和T10 为启动电路,其中T5 为恒定偏置二极管。T6 可用来防止电源反接时损坏电路, 同时也可使左右两支路对称。R1 ,R2 为发射极反馈电阻,可用于进一步提高阻抗。T1～T4 是为热效应而设计的连接方式。而C1 和R4 则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9 , T10 , T11 三者的发射极电流相等,并同为整个电路总电流I 的1/ 3。T9 和T11 的发射结面积比为8 :1 ,T10 和T11 的发射结面积相等。T9 和T11 的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5 和R6 上,因此可以写出:ΔUBE = (R6 - 2 R5) I / 3R6 上只有T9 的发射极电流,而R5 上除了来自T10 的发射极电流外, 还有来自T11 的发射极电流,所以R5 上的压降是R5 的2/ 3。162