基于AD590的温度检测系统.docx

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基于AD590的温度检测系统

传感器原理及应用课程设计报告

一、设计题目：

1.基于AD590的温度检测系统。

2.光电计数器的设计。

二设计要求:

1.温度检测系统

本设计中的传感器系统，所要达到的功能：

（1）测温范围－55℃～＋150℃

（2）所需电路原理图，放大电路部分，A/D转换部分，显示电路部分通过查阅资料，文献，先自行设计。

（3）四位数码管分时显示当前环境下温度值；

（4）三个按键分别实现启停、温度显示、查询存储。

2.光电传感器

（1）光电计数器所要达到的功能数码管可以显示产品个数（0-99），自由设定产品报警个数（比如10），当产品数目是10的个数时，发出报警（蜂鸣器响），同时灯闪烁2s。

（2）独立设计电路，包括单片机小系统、红外光电开关、数码管显示计数等。

（3）有抗干扰技术，防止由于抖动产生的误计数；

（4）计数结果要求实现高位为零时，采用灭零处理，即：

当计数结果不超过10时，十位数的那个数码管无显示；

（5）三个按键分别实现启停、计数中断、计数清零；

三．设计方案：

采用单片机AT89C51为核心。

采用了温度传感器AD590采集温度变化信号，A/D采样芯片ADC0808将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。

使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示，并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。

1.选择STC89C52单片机作为主控芯片。

该芯片有32个I/O口，两个外部中断入口，两个定时计数器。

可以实现此系统。

2.选用AD590作为温度传感器。

AD590工作原理及特性：

（1）测温范围-55℃~+l50℃；

（2）线性电流输出l

A／K；

（3）线性度好，满刻度范围为±0.3℃；

（4）电源电压范围4~30V，当电源电压在5~10V之间，电压稳定度为l％时，所产生的误差只有±0.01℃；

（5）电阻采用激光修刻工艺，使在+25℃（298.2K）时，器件输出298.2

A：

（6）功率损耗低。

3.由于AD590输出为电流量单片机不能直接读取，因此需要通过串联电阻将电流量转换为电压量，在由模数转换芯片AD0804将电压量转换为其对应的数字量，然后通过软件将采集到的电压量转化为温度进行显示。

AD0804工作原理及特性：

（1）AD0804引脚图

（2）ADC0804电气特性：

（1）高阻抗状态输出

（2）分辨率：

8位（0~255）

（3）存取时间：

135ms

（4）转换时间：

100ms

（5）总误差：

-1~+1LSB

（6）工作温度：

ADC0804C为0度~70度；ADC0804L为-40度~85度

（7）模拟输入电压范围：

0V~5V

（8）参考电压：

2.5V

（9）工作电压：

5V

（10）输出为三态结构

（3）AD0804引脚功能：

1（CS）引脚：

ChipSelect，与RD、WR接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准（low）时会active。

2（RD）引脚：

Read。

当CS、RD皆为低位准（low）时，ADC0804会将转换后的数字讯号经由DB7~DB0输出至其它处理单元。

3（WR）引脚：

启动转换的控制讯号。

当CS、WR皆为低位准（low）时ADC0804做清除的动作，系统重置。

当WR由0→1且CS＝0时，ADC0804会开始转换信号，此时INTR设定为高位准（high）。

4引脚和19引脚（CLKIN、CLKR）：

频率输入/输出。

频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为100kHz至800kHz。

而频率输出频率最大值无法大于640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。

若在CLKR及CLKIN加上电阻及电容，则可产生ADC工作所需的时序，其频率约为：

5（INTR）引脚：

中断请求。

转换期间为高位准（high），等到转换完毕时INTR会变为低位准（low）告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。

6引脚和7引脚（VIN（+）、VIN（-））：

差动模拟讯号的输入端。

输入电压VIN＝VIN（+）－VIN（-），通常使用单端输入，而将VIN（-）接地。

8（AGND）引脚:

模拟电压的接地端。

9（VREF∕2）引脚︰模拟参考电压输入端。

VREF为模拟输入电压VIN的上限值。

若PIN9空接，则VIN的上限值即为VCC。

10（DGND）引脚︰数字电压的接地端。

11~18（DB7~DB0）引脚︰转换后之数字数据输出端。

20（Vcc）引脚︰驱动电压输入端。

（4）AD0804典型接线图

频率计算方法是Fck=1/（1.1*R*C）

以上图为例R=10KΩ，C=150PF则其内部转换频率是

Fck=1/（101*10KΩ*150PF）=606KHz

更换不同的R,C值会有不同的转换频率，而频率越高代表速度越快。

R,C的组合，务必使频率范围在100KHz~1460KHz之间。

1.首先CS片选端拉低AD0804时能

2.第三引脚（WR）来一个下降沿脉冲，开始进行模拟/数字信号转换

3.转换完毕后AD0804中断输出引脚INTR将高电位将至低电位

4.装换完成后在CS低电平期间AD0804第二引脚来一个下降沿脉冲读取AD转换结果

（5）（5）AD0804时序图

4.光电计数器采用反射式光电开关。

5.采用四位数码管显示数据。

采用动态显示。

数码管前两位显示温度，后两位显示计数值和设定计数上限值（两种数据分时显示）交替显示。

6.数据手册单片机，AD590，AD0804数码管均采用5V电源供电即可正常工作。

四.具体实现

1.系统组成框图如下：

2.原理图见附录。

五．各部分定性说明以及定量计算：

电路分析

采用温度传感器AD590。

AD590具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。

其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃，其各方面特性都满足此系统的设计要求。

此外AD590是温度-电流传感器，对于提高系统抗干扰能力有很大的帮助。

信号调理电路工作原理：

10KΩ（用这值，后边的变阻器分压就好分啦）与AD590串联作为电流采样电阻，也就是将电流信号转换为电压信号，AD590的输出电流I=（273+T）μA（T为摄氏温度）,因此量测的电压V=（273+T）μA×10K=（2.73+T/100）V。

运算放大器U1A起电压跟随器（电压跟随器的输入阻抗高、输出阻抗低特点，当输入阻抗很高时，就相当于对前级电路开路；当输出阻抗很低时，对后级电路就相当于一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响）的作用，其输出:

当0℃时，=2.73V。

为了在0℃时输出为0V，利用可变电阻分压,其输出电压U1C需调整至2.73V。

接下来我们使用差动放大器其输出U1B为（1+R5/R1）*R4/（R3+R4）U1A-（R5/R1）U1C=T/10V,当R5/R1=R4/R3，相当于R4/R1（U1A-U1C）.每摄氏度对应0.025V，当测量范围是0℃～100℃对应的电压为0～10V。

如果现在为摄氏28度,输出电压为2.8V。

4和19相当于一个RC震荡电路，为AD转化提供动能。

这里替换为一个波的平率也行。

改变AD转换的频率。

第9管脚vcc/2.f（clk）=1/（1.1*RC）。

六．调试：

D590串联10K电阻供电电压为4.82V（供电电压5V由于压降减为4.82V）输出电压与理论值相差很大，测试时室温约20°C输出电压理论值应为2.93V。

但是实际输出只有2.62V，而且输出电压不会随AD590温度的升高而升高。

此现象不正确。

多次检查电路，电路连接正确。

检查不出电路有错误，又详细阅读AD590的数据手册。

结论是AD590连接正常。

经过认真思考并与同组队员讨论决定加大AD590的电压。

加到12V电压试验输出正常。

最后改变电路，给AD590供12V电压。

后又经反复测试，发现AD590供电电压只要大于5.5V就能工作正常。

七．设计心得体会：

实验是检验真理的唯一标准，虽然AD590传感器手册制出指出AD590的工作电压4～30V。

实际情况并不是这样。

供4.8V电压不能正常工作。

如果只是读数据手册而不动手做实物是不可能发现这些问题的。

…………..

八．参考文献：

《单片机原理.接口技术及应用（含C51）》主编杨学昭王云东

西安电子科技大学出版社

《电子技术基础》（模拟部分）主编康华光

高等教育出版社

附录