单片机的AD的温测控系统设计().docVIP

1.系统方案的设计 1.1系统结构 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，以单片机为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、温度检测、湿度检测、显示、系统软件等部分的设计。 图1-1 系统总体框图 本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 （1）信号采集 由温度传感器、湿度传感器及多路开关组成； （2）信号分析 由A/D转换器、单片机基本系统组成； （3）信号处理 由串行口LED显示器和报警系统等组成。 1.2 系统结构原理图 该系统由温度传感器、湿度传感器、8031嵌入式系统、加热设备、加湿设备几部分组成。结构原理框图如图2-2所示。通过温度传感器和湿度传感器测量温室内的温湿度经过AD转换送入8031进行处理，测量结果通过显示电路进行显示。 图1-2系统结构原理图 图1-3电路图 2.硬件设计 2.1 AD590 AD590温度传感器是电流型温度传感器，通过对温度的测量可得到所需要的电流值。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，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。 1、流过器件的电流（）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：式中：—— 流过器件（AD590）的电流，单位。T——热力学温度，单位K。 2、 AD590的测温范围-55℃～+150℃。 3、 AD590的电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围变化，电流变化1，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 4、输出电阻为710MΩ。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线形误差±0.3℃。 2.2 运算放大电路 电路需要两路运算放大电路，所以选择双路运算放大器，一路作跟随器另一路作差分放大器，LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358 的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式，本实训用8引线双列直插式DIP8。 2.3数字滤波 模拟信号都必须经过A／D转换后才能为单片机接受，如果模拟信号受到扰动影响，将使A／D转换结果偏离真实值。因此仅仅对模拟量采样一次，我们是无法确定该结果是否可信的，必须经过多次采样，得到一个A／D转换的数据序列。由于数字滤波不需要硬件设备，因而可靠性高、稳定性好，各回路之间 不存在阻抗匹配等问题。 2.4 A／D转换 在单片机控制系统中，控制或测量对象的有关变量，往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、位移、速度等物理量。但是大多数单片机本身只能识别和处理数字量，因此必须经过模拟量到数字量的转换(A／D转换)，才能够实现单片机对被控对象的识别和处理。完成A／D转换的器件即为A／D转换器。 A／D转换器的主要性能参数有： (1) 分辨率分辨率表示A／D转换器对输入信号的分辨能力。A／D转换器的分辨率以输出二进制数的位数表示； (2) 转换时间转换时间指A／D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。不同类型的转换器转换速度相差甚远； (3) 转换误差转换误差表示A／D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别，常用最低有效位的倍数表示； (4) 线性度线性度指实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移。 目前有很多类型的A／D转换芯片，它们在转换速度、转换精度、分辨率以及使用价值上都各具特色，综合全部因素设计决定采用美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片 3 软件设计 在微机测控系统中，软件与硬件同样重要。硬件是系统的躯体，软件则是灵魂，当系统的硬件电路设计好之后，系统的主要功能还是要靠软件来实现，而且软件的设计在很大程度上决定了测控系统的性能。为了满足系统的要求，编制软件时一般要符合以下基本要求： (1)易理解性、易维护性要达到易理解和易维护等指标，在软件的设计方法中，结构化设计是最好的一种设计方法，这种设计方法是由整体到局部，然后再由局部到细节，先考虑整个系统所要实现的功能，确定整体目标，