基于单片机与AD590的温度数据采集.doc

武汉理工大学华夏学院 信息工程课程设计报告书 课 程 名 称 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 学 生 专 业 班级 指 导 教 师 姓名 课程设计起止日期 课程设计基本要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力报告报告报告报告报告报告报告1、课程设计项目名称 基于单片机与AD590的温度数据采集 2、项目设计目的及技术要求 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 设计相应的AD590温度传感器采集电路，使用汇编语言实现功能：； ；AD590是一种恒流源形式的温度传感器,其重复性误差低，功耗低，只要在其二端加上一定工作电压,则其输出电流随温度变化而变化,其线性电流输出为1uA/K，电流信号再由运放转换为电压信号，通过A/D转换器将输入的模拟电压量转换为数字量，并通过并行接口芯片将数字量送给计算机，本实验采用此方案。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元件的优点价格便宜，但由于热敏电阻的非线性特性会带来较大的误差。 方案三：使用带有A/D（模数转换）单片集成的DS18B20传感器。DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的即单总线器件，无需其他外加电路，直接输出数字量。可直接与单片机通信，读取测温数据。具有线路简单，性能稳定体积小的特点。但DS18B20的程序较复杂，且时序时间较苛刻，不便于书写程序。 比较以上方案，结合设计技术要求，所以选择方案一。 3.2基于单片机与AD590的温度数据采集系统原理及框图 基于单片机与AD590的温度数据采集系统框图如图1，一般来说外部的温度由AD590温度传感器采集并使之信号放大然后经过A/D转换器转换后再输入到单片机，由单片机进行数据的整理然后由显示屏输出，外界看到由显示屏输出的温度后根据所需要的温度值进行调节，输入到单片机进行整理最后输出，最后又经过D/A转换电路后反馈到外部温度信号采集场所，使外部的温度采集点受人们所要求的方向变化。 3.3 AD590温度传感器的特点和内部结构原理及图示 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,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。除此之外,AD590 还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点。 AD590的内部电路图如图1 所示,简化电路如图2 所示。该传感器由多个晶体管和电阻组成,其中晶体管制作在一个半导体单面基片上,因此它们的特性、损耗和发射极面积能够相互匹配。整体分析图2 ,该电路可看作由两个镜象电流源构成。其中,晶体管Q1 和Q2 组成上镜象电流源,Q3 和Q4 组成下镜象电流源。如果设上镜象电路的输出是Q3 的输入,则Q4 的输入是上镜象电路的输出。 设各晶体管为理想晶体管(即它们的电流放大系数β趋于无穷大) ,则知 I0 = IC3 + IC4 (1) 由于镜角电流源Q1 和Q2 的作用, IC3 = IC4 , Ie3 = Ie4 = IC3 。因此 I0 = 2 IC3 = 2 Ie3 (2) PN 结理想伏安特性表达式为 I = IS ( eV/ V T - 1) = IS ( eqV/ KT - 1) (3) 对晶体而言,上式中I 即为发射极电源Ie ; IS 为集电极—发射极反向饱和电流; V 为 基极与发射极之间的电压Vbe ;VT 为温度的电压当量(即KTPq) , q 为电子电荷, K 为玻尔 兹曼常数, T 为热力学温度。 当温度在- 55 ℃～155 ℃之间时,VT 近似在0104V～0. 05V 之间。这一般的硅管,Vbe 约为十分之几伏,故eVbe/ V T m 1。因此, (3) 式可改写为Ie≈ IS eVbe/ V T ,即 Vbe≈VT1 n ( Ie / IS ) (4) 所以,Vbe3≈VT1 n ( Ie3 / IS3 ) ,Vbe4≈VT1 n ( Ie4 / IS4 ) 。 由图2 知 Vbe4 = Vbe3 + IeR (5) 所以　　　　VR = Ie3 R = Vbe4 Vbe3 = VT1 n〔( Ie4 / IS4 ) / ( Ie3 / IS3 ) 〕 = VT1 n ( IS3 / IS4 ) (6) 由于IS