基于单片机的多路温度监测系统设计.pdfVIP

《工业控制计算机》2010年第23卷第7期摘

要

设计一个宽量程、高精度的多路温度监测系统。采用K型热电偶作为温度传

感器,信号调理电路采用多路开关

CD4051和AD595芯片,模拟与数字信号的转换采用转换器ADC0809,单片机则

采用性价比较高的AT89C52型号单片机,使用单片机C语言进行编程,采用仿真软

件Proteus进行测试仿真,通过编程、调试,所设计的多路温度监测软件系统

工作稳定、测量精度高,具有一定的现实意义和应用价值。

关键词:单片机,温度,监测

Abstract

Thispaperdesignsamulti-channeltemperaturemonitoringsystemwithwiderange

andhighprecision.SelectingK-typethermocoupleastemperaturesensor,using

CD4051andAD595chipforthecoreofsignalconditioningcircuit,choosingADC0809for

analog-to-digitalconversion,becauseofthecost-effective.Thetypeofsingle-chip

microcomputerisAT89C52.Thisdesignusedsingle-chipClanguagetoprogramming

andthesimulationsoftwareofProteusfortestingandsimulating.

Keywords:single-chipmicrocomputer,temperature,monitor

本文设计一个多测量点、宽量程的智能温度测量应用系统。为提高测量的分辨

率,模拟、数字信号的转换采用8位分辨率、7位精度的8位的A/D转换器

ADC0809,系统的CPU芯片采用目前最大众的、低价位的但技术成熟,由ATMEL

公司生产的

AT89C52型号单片机,仪器的显示器采用8155扩展单片机的I/O接口连接,接

口电路简单、实用,为了方便对报警温度的设定,采用4×4矩阵键盘进行输入操作。

1系统总体设计原理及方案

图1温度控制系统组成框图

系统组成原理如图1所示,整个系统由三部分组成:温度采集及放大电路、

AT89C52单片机系统、扩展8155及显示电路。系统工作时,温度由K型热电偶通

过CD4051选择后由AD595转换成电流信号,经运放放大至0~5V的电压信号,由

ADC0809转换成单片机所能接受的数字信号,此信号与温度的

给定值比较得到温度的偏差。系统的给定值由键盘输入,并可以随时修改,设置

温度和采样温度可同时显示在LED上。采用K型温热电偶的输入回路部分是一平

衡电桥,它与AD595配合使用,实现温度零点迁移。输出信号经AD595放大到A/D

转换所需标准信号,根据量程的不同,可选择和调整放大器的反馈电阻以改变放大倍

数,从而实现了温度标准信号的转换。键盘与显示器部分由九个共阴极数码管和一

个驱动器组成,其中显示器用于温度显示以及支持键盘进行控制参数设定显示,键盘

与按键完成参数设定与系统的启动、停止操作。通过8155扩展I/O口,PA口和PC

口控制LED数码管的显示。

本系统应用51系列单片机做一个多路温度监测系统,准备

监测3路温度信号,使用性价比较好的K型热电偶来采集温度信号,经过多路选

择开关CD4051,由专用信号调理芯片AD595来对K型热电偶采样的信号进行补偿

等处理,A/D转换部分则使用廉价且精度较好的ADC0809进行模拟量与数字量之

间的转换,考虑到ADC0809的输出为8位,测量温度的范围约为

0-200℃,精度为1℃,显示部分使用8155拓展单片机的接口,由3组3位的数码

管来显示,监测系统的报警温度设置由一个

矩阵键盘来输入,当检测的温度超过设定的报警温度时,对应的发光二极管点

亮。

从硬件设计角度来看分为3个部分,第一部分为数码管显示模块;第二部分为矩

阵键盘输入模块;第三部分为温度采集与处理模块。从软件设计角度来看分为