高 敏 李振国
(陕西国防工业职业技术学院 电子信息分院 陕西 西安 710300)
中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2011)0520083-01
单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，对各种测量仪器、测量装置的测量精度要求也越来越高，尤其是对温度的测量非但要准确，而且需读取数值更直观更方便。随着科学研究、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。尤其是温度传感器AD590是一种价格低廉高精度的温度传感器，其特点是测量误差小，价格低，响应速度快，传输距离远，体积小，微功耗，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。本文介绍一款基于AT89C51单片机和温度传感器AD590的测温系统[1]，本设计电路简单，易于实现。
1 系统总体方案设计
本文是基于集成温度传感器AD590的单片机测温系统设计，系统组成框图如图1所示。
本系统由四个基本模块组成：即传感器部分，信号放大及A/D转换部分，主控制电路部分，驱动译码显示部分。设计的关键是选择合适的传感器，本电路选择的是AD590集成温度传感器，其特点是在较宽的温度范围内具有良好的线性，适于本设计采用。
2 硬件设计
2.1 温度采集电路设计
在传统温度传感器多采用的是热电偶、热电阻，其灵敏度难以满足要求[2]。因此本系统温度传感器选用AD590[3]，它是一种电流型集成温度传感器，具有高准确度、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。
D590等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗>10MΩ，能大大减小因电源电压变动而产生的测温误差。D590的工作电压为+4-+30V，测温范围是-55-150℃，满足人们日常生产和生活中的温度范围。AD590电源电压可在4V～6V范围变化，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。AD590产生的电流与绝对温度成正比，它有非常好的线性输出性能，温度每增加1℃，其电流增加1μA。
温度传感器其准确度在整个测温范围内≤±0.5℃，线性极好。利用AD590的上述特性，在最简单的应用中，用一个电源，一个电阻，一个数字式电压表即可用于温度的测量。由于AD590以热力学温度K定标，在摄氏温标应用中，应该进行℃的转换。
为了提高精度，扩大测量范围，在A/D转换前还要将信号加以放大并进行零点迁移，因而一个高稳定性的、高精度的放大电路是必须的。具体硬件连接图如图2所示[4，5]。
2.2 A/D转换电路设计
经过测量放大器放大后的电压信号，其电压范围为1～5V，此信号为模拟信号，计算机(单片机)无法接受，故必须进行A/D转换[5]。A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置，是模拟输入信道的核心部件。ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0至5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上，无须附加逻辑接口电路。
2.3 显示电路设计
LED数码管——由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。LED有成本低廉、配置灵活，与计算机接口方便等优点，所以本设计选择LED数码管作为显示器件。
A/D器件的输出必须经过译码才能驱动显示器件，系统采用了CD4511，它是较常用的BCD码显示译码器，它本身带有锁存器和输出驱动器，该器件的应用简化了电路的设计，使电路由复杂变得简单。
3 软件设计
由于用汇编语言编写的程序效率高， 占用的内存单元和CPU 资源少，执行速度快，还可直接访问存储器、输入/输出接口以及扩展的各种芯片，并可直接处理中断，直接管理和控制硬件设备，适用于实时控制系统，因此，系统软件部分采用汇编语言编写。
4 结论
AD590具有测量精度高、价格低、能消除电源波动、线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。本系统采用AT89C51单片机做主控芯片，利用集成温度传感器AD590测量温度，并配上相应的外部接口电路，实现对温度的精确测量与控制。该温度测控系统实现简单、功能稳定且可以根据环境需要设定温度范围，经过工业工艺处理可适用于各种冰箱、空调器、粮仓、冰库、药材仓库等各种环境下温度的测量和控制等领域。
参考文献：
[1]周梅、廖承虎，基于AT89C51的多路温度检测报警系统[J].电子测量技术，2008，31（9）：140-142.
[2]刘畅生等，传感器简明手册及应用电路：温度传感器分册（下册）
[3]莫建鹏、於黄忠，基于集成温度传感器AD590的测温电路设计与实现[J].电子元器件应用，2007，9（2）：26-28.
[4]徐利、邓发旺，基于单片机的温度控制系统的设计与实现[J].电子工程，2007（2）：27-31.
[5]郇玉龙、赵宁，简易数字温度计的设计与制作，21IC中国电子网
