一种基于STC89C52和AD590的温度测控系统设计

2019-07-29王立刚

物联网技术 2019年6期

王立刚?

摘要：以STC89C52单片机为温度测控系统的核心，利用AD590温度传感器将温度信号转换成电信号，然后经信号差分放大电路和A/D转换电路将其对应的数字信号输入单片机，单片机计算出温度传感器对应的温度值后，控制液晶显示器显示相应的数值，并通过UART串行通信接口电路将温度值发送给上位机，同时单片机还可根据实际需求控制声光报警电路报警。测试结果表明，设计的温度测控系统测量误差小、实现简单、功能稳定且可以根据环境需要设定温度范围。

关键词：单片机;温度传感器;放大电路;A/D转换电路;液晶显示;报警电路;串口通信

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）06-00-02

0 引言

单片机在测控领域中应用日益广泛，很多场合都用到对温度的检测和控制，要求能够直观读取温度值，并具有温度报警功能和远程通信功能。本文根据需求给出了一种基于STC89C52和AD590的温度测控系统设计方案。

1 系统总体设计方案

温度测控系统的总体设计方案如图1所示，由温度传感器电路、信号放大、A/D转换、主控制器、显示屏、报警及串口通信等模块组成，其中温度传感器采用电流型集成温度传感器AD590，通过信号放大、A/D转换电路将AD590输出的电信号进行调理，输入主控制器STC89C52，STC89C52可控制液晶显示器显示对应的温度，并实现温度声光报警功能，同时还可通过串口实现STC89C52与上位机的通信。

2 系统硬件设计

2.1 温度传感器及信号放大电路设计

温度传感器选用电流型集成温度传感器AD590，其具有准确度高、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。AD590温度传感器集成有两端感温电流源，能将温度转换为电流，且电流与绝对温度成正比，可测量范围为-55～+150 ℃，具有较好的线性输出性能，温度每增加1 ℃，其电流增加1 μA。输出电流I=（273+t）μA（t为摄氏温度），测量电压为（273+t）μA×10 kΩ=（2.73+t/100）V。

为提高测量精度并获取温度对应0～5 V的电压信号，进行温度传感器及信号放大电路设计，如图2所示。温度传感器AD590采用分压式电路输出，经电压跟随器后由差分运放电路对信号进行放大。在差分运放电路中调节R3电位器，使反相输入电压为2.73 V，输出电压为0.1 t。

2.2 A/D转换电路设计

经信号放大电路后的电压信号为模拟信号，对其进行A/D转换才能被单片机接收和处理。采用ADC0804进行信号转换（芯片含输出数据锁存器），其与单片机的连接如图3所示。ADC0804的DB0～DB7與STC89C52的P2.0～P2.7引脚相连。

2.3 液晶显示电路设计

系统选用结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰的128×64点阵汉字图形型LCD12864液晶显示模块，采用8位并行数据传输方式与单片机I/O口连接，如图4所示。

2.4 报警电路设计

系统的报警电路包括由蜂鸣器构成的声音报警电路和由红色高亮发光二极管构成的指示灯报警电路，如图5所示。单片机控制蜂鸣器和发光二极管进行声光报警。

2.5 串口通信接口电路通过MAX232芯片将单片机UART输出的TTL电平转换为上位机串口的232电平，如图6所示。

3 系统软件设计温度测控系统的主程序流程如图7所示。

4 系统功能测试

系统测试采用恒温控制温度传感器实验仪提供标准温度，将实测温度与标准温度进行比对，测试结果如图8和误差主要来源于系统误差，受信号放大部分的零点漂移、A/D转换电路的分辨率等因素影响。

5 结语