数字温度计的电路设计

数字温度计电路设计

摘要

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，这款简易数字温度计主要由集成温度传感器AD590、信号处理电路和逐次逼近式A/D转换器ADC0809和基于AT89C51的4位共阳极LED数码管扩展显示器组成。这种温度计具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便，软硬件结构模块化，电路简单，易于实现的特点，十分具有创新性、科学性、可行性。

关键词：温度传感器，A/D转换器，LED数码管，单片机

Design of Digital Thermograph Circuit

Abstract

With the progress of The Times and development, Chip technology has spread to our life, work, scientific research, each field, has become a more mature technology. This paper introduces a method based on single chip microcomputer control digital thermometer, this simple digital thermometer mainly by integrated temperature sensor AD590 to, signal processing circuits and successive approximation of the A/D converter ADC0809 based on AT89C51 and four altogether anode LED digital display expansion pipe. The thermometer has excellent linearity, high sensitivity, stable performance, strong anti-jamming capability, use convenient, software and hardware structure, the circuit module is simple and easy to implement, and very innovative, scientific and feasible.

Key words: The temperature sensor, A/D converter, LED digital tube , Micro Controller

1 概述

温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制七个基本物理量之一，它对产品的质量、生产效率、能源节约、生产安全、人体健康起着非常重要的作用。在日常生活和工农业生产中，经常需要测量温度，但普通温度计存在许多的缺陷，如测温时间长、量程小、精确度低、无法远距离测量等，给温度的测量带来了不便。随着单片机技术在日用电子产品中的应用越来越广泛，基于单片机应用的集成电路数字温度计能完全克服以上缺点，数字式温度计不仅读数方便，而且测量较精确，得到广泛应用。

本课题设计的一款简易数字温度计主要由集成温度传感器AD590、信号处理电路和逐次逼近式A/D转换器ADC0809和基于AT89C51的4位共阳极LED数码管扩展显示器组成。这种温度计具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便，软硬件结构模块化，电路简单，易于实现的特点，该设计十分具有创新性、科学性、可行性。

2 设计过程

2.1分析设计要求，构思总体方案

从题目可知该课题的任务主要有三个方面。其一是设计温度采集电路，采集周围环境温度；其二是数据转换电路，从而实现所测温度模拟量转化为易输出的数字量；其三是数据输出电路，实现所采集温度值的显示。所以，整个系统可分为三部分，即采温电路、转换电路、显示电路，其中，采温电路包括温度采集电路和放大器；转换电路是最复杂最重要的，它由A/D转换器和单片机处理芯片组成。

2.2 主要元器件选取

通常，在自然情况下，窗户的开与关与生活环境和人体的舒适度有关，温度的检测系统是该设计的关键。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点，我们在设计采温电路时，虽然传感器有很多种，但由于很多原因，如：热敏电阻的线性不是太好，而热电偶虽有：1)温度测范围宽；2)性能稳定、准确可靠；3)信号可以远传和记录的特点，但热电偶由于热电势小，因而灵敏度较低，而且我所要求的范围也不是太高，所以我们选择AD590温度信号的采集电路。温度传感器AD590具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。

模-数转换器（简称ADC或A/D转换器）用来将模拟量转换成数字量。N位模－数转换器输出N位二进制数，它正比于加在输入端的模拟电压。A/D转换器的种类很多，按工作原理的不同，可以分为双积分型、逐次比较型、并行比较型等。并行比较型ADC 的速度最快，但成本也最高；双积分型ADC精度高、抗干扰能力强，但速度太慢，适合转换缓慢变化的信号；逐次比较型ADC有较高的转换精度、工作速度中等、成本低等优点，因此获得广泛的应用。本设计采用逐次逼近式A/D转换器ADC0809，它有8路模拟量输入，有利于系统设计，同时也便于与AT89C51单片机连接。

本设计采用AT89S51单片机，它是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，