基于单片机STC89C52的智能温度控制器的硬件设计

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摘要：摘要：基于现代社会智能发展迅速，智能温度现在普遍广泛在仪器仪表或家用电器中使用，特殊是在实验教学和科技研发上运用。智能温度控制器比普通温度控制器具有一定的优势，使用起来方便快捷，测温精度和分辨率相比普通控制器较高。所以本文设计控制器的硬件

　　摘要：基于现代社会智能发展迅速，智能温度现在普遍广泛在仪器仪表或家用电器中使用，特殊是在实验教学和科技研发上运用。智能温度控制器比普通温度控制器具有一定的优势，使用起来方便快捷，测温精度和分辨率相比普通控制器较高。所以本文设计控制器的硬件采用单片机STC89C52作为核心元件，满足了温度控制器的硬件要求，具有体积小、成本低、功耗低等优点，使控制器的硬件更加有效的灵活使用。采用温度传感器AD590采集温度数据当做高阻抗、恒流调节器，通过测量并转变成微安级的电流信号，之后经过电路硬件的设计改造实现了控制报警及加热功能，达到不同的需求。整个控制器硬件的设计智能读取环境温度、连接简捷方便、使用安全。所以使用单片机控制电器的工作状态，可以将温度值稳定在预设温度，是一种具有实时显示温度并控温的智能温度控制器。

　　关键词：温度传感器;A/D转换;运算放大器;单片机

　　引言：智能温度控制器让人们可以拥有一个舒适的生活环境，本设计是基于单片机STC89C52的温度控制[1]，它不仅实现温度的监测和控制功能还有功耗低、准确性高一些优点，还可根据降温与升温设置报警温度，很好的运用到我们现实生活中[2]。温度控制在工业控制领域也具极其重要的作用，温度通常也是比较常见的被控参数之一[3]。文中运用A/D转换电路、数码管显示电路、温度传感器AD590和使用单片机控制报警及加热功能。AD590温度传感器使用运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行放大，并转变成微安级的电流信号，它不容易接触电阻、引线电阻、电压噪音的干扰[4]。温度传感器现在使用研究特别推广比如参考文献[5]中ARM的智能温度控制器的设计与研究，对于不同产品运行环境的需求和不同生产车间工作温度的需求等，所需要的温度高低范围不同，控温精度不同，数据采集的精度不同，需要针对性的选用测温元件，测温方法以及控制算法[6]。

　　1智能温度控制器设计

　　智能温度控制器由控制执行、温度采集、显示、键盘、主电路等几种模块构成。图1为系统结构规律框图：

　　1.1主电路中单片机的运用

　　单片机型号品类相对较多，每款型号都有较独特的运用情况，如果想要采用以往性价比最好的型号，就要多加对照，合理选择。通常选取单片机需要从性能、串行接口、运行速度、功耗、定时/计数器、存储器、模拟电路功能、工作电压、I/O、口封装形式、工作温度范围、抗干扰性、保密性，中断源的数量和优先级、有无上电复位功能、单片机内有无时钟振荡器、有没有低电压检测功能等考虑[7]。结合上文要素本文选用单片机STC89C52作为重要元件，采用单片机生动的编程设计和充足的I/O端口，控制单片机的精确性，完成单片机的解码掌握编码及编码。

　　1.2温度采集的重要作用

　　当前检测温度的传感器测量范围、运用地方等不完全相同，品类较多。温度检测是温控系统的重要部分，整个系统的测量和控制精度直接受其影响。其精度高，同时可以经受44V正向电压和20V反向电压，器件反接也不会轻易损坏，极大减少了因错接线而造成的经济损失。本文选用美国模拟器件公司生产的AD590温度传感器[8]，是一款可以将温度量转变为电流量的传感器，非线性误差在±0.3℃、测温范围为-55℃～+150℃。由于以上特点，AD590温度传感器常用于工业和农业的温控环节上。通过运算放大电路将温度传感器输出的小信号进行放大，放大后的信号输入到A/D转换器(ADC0804)转变成数字信号输入单片机，系统温度信息可由温度传感器AD590测量并转变成微安级的电流信号[9]。

　　1.3显示的实测数据及温度

　　文章中关于显示模块的设计要求为4位数据显示，即前2位显示设定温度值，后2位显示实测温度值，故采用共阳四位LED数码管。上电时，数码管即刻显示当前温度，并实时进行采样。在单片机的外围接上四位LED数码管，用来显示温度和我们所需的实际测量数据[10]。

　　1.4 键盘及控制执行

　　键盘处理、加热控制及报警处理与单片机间进行数据的处理及控制。根据设计要求，选用3个按键控制设定的温度值，选用继电器控制水泥电阻作为加热控制，报警处理选用蜂鸣器和LED灯。

　　2系统硬件设计

　　2.1 A/D转换电路

　　ADC0804引脚接线，如图2所示。ADC0804的片选端

　　连接地，是为了使得程序中不用每次都片选该位，方便编写程序，同时节约I/O口。

　　分别接单片机的P30和P31引脚，数字输出端DB0～DB7连接单片机P1口，P1口接收到8位数字量输出即为0～255。放大器的输出口接VIN+，地接VIN-，VIN+与放大器之間串联的10kΩ电阻起到限流保护的作用，以防止过流而烧坏A/D芯片。CLKR、CLR和GND之间的电阻和电容组成RC振荡电路，形成的脉冲用来给ADC0804提供工作方便，其脉冲的频率为1/(1.1RC)，按芯片工作手册C4取150pF，R5取10KΩ。VREF/2端两个电阻R6、R7选用1KΩ，串联分压得到VCC/2电压即2.5V，将该电压作为A/D芯片工作时内部的参照电压进行运用[11]。为了达到精度高、稳定性好的目的，一般这些芯片都是提供独立的模拟地和数字地，即AGND和DGND接到GND。另本文读取A/D数据未用中断法而是采用查询的方式来实现，因而可不接引脚。

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