溫度采集與控制系統(tǒng)的設計

1 引言
針對傳統(tǒng)測溫元件(熱電偶、熱電阻)組成的溫度測量電路復雜，軟件調試繁瑣等缺點，設計基于MSC-51單片機及ADC0809的溫度采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用單片機中空余的I／O接口，以中斷的方式實現溫度的實時采集與控制，充分利用CPU的資源空間，簡化了測量電路以及程序調試的復雜過程，方便了技術人員在實際中的開發(fā)和應用。

2 硬件電路設計
2．1 系統(tǒng)組成
圖1為系統(tǒng)硬件組成框圖。外部傳感器將與溫度相對應的電信號傳至A／D轉換器，進行模數轉換，完成后將數據傳送至單片機，單片機進行數據處理后將數據送至譯碼器，最后在數碼管上顯示。當有鍵盤輸入控制溫度時，單片機內部比較此時得到的A／D轉換數據與控制設定溫度，若低于設定溫度，外部裝置加熱，LED單色燈亮；反之，則不加熱，LED單色燈熄滅。

2．2 系統(tǒng)模塊設計
(1)主控制模塊 選用單片機MSC-51的最小系統(tǒng)作為主控制器件，且采用MSC-51單片機的最小主控制模塊，由于程序控制簡單，器件內部空間足夠存儲程序，無需外擴存儲器，選用P0、P1口作為輸出接口，P2口作為輸入接口。
(2)溫度采集模塊溫度采集模塊由外部傳感器、電熱器以及ADC0809器件組成。傳感器的測量范同是0℃～50℃。在理想情況下，A／D轉換器輸出的數值D與輸入的電壓信號V之間有以下關系式成立

式中，Vmax為連接在器件Vref+引腳的“高基準電壓值”；Vmin為連接在器件Vref-引腳的“低基準電壓值”。Dmax為當輸入電壓為Vmax時，接口輸出的轉換數值。Dmin為當輸入電壓為Vmin時，接口輸出的轉換數值。
(3)溫度顯示模塊 溫度顯示模塊由8279器件與數碼管組成，8279內部的OUTA0～OUTA3、OUTB0～OUTB3與譯碼器74LS138連接，控制七段數碼管的顯示。
(4)溫度控制模塊溫度控制模塊由鍵盤、MSC-51器件、電熱器、A／D轉換器等組成。鍵盤數值的輸入也由8279器件通過行列掃描控制，再通過MSC-51的內部數值比較，電熱器控制溫度，進而達到保溫的目的。
2．3 系統(tǒng)硬件連接
系統(tǒng)選用MSC-51單片機作為主控制器件，進行數據的處理與傳輸。設計中將74LS273的引腳P0．4與外部電熱器的開關相連接，控制加熱。同時將LED單色燈與74LS273的引腳P0．4口連接．以顯示外部電熱器的狀態(tài)。A／D轉換器ADC0809的引腳CS與編號為“8300H”的譯碼器輸出端連接，EOC信號接MSC-51的引腳P1．7，IN1與溫度傳感器相連接。數碼顯示控制器件8279的引腳CS與編號為“8700H”的譯碼器輸出端連接。圖2為鍵盤及數碼管顯示電路，圖3為A/D轉換電路。