单片机用于温度采集与控制系统的设计

　　单片机用于温度采集与控制系统的设计

 

　　针对传统测温元件组成的温度测量电路复杂，软件调试繁琐等缺点，设计基于MSC-51单片机及ADC0809的温度采集控制系统。该系统利用单片机中空余的I／O接口，以中断的方式实现温度的实时采集与控制，充分利用CPU的资源空间，简化了测量电路以及程序调试的复杂过程，方便了技术人员在实际中的开发和应用。

　　系统模块设计

　　(1)主控制模块选用单片机MSC-51的最小系统作为主控制器件，且采用MSC-51单片机的最小主控制模块，由于程序控制简单，器件内部空间足够存储程序，无需外扩存储器，选用P0、P1口作为输出接口，P2口作为输入接口。

　　(2)温度采集模块温度采集模块由外部传感器、电热器以及ADC0809器件组成。传感器的测量范同是0℃～50℃。在理想情况下，A／D转换器输出的数值D与输入的电压信号V之间有以下关系式成立

　　式中，Vmax为连接在器件Vref+引脚的“高基准电压值”；Vmin为连接在器件Vref-引脚的“低基准电压值”。DMAx为当输入电压为Vmax时，接口输出的转换数值。Dmin为当输入电压为Vmin时，接口输出的转换数值。

　　(3)温度显示模块温度显示模块由8279器件与数码管组成，8279内部的OUTA0～OUTA3、OUTB0～OUTB3与译码器74LS138连接，控制七段数码管的显示。

　　(4)温度控制模块温度控制模块由键盘、MSC-51器件、电热器、A／D转换器等组成。键盘数值的输入也由8279器件通过行列扫描控制，再通过MSC-51的内部数值比较，电热器控制温度，进而达到保温的目的。

　　系统硬件连接

　　系统选用MSC-51单片机作为主控制器件，进行数据的处理与传输。设计中将74LS273的引脚P0．4与外部电热器的开关相连接，控制加热。同时将LED单色灯与74LS273的引脚P0．4口连接．以显示外部电热器的状态。A／D转换器ADC0809的引脚CS与编号为“8300H”的译码器输出端连接，EOC信号接MSC-51的引脚P1．7，IN1与温度传感器相连接。数码显示控制器件8279的引脚CS与编号为“8700H”的译码器输出端连接。图2为键盘及数码管显示电路，图3为A/D转换电路。

　　主程序部分代码如下：

　  系统中断子程序流程

　　中断子程序流程，其程序步骤如下：单片机响应定时器1的中断，进入中断子程序“FRESH”，设置50ms的定时时间循环100次后，得到5s的刷新时间，当到达5s定时，随即进人A／D转换器的读取数据。将A／D转换器得到的数值与预设温度值相比较。测量值低于预设温度则启动电热器，L=ED亮；反之，继续下一步。数码管初始化，并将A／D转换后的十六进制数值转换为十进制数值并显示输出。

　　该方案具有节约接口资源，CPU利用率高，执行速度快，简单易行等特点，具有推广价值。但基于系统本身及器件转换中存在误差的缺点，该设计还需进一步提高控制精度，减小误差，从而提高系统的整体性能。