智能数字式温度测量报警系统
温度是一个十分重要的物理量,对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农
业技术的发展及人们对生活环境要求的提高,人们也迫切需要检测与控制温度。
系统硬件构成及原理
系统组成框图如图 1 所示。系统由 4 个外接的温度传感器及一个内部温度传感器、多
通道温度传感器控制芯片、显示器、键盘电路、报警电路、抗干扰电路、单片机、通
信接口及上位机组成。将温度传感器转为电信号后,经过温度控制电路交微处理器处
理,最后将温度值显示并存储出来。通过键盘可以控制数据的回放,且可以通过接口
与上位机进行通信。系统具有超温报警功能。
(1)多通道智能温度传感器控制芯片。本系统采用 AD7417 型 5 通道精密智能温度传
感器集成电路,AD7417 采用 16 引脚 SOIC 或 TSSOP 封装。AD7417 内部包括几个
部分:
1)内置温度传感器,它是单片带隙式,可将被测温度转换成电压信号,再经过基于电
荷分配 DAC 的 10 位逐次逼近式 A/D 转换器转换成数字量。2)2.5V 基准电压源
UREF,本系统采用外基准时,MCl403 为 2.5V 外基准电压源。3)多路转换器,它
完成对 5 路信号的 5 选 1 工作。4)逐次逼近型 A/D 转换器 (包括取样电容、电荷平衡
比较器、时钟振荡器、控制逻辑和电荷分配式 DAC)。在对模拟信号取样时,UIN 经过
SW2 对取样电容 C 进行充电,C 上储存电荷。在对该电荷进行取样时,末位数值为 1
/2LSB。(1LSB 的大小等于 UREF/1024=2.5/1024=2.44mV)A/D 的转换
以 CONVST 信号上升沿开始,以 CONVST 的下降沿结束。在自动转换模式下,读、
写操作时会自动启动 A/D 的转换;操作结束后,跟踪/保持电路经过 3μs 后进入保
持模式,并开始下次转换。跟踪/保持时间为 400μs。A/D 的转换时间由内部提
供,不需外部时钟。5)内基准转换开关(Sw1)完成内、外基准的转换。6)数据比较
器、数据输出电路、I2C 接口、故障排队计数器电路,完成数据传输、处理等。7)内
部有 7 个寄存器:温度数据寄存器、地址指针寄存器、下限温度 tHYST 寄存器、上限
温度 tOTI 寄存器、ADC 寄存器、配置寄存器 1 和配置寄存器 2。
(2)主要电路。AD7417 与外接传感器电路连线图如图 2 所示,外接温度传感器采用
LM35。它的灵敏度为 10mV/℃,常温测量精度在土 0.5℃之内,自身发热对精度
影响在 0.1℃以下,用运放 LM6134 产生两倍的增益,使外接传感器的输出电压满
足 AD7417 的模拟通道输入要求。
单片机与其他电路的连线如图 3 所示,单片机选用 AT89C52,AT89C52 是一种低功
耗、高性能的 CMOS 型 8 位微型计算机,它有 8K 字节 Flash,256 字节 RAM,32
线 I/O 口,3 个 16 位定时/计数器,6 向量两极中断,一个双工串行口,具有片内自
激振荡器和时钟电路等标准功能。此外,AT89C52 设有静态逻辑,用于运行到零频
率,并支持软件选择的节电运行方式和空闲方式使 CPU 停止工作,而允许 RAM、定
时/计数器、串行口和中断系统继续工作。在掉电方式下,片内振荡器停止工作,由
于时钟被冻结,一切功能都停止,只有片内 RAM 的内容被保存,直到硬件复位才恢复
正常工作。显示器为 EDM—1601,它是 16 列 x 1 行的液晶显示器组件,与 CPU 接
口简单、功耗低、编程方便。键盘部分设计 4 个键完成测量、传送、回放、通道选择