單片機用于溫度采集與控制系統的設計

1 引言
針對傳統測溫元件(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(diǎn)，設計基于MSC-51單片機及ADC0809的溫度采集控制系統。該系統利用單片機中空余的I／O接口，以中斷的方式實(shí)現溫度的實(shí)時(shí)采集與控制，充分利用CPU的資源空間，簡(jiǎn)化了測量電路以及程序調試的復雜過(guò)程，方便了技術(shù)人員在實(shí)際中的開(kāi)發(fā)和應用。
2 硬件電路設計
2．1 系統組成
圖1為系統硬件組成框圖。外部傳感器將與溫度相對應的電信號傳至A／D轉換器，進(jìn)行模數轉換，完成后將數據傳送至單片機，單片機進(jìn)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(pán)輸入控制溫度時(shí)，單片機內部比較此時(shí)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 系統模塊設計
(1)主控制模塊 選用單片機MSC-51的最小系統作為主控制器件，且采用MSC-51單片機的最小主控制模塊，由于程序控制簡(jiǎn)單，器件內部空間足夠存儲程序，無(wú)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(guān)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(shí)，接口輸出的轉換數值。Dmin為當輸入電壓為Vmin時(shí)，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(pán)、MSC-51器件、電熱器、A／D轉換器等組成。鍵盤(pán)數值的輸入也由8279器件通過(guò)行列掃描控制，再通過(guò)MSC-51的內部數值比較，電熱器控制溫度，進(jìn)而達到保溫的目的。