本文介紹了一種以單片機為基礎，利用半導體集成溫度傳感器檢測溫度而制作的八路溫度巡檢系統，可通過液晶顯示器顯示溫度，當溫度高于設定值時，執行報警程序。

　　1 系統設計方案

　　設計主要包括五大部分：溫度信號檢測及放大部分、單片機、A／D轉換部分、溫度顯示部分及報警電路。多路溫度巡檢儀框圖如圖1所示。

　　系統首先將溫度經溫度傳感器及放大電路變換成與溫度成線性關系的電壓信號，然后送到A／D轉換器，最后通過數字顯示器顯示出測量的溫度，當溫度超過標定的溫度時就報警。其中A／D轉換、顯示及報警都是由單片機來完成。

　　2 硬件系統設計

　　2. 1 溫度檢測電路

　　AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需的溫度值。它是一種二端元件，屬于一種高阻電流源，其典型的電流溫度靈敏度是1μA／K。由AD590組成的測溫電路如圖2所示。

　　圖2中的OP07是高精度低失調的精密運放集成電路，用于微弱信號的放大，如果使用雙電源，能達到最好的放大效果。它的電源電壓范圍為-22～-3 V，3～22 V，輸入噪聲電壓幅度為0．35μV(0．1～10 Hz)，共模抑制比為126 dB，共模輸入電壓范圍為-14～+14 V。

　　圖2中的MC1403是精密低壓基準電源，一般用作8～12 b的A／D芯片的基準電壓等一些需要基本精準的基準電壓的場合。輸出電壓為2．5 V，靜態電流為1．2 mA，工作環境溫度為-55～+125℃。

　　因為運算放大器的反相輸入端電位VN≈0 V，故由基準源MC1403提供的電流為I0為：

　　調節Rp1即可改變I0的大小。

　　AD590輸出電流的溫度靈敏度為1μA／K。設要測量的環境溫度為T(單位：℃)，則流過AD590的電流It為：

　　若要得到10 mV／℃的靈敏度輸出，可選用R2=9．1 kΩ，Rp2=2 kΩ。故Rp1為調零電位器，Rp2為標定靈敏度電位器。

　　要進行八路溫度的巡檢，就要采用以上8個相同的溫度檢測放大電路。

　　2．2 A／D轉換電路

　　隨著大規模集成電路制造技術的不斷發展，各種大規模集成A／D轉換器相繼出現。要對8路模擬信號進行A／D轉換、數據處理、顯示控制等，可以選用ADC0809和ICL7107兩種集成電路。這兩種集成電路都可以完成A／D轉換、數據處理、顯示控制等功能。但ADC0809比ICL7107具有外圍電路簡單，容易控制的優點，故選用ADC0809。

　　ADC0809與單片機C51的接口電路如圖3所示。

　　ADC0809的時鐘信號CLK由單片機的地址鎖存允許信號ALE提供，單片機晶振頻率為12 MHz，則ALE信號經分頻輸出為500 kHz，滿足CLK信號低于640 kHz的要求。當P2．7和同時有效時，以線選方式啟動A／D轉換同時使ADC0809的ALE有效，P0口輸出的地址A2，A1和A0經八位鎖存器74LS373的Q2，Q1，Q0輸出到ADC0809的ADDC，ADDB，ADDA，選定轉換通道，IN0～IN7地址為7FF8H～7FFFH；當P2．7和信號同時有效時，OE有效，輸出緩沖器打開，單片機接受轉換數據。

　　由于ADC0809片內無時鐘產生電路，可利用8051提供的地址鎖存允許信號ALE經D觸發器二分頻后獲得。將P2．7作為片選信號，在啟動A／D轉換時，由單片機的寫信號和P2．7控制ADC0809的地址鎖存和轉換啟動。由于AIE和START連接在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時，啟動并進行A／D轉換。再讀取轉換結果時，用單片機的讀信號和P2．7給一級或非門形成的正脈沖作為OE信號，用以打開三態輸出鎖存器。P2．7與ADC0809的ALE，START和OE之間有如下關系：

　　2．3 MCS-51單片機

　　MCS-51是一個單片機系列產品，具有多種芯片型號。按資源配置數量，MCS-51系列分為51和52兩個子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列則是增強型，以芯片型號的最末位數字的“1”和“2”作標志。52作為增強型子系列，由于資源數量的增加，使其芯片的功能也有所增強。

　　系統的控制電路由單片機80C51為核心元件，加上外圍電路，裝入ADC0809的A／D轉換程序和液晶顯示內部程序就可以進行數據控制。

　　單片機80C51的腳外接電路是一報警電路，當腳輸出為高電平時不報警；當待轉換信號超出了溫測范圍，腳輸出低電平，這時就會報警。

　　單片機80C51內部含有振蕩電路，就只需要在XTAL1和XTAL2這兩個管腳外接晶體振蕩器作為振蕩源，振蕩信號經內部電路整形作為單片機的主頻信號。在RST管腳外接了手動復位和上電復位兩種復位電路。

　　通過T0，T1腳接的按鍵S1和S2可以實現選擇測溫通道，實現定點檢測：在檢測時，當需要檢測顯示某個通道時，按下S1按鍵就選擇第一路溫度檢測，再按一次S1按鍵，則選擇到第二路溫度檢測，再按一次S2就顯示第一通道，以此類推，當按到所需要的通道時，停下來就顯示該通道的數據，以實現通道檢測的切換。
2．4 溫度顯示電路

　　溫度顯示電路使用的是液晶顯示，液晶顯示比LED數碼管顯示要簡便，外圍電路元件也較少。LCD1602是一種液晶顯示器件。

　　溫度顯示電路如圖4所示。

　　R32用于調節顯示的對比度，15腳、16腳外接一個5 V的背光電壓。

　　LCD1602液晶模塊內部的字符發生存儲器已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼。

　　3 軟件系統設計

　　當檢測到的溫度信號送至A／D轉換電路時，程序初始化，當送入到P0口的模擬信號是高電平，則通過P0口送入80C51進行數字信號處理，數據處理完后經P1口送到顯示器顯示，如送入到P0口的模擬信號不是高電平，則返回。

　　主程序的流程圖如圖5所示。

　　中斷程序流程圖如圖6所示。A／D轉換流程圖如圖7所示。

　　4 結語

　　系統采用半導體集成溫度傳感器AD590。AD590溫度傳感器不但實現了溫度轉換為線性化電量，而且精度高、互換性好、應用簡單方便，并且可把輸出的電信號經A／D轉換為數字信號，以發揮其實時和準確的特點。

　　總之，與水銀溫度計、銅一鎳熱電偶溫度計及半導體熱敏電阻溫度計相比，AD590具有線性好，測溫不需要參考點及消除電源波動等優點，因此在常溫范圍內可以取代它們，廣泛的應用于科技和工業領域中。