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摘要：本文介绍了基于AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器。由于该器件具有良好的线性特性和互换性，因此测量精度高，并具有消除电源波动的特性。通过A/D转换芯片ADC0804完成A/D转换后由单片机读取，并以此数据为参考实现对室温的控制。测试结果表明，工作稳定可靠。
关键词：温度传感器；AT89S51；AD590；ADC0804；温度测量
1. 引言
采用AT89S51单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机具有功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，单片机对温度的控制问题在日常生活中会经常遇到[1]。
1.1 温度控制系统方案
结合本设计的要求和技术指标，通过对系统大致程序和工作速度的估计，考虑价格等因素。选定AT89S51单片机作为系统的主要控制芯片，8位模数转换AD0804，采用AD509进行温度采集，温度设定范围为-10 ℃—45 ℃，通过温度采集系统，对温度进行采集并作A/D转换，再传输给单片机。以空调机为执行器件，通过单片机程序完成对室内温度的控制。
1.2 主要任务和所做的工作
本论文主要是完成一种低成本、低价格、功能齐全，集温度测量、温度显示、温度控制于一体的单片机温度控制系统的理论设计，包括硬件电路和主要的软件设计。
研究的关键问题是：室温的精确测量；温度采集器AD590温度控制电路设计；单片机与A/D转换电路、显示电路以及软件的设计。
2. 系统设计方案
2.1 系统的主要要求
（1）温度设定范围为-10 ℃—45 ℃，最小区分温度为1 ℃，标定为温差小于或等于1 ℃。
（2）用二位十进制数码显示当前温度。
（3）根据设定的温度实现加热或降温处理。
（4）设计控制系统电路单元。
2.2 温度传感的选择
要求对温度和与温度有关的参量进行检测，应考虑用热电阻传感器。按照热电阻的性质可分为半导体热电阻和金属热电阻两大类，前者通常称为热敏电阻，后者称为热电阻[2]。
2.3 A/D转换部分
模/数转化器是一种将连续的模拟量转化成离散的数字量的一种电路或器件，模拟信号转换为数字信号一般需要经过采样保持和量化编码两个过程。针对不同的采样对象，有不同的A/D转换器（ADC）可供选择，其中有通用的也有专用的。
2.4 数字显示部分
通常用的LED显示器有7段或8段“米”字段之分。这种显示器有共阳极和共阴极两种。
（1）采用静态显示方式。
（2）采用动态显示方式。
（3）采用移位寄存器扩展I/O口。
2.5 键盘输入部分
常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。
（1）方案1采用4*4矩阵键盘输入。
（2）方案2采用独立式按键接口。
3. 系统硬件设计
3.1 系统主控电路设计
（1）时钟电路
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。
（2）复位电路
为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。
3.2 按键输入电路设计
每个按键接一根输入线，每个输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。软件设计采用外部中断相结合的方法来设计，低电平有效。按键直接与A89S51的I/O口线相连接。
4. 系统软件设计
系统软件由初始化程序、主程序、温度AD采集子程序、LED显示子程序和键盘输入子程序构成。
4.1 程序代码
一般微机应用系统前向通道中，输入信号均含有个中噪音和干扰，它们来自被测信号源、传感器、外界干扰。为了进行准确的测量和控制，必须消除被测信号中的噪音和干扰。噪音有两大类：一类为周期性的，另一类为不规则随机的。前者的典型代表为50 Hz的工作干扰，对于这类信号要采用硬件滤波电路，其能有效地消除影响。后者为随机信号，可采用数字滤波方法来消除[3]。
4.2 温度标度转换算法
A/D转换器输出的数码虽然代表参数值的大小，但是并不代表有量纲的参数值，必须转换成有量纲的数值才能进行显示，标度转换有线性转换和非线性转换两种，本设计使用的传感器线性好，在测量的量程内基本能与温度成线性关系。
4.3 A/D转换子程序设计
A/D转换程序是温度读取的核心，AD590将温度值0—100 ℃对应2.732 V—3.732 V的电压值送给ADC0804读取，ADC0804模拟量输入0—5 V对应数字量0-0FFH。所以当数字为8AH（138十进制）时系统温度为0 ℃。
4.4 LED显示子程序设计
因系统需要显示当前温度，并要在设置温度时显示设定值，系统将数码管的第一位设定为当前温度与设置温度的标志，第二位和第三位为温度值，第四为温度单位℃。当系统按下设置键S1/S2时系统自动跳转到设置界面并在2S后自动恢复到当前温度显示界面。
4.5 制冷制热控制子程序
制冷制热控制子程序是完成制冷或制热的控制，在当前值小于设定值时系统开启制热系统程序流程，在当前值大于设定值时开启制冷系统程序流程。
4.6 输入中断程序
（1）中断入口
按键S1、S2分别接单片机的P3.2、P3.3对应外部输入中断INT0、INT1。
（2）中断子程序
中断子程序主要完成温度设置值的加或减，当S1产生下降沿时系统调用中断程序KB1设置值WSET加1。当S2产生下降沿时系统调用中断程序KB2设置值WSET减1。
5. 结束语
采用AT89S51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
参考文献
[1] 张琳娜，刘武发.传感检测技术及应用[M].北京：中国计量出版社，2009.
[2] 沈德金，陈粤初.MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[3] 何希才，虹敏.传感器应用接口电路[M].北京：机械工业出版社，2010.
关键词：温度传感器；AT89S51；AD590；ADC0804；温度测量
1. 引言
采用AT89S51单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机具有功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，单片机对温度的控制问题在日常生活中会经常遇到[1]。
1.1 温度控制系统方案
结合本设计的要求和技术指标，通过对系统大致程序和工作速度的估计，考虑价格等因素。选定AT89S51单片机作为系统的主要控制芯片，8位模数转换AD0804，采用AD509进行温度采集，温度设定范围为-10 ℃—45 ℃，通过温度采集系统，对温度进行采集并作A/D转换，再传输给单片机。以空调机为执行器件，通过单片机程序完成对室内温度的控制。
1.2 主要任务和所做的工作
本论文主要是完成一种低成本、低价格、功能齐全，集温度测量、温度显示、温度控制于一体的单片机温度控制系统的理论设计，包括硬件电路和主要的软件设计。
研究的关键问题是：室温的精确测量；温度采集器AD590温度控制电路设计；单片机与A/D转换电路、显示电路以及软件的设计。
2. 系统设计方案
2.1 系统的主要要求
（1）温度设定范围为-10 ℃—45 ℃，最小区分温度为1 ℃，标定为温差小于或等于1 ℃。
（2）用二位十进制数码显示当前温度。
（3）根据设定的温度实现加热或降温处理。
（4）设计控制系统电路单元。
2.2 温度传感的选择
要求对温度和与温度有关的参量进行检测，应考虑用热电阻传感器。按照热电阻的性质可分为半导体热电阻和金属热电阻两大类，前者通常称为热敏电阻，后者称为热电阻[2]。
2.3 A/D转换部分
模/数转化器是一种将连续的模拟量转化成离散的数字量的一种电路或器件，模拟信号转换为数字信号一般需要经过采样保持和量化编码两个过程。针对不同的采样对象，有不同的A/D转换器（ADC）可供选择，其中有通用的也有专用的。
2.4 数字显示部分
通常用的LED显示器有7段或8段“米”字段之分。这种显示器有共阳极和共阴极两种。
（1）采用静态显示方式。
（2）采用动态显示方式。
（3）采用移位寄存器扩展I/O口。
2.5 键盘输入部分
常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。
（1）方案1采用4*4矩阵键盘输入。
（2）方案2采用独立式按键接口。
3. 系统硬件设计
3.1 系统主控电路设计
（1）时钟电路
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。
（2）复位电路
为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。
3.2 按键输入电路设计
每个按键接一根输入线，每个输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。软件设计采用外部中断相结合的方法来设计，低电平有效。按键直接与A89S51的I/O口线相连接。
4. 系统软件设计
系统软件由初始化程序、主程序、温度AD采集子程序、LED显示子程序和键盘输入子程序构成。
4.1 程序代码
一般微机应用系统前向通道中，输入信号均含有个中噪音和干扰，它们来自被测信号源、传感器、外界干扰。为了进行准确的测量和控制，必须消除被测信号中的噪音和干扰。噪音有两大类：一类为周期性的，另一类为不规则随机的。前者的典型代表为50 Hz的工作干扰，对于这类信号要采用硬件滤波电路，其能有效地消除影响。后者为随机信号，可采用数字滤波方法来消除[3]。
4.2 温度标度转换算法
A/D转换器输出的数码虽然代表参数值的大小，但是并不代表有量纲的参数值，必须转换成有量纲的数值才能进行显示，标度转换有线性转换和非线性转换两种，本设计使用的传感器线性好，在测量的量程内基本能与温度成线性关系。
4.3 A/D转换子程序设计
A/D转换程序是温度读取的核心，AD590将温度值0—100 ℃对应2.732 V—3.732 V的电压值送给ADC0804读取，ADC0804模拟量输入0—5 V对应数字量0-0FFH。所以当数字为8AH（138十进制）时系统温度为0 ℃。
4.4 LED显示子程序设计
因系统需要显示当前温度，并要在设置温度时显示设定值，系统将数码管的第一位设定为当前温度与设置温度的标志，第二位和第三位为温度值，第四为温度单位℃。当系统按下设置键S1/S2时系统自动跳转到设置界面并在2S后自动恢复到当前温度显示界面。
4.5 制冷制热控制子程序
制冷制热控制子程序是完成制冷或制热的控制，在当前值小于设定值时系统开启制热系统程序流程，在当前值大于设定值时开启制冷系统程序流程。
4.6 输入中断程序
（1）中断入口
按键S1、S2分别接单片机的P3.2、P3.3对应外部输入中断INT0、INT1。
（2）中断子程序
中断子程序主要完成温度设置值的加或减，当S1产生下降沿时系统调用中断程序KB1设置值WSET加1。当S2产生下降沿时系统调用中断程序KB2设置值WSET减1。
5. 结束语
采用AT89S51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
参考文献
[1] 张琳娜，刘武发.传感检测技术及应用[M].北京：中国计量出版社，2009.
[2] 沈德金，陈粤初.MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
[3] 何希才，虹敏.传感器应用接口电路[M].北京：机械工业出版社，2010.