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单片机应用技术单片机应用技术第1讲 温度检测子项目项目三项目三 智能温控装置智能温控装置单片机应用技术精品课程组单片机应用技术精品课程组单片机应用技术单片机应用技术本讲主要内容本讲主要内容1 A/D转换器的基本知识2.D/A转换器的基本知识3.智能温度测控装置的基本知识4.温度检测子项目5.温度控制子项目单片机应用技术单片机应用技术引言引言单片机应用技术单片机应用技术 AT8051控制单片机A/D转 换器 0809变换放大测量预处理热 电偶D/A转换器DAC0832输出控制驱动装置执行机构电路外部电源模数(A/D)转换器：把模拟量转换成数字量的器件数模(D/A)转换器：把数字量转换成模拟量的器件单片机应用技术单片机应用技术1 A/D转换器的基本知识转换器的基本知识（1 1）ADC0801ADC0805 ADC0801ADC0805型型 8 8 位位MOSMOS型型A/DA/D转换器转换器;（2 2）ADC0808/0809 ADC0808/0809 型型 8 8 位位MOSMOS型型A/DA/D转换器转换器;（3 3）ADC0816/0817 ADC0816/0817 型型 8 8 位位MOSMOS型型A/DA/D转换器转换器;A/DA/D转换器用以实现模拟量向数字量的转换。转换器用以实现模拟量向数字量的转换。按转换原理可分为按转换原理可分为 4 4 种种:计数式、计数式、双积分式、逐双积分式、逐次逼近式以及并行式次逼近式以及并行式A/DA/D转换器。转换器。逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D转换器是一种速度较快转换器是一种速度较快,精度较高的精度较高的转换器转换器,其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。其转换时间大约在几微秒到几百微秒之间。常用的这种芯片有常用的这种芯片有:1.1 概述概述单片机应用技术单片机应用技术逐次逼近式逐次逼近式A/DA/D转换器基本原理转换器基本原理单片机应用技术单片机应用技术1.1.分辨率分辨率 使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二进制的位数表示。变化量。常用二进制的位数表示。例如例如:12:12位位ADCADC的分辨率就是的分辨率就是1212位，一个位，一个10V10V满刻度满刻度的的1212位位ADCADC能分辨输入电压的最小变化是能分辨输入电压的最小变化是:10V1/2 10V1/21212=2.4mV=2.4mV1.2 A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标单片机应用技术单片机应用技术2.2.量化误差量化误差ADCADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。量化误差是模拟量，这个过程称为量化。量化误差是ADCADC的有的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。限位数对模拟量进行量化而引起的误差。1.2 A/D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标单片机应用技术单片机应用技术3.3.偏移误差偏移误差4.4.满刻度误差满刻度误差5.5.线性度：线性度：线性度有时又称为非线性度，指转线性度有时又称为非线性度，指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。6.6.绝对精度绝对精度7.7.转换速率：转换速率：指指ADCADC能够重复进行数据转换的速能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。而完成一次度，即每秒转换的次数。而完成一次A/DA/D转换所转换所需的时间，则是转换速率的倒数。需的时间，则是转换速率的倒数。单片机应用技术单片机应用技术1.3 典型典型A/D转换器芯片转换器芯片ADC0809 简介简介ADC0809：允许对允许对8 路输入模拟电压分时进行路输入模拟电压分时进行AD转换转换8 位位A/D 转换器（分辨率转换器（分辨率8 位）位）输入模拟电压输入模拟电压05V，对应，对应AD转换值转换值00HFFH每路每路AD转换完成时间约转换完成时间约100微秒微秒工作频率为工作频率为500KHZ，输出与，输出与TTL电平兼容电平兼容单片机应用技术单片机应用技术ADC0809的内部结构的内部结构 单片机应用技术单片机应用技术ADC0809引脚图引脚图 单片机应用技术单片机应用技术地址码与输入通道的对应关系地址码与输入通道的对应关系 单片机应用技术单片机应用技术ADC0809与单片机的中断方式与单片机的中断方式 接口电路接口电路单片机应用技术单片机应用技术 这里将ADC0809 作为一个外部扩展的并行I/O口,直接由8051的P2.0和WR脉冲进行启动。因而其端口地址为 0FEFFH。用中断方式读取转换结果的数字量,模拟量输入通道选择端ADD A、ADD B、ADD C分别与8051的P0.0、P0.1、P0.2 直接相连,CLK由 8051 的ALE提供。其读取通道 0 转换后的数字量程序段如下:ORG 1000H INADC:SETB IT1 ;INT1设为边沿触发 SETB EA ;开中断INT1 SETB EX1 单片机应用技术单片机应用技术 MOV DPTR,0FEFFH ;端口地址送DPTR MOV A,00H ;选择 0 通道输入 MOVX DPTR,A ;启动输入 ORG 0013HAJMP PINT1 PINT1:MOV DPTR,0FEFFH ;端口地址送DPTR MOVX A,DPTR ;读取IN0 的转换结果 MOV 50H,A ;存入 50H单元 MOV A,00H MOVX DPTR,A ;启动A/D,IN0 通道输入并转换 RETI ;返回 单片机应用技术单片机应用技术2.D/A转换器的基本知识转换器的基本知识（1）分分辨辨率率。是D/A转换器对输入量变化敏感程度的描述,与输入数字量的位数有关。如果数字量的位数为n,则D/A转换器的分辨率为 2-n。（2）建建立立时时间间。描述 D/A转换速度的一个参数,具体是指从输入数字量变化到输出达到终值误差1/2LSB（最低有效位）时所需的时间。通常以建立时间来表明转换速度。（3）接接口口形形式式。D/A转换器有两类:一类不带锁存器,另一类则带锁存器。2.1 D/A转换器的性能指标转换器的性能指标 单片机应用技术单片机应用技术型电阻网络型电阻网络D/A转换器的基本原理转换器的基本原理单片机应用技术单片机应用技术DAC0832内部结构框图内部结构框图 单片机应用技术单片机应用技术DAC0832外部引脚分布图外部引脚分布图 单片机应用技术单片机应用技术单极性输出电压电路单极性输出电压电路Rfb=RIout1Iout2例如：例如：单片机应用技术单片机应用技术双极性输出电压电路双极性输出电压电路Rfb=RIout1Iout2单片机应用技术单片机应用技术2.2 DAC0832与与MCS-51 的接口及应用的接口及应用 1)单缓冲方式单缓冲方式 DAC0832单缓冲方式接口电路单缓冲方式接口电路 单片机应用技术单片机应用技术执行下面的几条指令就能完成一次D/A转换:MOV DPTR,7FFFH;指向DAC0832 MOV A,DATA;数字量装入A MOVX DPTR,A;完成一次D/A输入与转换 单片机应用技术单片机应用技术2)双缓冲方式双缓冲方式 DAC0832双缓冲方式接口电路双缓冲方式接口电路 单片机应用技术单片机应用技术MOV DPTR,0DFFFH ;指向DAC0832(1)MOV A,data1 ;data1送入DAC0832(1)中锁存MOVX DPTR,A ;MOV DPTR,0BFFFH ;指向DAC0832(2)MOV A,data2 ;data2送入DAC0832(2)中锁存MOVX DPTR,AMOV DPTR,7FFFH ;给0832(1)和(2)提供WR信号MOVX DPTR,A ;同时完成D/A转换输出 单片机应用技术单片机应用技术DAC0832的简单应用实例的简单应用实例 要求：编程实现从Vout端输出一个幅值为5V，频率 f=1KHZ的反向锯齿波电压 单片机应用技术单片机应用技术START:MOV A,00H ;MOV DPTR,8000H ;0832 的地址送DPTRLOOP:MOVX DPTR,A ;送数据至 0832 CALL DELAY ;1 ms延时 INC A ;SJMP L00PDELAY:MOV R2,250 HERE:DJNZ R2,HERE单片机应用技术单片机应用技术3.智能温度测控装置的基本知识智能温度测控装置的基本知识传感器信号放大A/D电炉功率放大单片机基本系统键盘显示微型打印机单片机应用技术单片机应用技术4.温度检测子项目温度检测子项目输入通道的设计包括以下几个内容输入通道的设计包括以下几个内容:A 传感器选择传感器选择 B 信号转化与放大电路信号转化与放大电路 C A/D转化器转化器温度检测子项目温度检测子项目:即单片机应用系统的输入通道即单片机应用系统的输入通道单片机应用技术单片机应用技术A 传感器选择传感器选择采用采用AD590：美国美国analog devices公司生产的二端式公司生产的二端式集成温度集成温度-电流传感器电流传感器.它的测温范围为它的测温范围为-50+150C,满刻度误差范围为满刻度误差范围为0.3 C,完完全适用于本例对水温测量的要求全适用于本例对水温测量的要求.单片机应用技术单片机应用技术B 信号转化与放大电路信号转化与放大电路系统前向通道图中三端稳压器AD581提供10v标准电压,它与运算放大器OP-07和电阻r1,vr1,r2,vr2组成信号转换与放大电路,将35 95 C温度转换成05v的电压信号.单片机应用技术单片机应用技术C A/D转换器转换器由于前向通道总误差为0.83%,系统对信号采集的速度要求不高,故可以采用价格低廉的8位逐次逼近型A/D转化器ADC0804.单片机应用技术单片机应用技术输入通道硬件电路图输入通道硬件电路图单片机应用技术单片机应用技术1.1.放大器电阻的计算放大器电阻的计算:按照测量范围要求按照测量范围要求,信号转化与放大电路信号转化与放大电路应将应将3595 C温度转换成温度转换成05v的电压信的电压信号号,查手册计算得到查手册计算得到 R1=30k,VR1=5k;R2=81k,VR2=5k.输入通道硬件电路的设计与制作输入通道硬件电路的设计与制作单片机应用技术单片机应用技术2.A/D转换器时钟电路参数计算转换器时钟电路参数计算:ADC0804片内有时钟电路片内有时钟电路,其振荡频率可按其振荡频率可按下式估算下式估算:fCLK=1/1.1RC其中其中R=10k,C=150pF.此时此时,A/D转化时间约为转化时间约为103114us.输入通道硬件电路的设计与制作输入通道硬件电路的设计与制作单片机应用技术单片机应用技术3.硬件电路制作硬件电路制作:硬件电路的制作包括印刷电路板制作硬件电路的制作包括印刷电路板制作,焊接焊接和系统连接几个方面和系统连接几个方面.印刷电路板的设计印刷电路板的设计一般在计算机上利用一般在计算机上利用protel,orcad等软件等软件进行设计进行设计,设计完的设计完的pcb文件交由厂家制文件交由厂家制作作,经焊接和系统连接完成经焊接和系统连接完成.输入通道硬件电路的设计与制作输入通道硬件电路的设计与制作单片机应用技术单片机应用技术5.温度控制子项目温度控制子项目温度控制子项目温度控制子项目:即输出通道的设计即输出通道的设计为了实现水温的PID控制，功率放大电路的输出必须连续可调，以调整电炉的加热功率通过改变输入电炉的电压平均值，以改变电炉的输入功率。通过改变输入电炉的电压平均值的方法：本例采用脉宽调制输出控制法这样可以节省DA转换器和可控硅移项触发电路，大大简化了系统硬件单片机应用技术单片机应用技术输出通道硬件电路图输出通道硬件电路图单片机应用技术单片机应用技术双向可控硅选择：由于负载是由于负载是1kW的电炉的电炉,因此因此,为满足应为满足应用要求并适当留有余地用要求并适当留有余地,双向可控硅可选双向可控硅可选用用BTA12-600,该器件可承受的最大反向该器件可承受的最大反向电压为电压为600v,最大工作电流为最大工作电流为12A.结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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