换、小信号放大及 A/D 转换三部分组成。其中，将温度转化为电量的温度电压转 换由温度传感器 -热敏电阻实现，小信号放大由桥式放大电路实现，
A/D 转换选择
模数转换器 ADC0809，将采集到的温度模拟信号转换为 AT89C51 能够处理的二进 制数字信号。
图 2-2 温度采样单元
该系统的下位机 8255单片机作为控制核心，负责采集现场温度值。温度传感 器将温度转换为电压信号， 经模／数转换器 ADC0809 转换成 8位数字量，并经 8255 的 P1 口进入单片机保存。上位 PC 机通过串行口与下位机联络，向下位机发送控 制命令和接收下位机上传的数据以及进行人机交互。上位机采用
VB 6．0 进行人
机交互界面设计，并利用其 MSComm 控件实现与下位机简单而高效的串行通信。 充分发挥了单片机在实时数据采集和
PC 机对图形处理、显示以及数据库管理上的
优点。使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而是形 成了以网络为核心的分布式多点系统的发展趋势。 1.9 ．2 控制温度
单片机是集成了中央处理部件，存储器、定时器和各种输入输出设备等接口 部件。具有集成度高，功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、价格便宜 等优点，在工业生产中，电流、电压、温度、压力流量和开关量都是常用的被控 参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对 各类加热炉、热处理炉、反应炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进
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行控制方便、简单、灵活。而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够 大大的提高产品的质量和数量。
1.10 模数转换部分
模数转换是将模拟输入信号转换为
N 位二进制数字输出信号的技术。采用数
字信号处理能够方便地实现各种先进的自适应算法，完成模拟电路无法实现的功 能，因此，越来越多的模拟信号处理正在被数字技术所取代。与之相应的是，作 为模拟系统和数字系统之间桥梁的模数转换的应用日趋广泛。为了满足市场的需 求，各芯片制造公司不断推出性能更加先进的新产品、新技术，令人目不暇接。 1.11 模数转换技术
本次设计还涉及到数模转换技术，而模数转换技术包括采样、保持、量化和 编码四个过程。
1．采样就是将一个连续变化的模拟信号 x(n)。根据奈奎斯特采样定理，对于采样信号
x(t)转换成时间上离散的采样信号 x(t) ，如果采样频率 fs 大于或等于
2fmax(fmax 为 x(t)最高频率成分 )，则可以无失真地重建恢复原始信号 x(t)。实际上， 由于模数转换器器件的非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素的影响采样速 率一般取 fs=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄 脉冲。
2．要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持 一段时间，这就是保持过程。
3．量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量 化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化 噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。
4．编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行 的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中 同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。 1.12 积分型模数转换器
积分型模数转换器称双斜率或多斜率数据转换器，是应用最为广泛的转换器 类型。双斜率转换器包括两个主要部分：一部分电路采样并量化输人电压，产生 一个时域间隔或脉冲序列，再由一个计数器将其转换为数字量输出。双斜率转换
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器由 1 个带有输人切换开关的模拟积分器、 1 个比较器和 1 个计数单元构成。 积分 器对输入电压在固定的时间间隔内积分，该时间间隔通常对应于内部计数单元的 最大计数。时间到达后将计数器复位并将积分器输入连接到反极性
(负)参考电压。
在这个反极性信号作用下，积分器被“反向积分”直到输出回到零，并使计数器 终止，积分器复位。
积分型模数转换器的采样速度和带宽都非常低，但它们的精度可以做得很高， 并且抑制高频噪声和固定的低频干扰 (如 50 Hz 或 60 Hz)的能力，使其对于嘈杂的 工业环境以及不要求高转换速率的应用非常有效。 1.13 显示部分
本部分电路主要使用七段数码管和移位寄存器芯片 总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片
74LS164.单片机通过 I2CC
74LS164 寄存，再由移位寄存器
控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。由于单片机的时钟频率 达到 12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位 传输的。从人类视觉的角度看，就仿佛是全部数码管同步显示的一样。
移位寄存器 74LS164的引脚如图 2-6 所示：
图 2-12 移位寄存器 74LS164 引脚图
74LS164 为串行输入、并行输出移位寄存器，其引脚功能如下： A、B —— 串行输入端； Q0～Q7 —— 并行输出端；
MR —— 清除端，低电平有效；
CLK —— 时钟脉冲输入端，上升沿有效。
多片 74LS164串联，能实现多位 LED 静态显示。每扩展一片 164就可增加一
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位显示。 MR 接+5V，不清除。
在本系统中使用的移位寄存器 74LS164 时，是用芯片的贴片封装。贴片封装 直接焊接在数码管电路的背面，这样既能实现强大的功能又合理利用电路的空间， 而且整个显示电路小巧玲珑，在总安装时方便。采用移位寄存器控制数码管显示 出本系统的数据，也是本系统的一个优点。
图 2—13 LED 显示电路
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3 软件设计
1.14 主程序流程图
系统的软件部分由主程序流程图、 中断子程序流程图、 按键流程图和显示流程 图四部分组成。系统的主程序流程图如图
4-1，当有信号输入时，主程序启动，根
据内部设定的条件逐步运行，达到设计目的。
开 始
初 始 化
处理按键、显示设定值
启动 A/D 转换
数值处理
显示实际温度
停 止 比较设定温度值和实际温度值
N
是否大于？
Y 加 热
图 4-1 主程序流程图
1.15 读温度子程序
本文选用 AD590 传感器，读出温度子程序的主要功能包括初始化， 判断 AD590
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基于单片机的温度控制系统设计毕业论文
