温度采集与控制系统的设计

1 引言
针对传统测温元件(热电偶、热电阻)组成的温度测量电路复杂，软件调试繁琐等缺点，设计基于MSC-51单片机及ADC0809的温度采集控制系统。该系统利用单片机中空余的I／O接口，以中断的方式实现温度的实时采集与控制，充分利用CPU的资源空间，简化了测量电路以及程序调试的复杂过程，方便了技术人员在实际中的开发和应用。

2 硬件电路设计
2．1 系统组成
图1为系统硬件组成框图。外部传感器将与温度相对应的电信号传至A／D转换器，进行模数转换，完成后将数据传送至单片机，单片机进行数据处理后将数据送至译码器，最后在数码管上显示。当有键盘输入控制温度时，单片机内部比较此时得到的A／D转换数据与控制设定温度，若低于设定温度，外部装置加热，LED单色灯亮；反之，则不加热，LED单色灯熄灭。

2．2 系统模块设计
(1)主控制模块 选用单片机MSC-51的最小系统作为主控制器件，且采用MSC-51单片机的最小主控制模块，由于程序控制简单，器件内部空间足够存储程序，无需外扩存储器，选用P0、P1口作为输出接口，P2口作为输入接口。
(2)温度采集模块温度采集模块由外部传感器、电热器以及ADC0809器件组成。传感器的测量范同是0℃～50℃。在理想情况下，A／D转换器输出的数值D与输入的电压信号V之间有以下关系式成立

式中，Vmax为连接在器件Vref+引脚的“高基准电压值”；Vmin为连接在器件Vref-引脚的“低基准电压值”。Dmax为当输入电压为Vmax时，接口输出的转换数值。Dmin为当输入电压为Vmin时，接口输出的转换数值。
(3)温度显示模块 温度显示模块由8279器件与数码管组成，8279内部的OUTA0～OUTA3、OUTB0～OUTB3与译码器74LS138连接，控制七段数码管的显示。
(4)温度控制模块温度控制模块由键盘、MSC-51器件、电热器、A／D转换器等组成。键盘数值的输入也由8279器件通过行列扫描控制，再通过MSC-51的内部数值比较，电热器控制温度，进而达到保温的目的。
2．3 系统硬件连接
系统选用MSC-51单片机作为主控制器件，进行数据的处理与传输。设计中将74LS273的引脚P0．4与外部电热器的开关相连接，控制加热。同时将LED单色灯与74LS273的引脚P0．4口连接．以显示外部电热器的状态。A／D转换器ADC0809的引脚CS与编号为“8300H”的译码器输出端连接，EOC信号接MSC-51的引脚P1．7，IN1与温度传感器相连接。数码显示控制器件8279的引脚CS与编号为“8700H”的译码器输出端连接。图2为键盘及数码管显示电路，图3为A/D转换电路。