智能数字式温度测量报警系统

温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。 系统硬件构成及原理 系统组成框图如图1所示。系统由4个外接的温度传感器及一个内部温度传感器、多通道温度传感器控制芯片、显示器、键盘电路、报警电路、抗干扰电路、单片机、通信接口及上位机组成。将温度传感器转为电信号后，经过温度控制电路交微处理器处理，最后将温度值显示并存储出来。通过键盘可以控制数据的回放，且可以通过接口与上位机进行通信。系统具有超温报警功能。 (1)多通道智能温度传感器控制芯片。本系统采用AD7417型5通道精密智能温度传感器集成电路，AD7417采用16引脚SOIC或TSSOP封装。AD7417内部包括几个部分： 1)内置温度传感器，它是单片带隙式，可将被测温度转换成电压信号，再经过基于电荷分配DAC的10位逐次逼近式A／D转换器转换成数字量。2)2．5V基准电压源UREF，本系统采用外基准时，MCl403为2．5V外基准电压源。3)多路转换器，它完成对5路信号的5选1工作。4)逐次逼近型A／D转换器 (包括取样电容、电荷平衡比较器、时钟振荡器、控制逻辑和电荷分配式DAC)。在对模拟信号取样时，UIN经过SW2对取样电容C进行充电，C上储存电荷。在对该电荷进行取样时，末位数值为1／2LSB。(1LSB的大小等于UREF／1024=2．5／1024=2．44mV)A／D的转换以CONVST信号上升沿开始，以CONVST的下降沿结束。在自动转换模式下，读、写操作时会自动启动A／D的转换；操作结束后，跟踪／保持电路经过3μs后进入保持模式，并开始下次转换。跟踪／保持时间为400μs。A／D的转换时间由内部提供，不需外部时钟。5)内基准转换开关(Sw1)完成内、外基准的转换。6)数据比较器、数据输出电路、I2C接口、故障排队计数器电路，完成数据传输、处理等。7)内部有7个寄存器：温度数据寄存器、地址指针寄存器、下限温度tHYST寄存器、上限温度tOTI寄存器、ADC寄存器、配置寄存器1和配置寄存器2。 (2)主要电路。AD7417与外接传感器电路连线图如图2所示，外接温度传感器采用LM35。它的灵敏度为10mV／℃，常温测量精度在土0．5℃之内，自身发热对精度影响在0．1℃以下，用运放LM6134产生两倍的增益，使外接传感器的输出电压满足AD7417的模拟通道输入要求。 单片机与其他电路的连线如图3所示，单片机选用AT89C52，AT89C52是一种低功耗、高性能的CMOS型8位微型计算机，它有8K字节Flash，256字节RAM，32线I/O口，3个16位定时／计数器，6向量两极中断，一个双工串行口，具有片内自激振荡器和时钟电路等标准功能。此外，AT89C52设有静态逻辑，用于运行到零频率，并支持软件选择的节电运行方式和空闲方式使CPU停止工作，而允许RAM、定时／计数器、串行口和中断系统继续工作。在掉电方式下，片内振荡器停止工作，由于时钟被冻结，一切功能都停止，只有片内RAM的内容被保存，直到硬件复位才恢复正常工作。显示器为EDM—1601，它是16列x 1行的液晶显示器组件，与CPU接口简单、功耗低、编程方便。键盘部分设计4个键完成测量、传送、回放、通道选择等功能，操作方便。接口用MAXIM公司的MAX232，利用89C52本身的全双工串行接口，连接MAX232，变为标准的RS—232通信协议，直接与上位机的异步通信接口适配器的RS—232口连接，将现场采集的数据传送到上位机。抗干扰电路为X25045芯片，它有看门狗定时器、电压监测、E2PROM三种功能。看门狗电路在系统出现故障，程序“跑飞”时，它会 产生复位信号，使系统复位。电压监测可以保护系统免受低电压状态的影响，当Vcc降到最小Vcc转换点以下时，系统复位，一直到Vcc返回且稳定为止。存储器部分是CMOS型的4096位串行E2PROM，内部按512 x 8排列，可存储512个字节，它可以用于存储温度等一些数据。AD7417的OTI输出用来指示己发生的超过温度极限的事件，它是漏极开路输出。当其配置寄存器2中的D2位设置为0时，OTI端被编程为低电平有效。由555定时器组成多谐振荡器，当AD7417的OTI端输出为低电平时，多谐振荡器处于振荡工作状态，报警电路产生声光报警信号。将OTI端输出配置成比较模式(将配置寄存器中的D1位置0)。在这种模式下，当温度超过TOTI时OTI输出有效，并一直保持到温度降到tHYSY以下为止。