武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
图6温度传感与放大电路
3.3A/D转换模块
本系统采用ADC0809A/D转换器。ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输 出与TTL兼容。ADC0809A/D转换芯片引脚图如下图7所示。
图7ADC0809A/D转换芯片引脚图
3.3.1ADC0809的外部特性
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。 IN0～IN7：8路模拟量输入端。 2-1～2-8：8位数字量输出端。
6
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其
启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一+5V。 GND：地。
3.3.2ADC0809工作方式
（1） 定时传送方式
对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。
（2） 查询方式
A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3） 中断方式
把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。
不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。
7
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
3.3.3ADC0809的转化电路
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。本系统中ADC0809的转化电路如下图8所示。
图8 ADC0809转换电路接线图
3.4温度显示模块
由于任务书要求使用LED显示温度，而且温度在15~25℃范围内连续可控，温度控制精度为 0.5℃。因此，本系统采用了四位共阳极的ＬＥＤ七段数码管。如图７所示为4位7段数码管的原理图。由于所有的段选线并联到同一个 I/O，由这个 I/O 口来控制，因此，若是所有的 4 位 7 段 LED 都选通的话，4 位 7 段 LED 将会显示相同的字符。要使各个位的 7 段 LED 显示不同的字符，就必须采用动态扫描方法来轮流点亮每一位 7 段 LED，即在每一瞬间只选通一位 7 段 LED 进行显示单独的字符。在此段点亮时间内，段选控制 I/O 口输出要显示的相应字符的段选码，而位选控制 I/O 口则输出位选信号，向要显示的位送出选通电平（共阴极则送出低电平，共阳极则送出高电平），使得该位显示相应字符。这样将四位 7 段 LED 轮流去点亮，使得每位分时显示该位应显示的字符。由于人眼的视觉暂留时间为 0.1 秒，当每位显示的间隔未超过 33ms 时，并在
8
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
显示时保持直到下一位显示，则由于人眼的视觉暂留效果眼睛看上去就像是 4 位 7 段 LED 都在点亮。设计时，要注意每位显示的间隔时间，由于一位 7 段 LED 的熄灭时间不能超过 100ms，也就是说点亮其它位所用的时间不能超过 100ms，这样当有 N 位的 7 段 LED 用来显示时，每一位间隔的时间 t 就必须符合下面的式子： t≦100ms/(N-1)
本系统中N＝4，则由式子可以算出 t≦33ms，就是每一位的间隔时间不能超过 33ms。当然时间可以也设得短一些，比如 5ms或1ms 也可以。
如下图10所示为该四位7段ＬＥＤ数码管显示模块的管脚连接图。从左到右，Ａ-G依次接P0.0-P0.6,DP接P0.7管脚。1-4为数码管位选的输入，依次接P2.0-P2.3管脚。
图9 七段ＬＥＤ数码管显示原理图
在进行显示编程时，首先选定需要显示的位数，然后向段选为送数据。即可显示。由于单片机可以直接驱动LED显示管，因此不需外加驱动电路了。
图10七段ＬＥＤ数码管显示模块的管脚连接图
9
武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
4输出通道设计
4.1报警电路设计
如果培养液里的温度过高或者是过低了，超出了其允许的某个温度范围，则系统会自动报警，提醒用户，可以让用户采取更为快速和有效地措施来避免或是减少损失。报警电路图下图11所示。当微机判断当前温度值超出范围时，将P2.6管脚置低电平，利用非门来驱动喇叭报警。
图11喇叭报警电路图
4.2降温控制电路设计
若当前检测得的温度比设定的温度高，则需要对培养液进行降温处理。本系统利用半导体降温片来对培养液进行降温。其优点是是无运动部件，可靠性也比较高，且无污染。实物如下图10。实际使用中也是同电阻丝加热模块一样，采用继电器，在满足制冷条件下继电器接通，接通制冷电源，利用改进的PID算法来计算PWM脉宽得出控制输出。从而达到根据检测到的温度而自动调节继电器导通时间
当然，实际使用时也可以采用电风扇，即再在满足制冷条件下继电器接通，电风扇的电机接通电源而转动制冷。也是利用改进的PID算法来计算PWM脉宽得出控制输出。从而达到根据检测到的温度而自动调节风扇的转速。其电路图如图12所示。
10