基于51系列单片机实现多路温度采集系统设计

时间：2025-04-20

基于ds18b20的单片机设计。

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高校理科研究

六安职业技术学院

李棚

［摘要］本文介绍了基于单片机的多通道温度数据采集器的设计，采用AT89C51单片机作为CPU，设计了能与多种温度传感器配

能够很好的调整、传输传感器合使用的信号调理接口电路，考虑到远距离信号传输和系统的抗干扰能力，采用V/A/V的变送装置，

的输出信号。同时设计了一部分和硬件配套的软件，编写了CPU与A/D连接的数据采集子程序。［关键词］单片机变送器

数据采集一、序言

早期的温度传感器大多为电压输出型，即将测量信号转换为0-5V电压输出，通过模拟数字转换电路转换为数字信号供单片机读取、控制[1]。电压输出型压力传感器抗干扰能力差，有时输出的直流电压上还叠加有交流成分，使控制出现错误，严重时还会损坏设备。

采用XTR105和RCW420实现电压测量、电流传输、电压输出的方式，可以将电压输出型传感器设计为电流输出型传感器可以提高传输信号的抗干扰能力。为了实现多路数据采集的功能，采用51系列单片

恰当安排CPU读取A/D转换器中的数据，机和A/D转换器0809接口，

可实现八路温度实时采集。

二、核心芯片功能1、RCV420原理及功能

RCV420用于将4－20mA输入信号转换成为0－5V输出信号，见图1。它包含一个高级运算放大器、一个片内精密电阻网络和一个精密10V电压基准。其总转换精度为0.1％，共模抑制比CMR达86dB，共模输入范围达±40V。

CPU运行效率降低。定时法的接口电路设计比查询法简单，不必读取EOC的状态。然而在A/D转换期间也是独占CPU，致使CPU运行效率

[4]

降低，另外还必须知道A/D转换器的转换时间。中断法在A/D转换期间CPU可以处理其它的程序，提高CPU的运行效率，相对来说接口电路较为复杂。采用74ls373配合ADC0809同单片机80c51实现八路数据采集。

图1RCV420引脚图图2XTR105引脚图图3ADC0809引脚图

2、XTR105原理及功能

XTR105是具有两个精密电流源的4～20mA电流信号两线变送

在单片集成电路上，它提供了完整的RTD温度传感器、电桥器，见图2。

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激励、仪器放大器和电流输出电路。XTR105可以为一个宽范围的温度或压力测量设置增益，其调整误差很低，可用于许多无需调整的应用场合，它包含零输出电流漂移，步长漂移和非线性。

3、ADC0809原理及功能

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器，见图3。转换时间为100μs。模拟输入电压范围为0V～+5V，不需零点和满刻度校准。低功耗，约15mW8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。

三、基本单元电路设计

XTR105精密电流变送器，可把传感器的电压信号自动地变换成标准电流信号。内含一个高精度的仪表放大器、一个电压/电流变换器和

该电路失调电压低，最大为50μV，二个相同的0.8mA精密恒流源基准。

漂移小，最大为0.4μV/℃，外接元件可适于远程信号传输变换和热电偶、电阻温度计（RTD）、热敏电阻以及应变计电桥等多种工作状态的变送器电路。应用时，在输出端外加一个功率管，使工作时的热源外移，以保证其工作稳定性。为了便于与ADC0809的输入端口连接，采用双绞线

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通过RCV420将4-20mA的电流信号变换成标准的0-5V远距离传输，

电压信号。在校准的时候可以采用下列公式进行校准。

如图4所示，Rz=传感器信号在最小时的阻值，RG=2R(R+R)-4RRRLIN1=R(R-R)

R2-R12(2R1-R2-RZ)

其中，R1=RTD在(Tmin+Tmax)/2温度时的阻值R2=RTD在Tmax温度时的阻值，RLIN=1kΩ(内部)CPU读取A/D转换器数据的方法查询法的接口电路设计简单，但是在A/D转换期间独占CPU，致使

图4V/A/V传感器信号变送器

四、软件编程设计