(广东电网有限责任公司惠州供电局516211)
摘要：本系统利用STC89C51单片机作为主控电路，完成设计一个频率可调的温度信号发生器。首先，通过数字模拟转换器DAC0832将单片机发送的数字信号转换为模拟信号，通过运算放大电路放大信号。又由低通滤波电路对信号进行滤波平滑处理，最终经示波器显示输出温度信号波形。通过C语言程序控制实现对温度信号频率大小的调制，并通过显示器LCD1602显示温度波形及其频率值。
关键词：单片机；温度传感；设计
单片机是一种数字集成芯片的微型控制器，随着科学技术的发展，尤其是计算机技术、电子电路技术在社会许多领域的应用渗透以及随着大规模以及超大规模集成电子电路的飞速发展与应用，作为微型控制器的单片机的应用与普及正在一点点影响着我们的日常生活，逐渐地走向更广阔的深处，它凭借本身具有的优势特点如：低功耗、强功能、小体积、轻重量、强抗干扰能力、低廉价格、稳定可靠工作、便捷使用等特点，它凭借本身具有的优势特点，广泛地应用在各个领域，尤其是与控制有关的系统，如：在自动化控制、智能化仪表仪器、家用电器、自动检测、无线电通讯、日常电子类消费产品、外部设备控制、多机分布式系统等。
1.4单片机的特点与应用
1.4.1单片机的特点
随着当代科学技术的发展，单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，单片机的集成度越来越高，CPU的位数也越来越高，已能将所有主要部件都集成在一块芯片上，使其应用模式多、范围广，并具有以下特点：
（1）小巧灵活体积小，成本低、功耗低、重量轻、易于产品化。
（2）可靠性好，适应温度范围宽。
（3）测试控制运算功能强，处理速度快，能很好针对性地解决从简单到复杂的各种逻辑控制运算问题，满足工业制造控制要求，并有很强的接口逻辑操作、操作指令系统和位处理能力等多种功能。
（4）抗信号干扰能力强，温度适用范围宽。
（5）接口易扩展，即使单片机内存储器的容量有限，但ROM存储器和I/O接口都易于扩展。
（6）可以很便捷地实现多机以及分布式控制系统。
1.4.2单片机的应用
随着高新科技的快速发展，单片机的应用在各个领域的应用范围是广泛的，具有量大面广的特点，单片机的广泛应用对科学技术改造改进和产品的更新换代起着非常重要作用。其主要作用表现在以下几个方面：
（1）微型控制器单片机在无线电通信的应用：在调制解调器中实现对信号的调制解调，
在程控交换机中实现编程控制。
（2）微型控制器单片机在自动化控制技术的应用：单片机在自动化技术中具有重要作用，在许多技术方面应用都离不开单片机，如：工程数据采集、工程控制技术以及工程测控技术，都需要用到单片机。
（3）微型控制器单片机在智能化仪表仪器的应用：在越来越智能化自动化应用的趋势，单片机在使仪器仪表智能化自动化中起到扮演者重要的角色，发挥越来越重要的作用，因此单片机在这方面的应用十分普及。
（4）微型控制器单片机在日常生活电子产品的应用：单片机具有本身特点及优势，如：体积小、成本低、重量轻、易操作等特点，因此在家电领域和手机、汽车电子设备等这些设备中设计配置单片机，其功能和性能将更加强大，使用更加方便，更受用户的青睐欢迎。
综上所述，随机科学技术的日益发展，单片机加速更新换代，综观微型控制器单片机的发展历程，未来单片机将在国民经济中发挥更加重要的作用，将日益影响改变人们的生活习惯，将向多功能、高性能、高速度、更便捷，更高效方向发展。
2.方案设计与选择
2.1系统方案设计
方案A：模拟电路用于建立温度信号发生器，其特点是电路简单，操作方便，成本低廉。然而，该模块产生的频率调节是不方便的。
方案B：采用锁相环和锁相频率合成器，将电压控制振荡器的输出频率锁定在一定的频率上，该方案的稳定性好、性能良好，但电路比较复杂、调试难度大，难以达到本设计中输出频率的要求，
方案C：采用MAX038芯片，采用专用信号发生器。芯片MAX038是一种低失真的单芯片信号发生器集成电路，内部电路完善。使用该芯片，电路设计简单，但频率精度稳定度难以达到本设计要求。
方案D：采用STC89C51单片机和DAC0832数字模拟转换器生成温度波形，并采用低通滤波器，产生的波形是纯的。它的特点是频率容易调节，频率能达到设计的要求。可以方便地实现对温度信号波形与频率的调制。
2.2电路模块设计
本系统采用STC89C51单片机为核心的设计电路，采用软硬件相结合的方式。该系统主要由STC89C51单片机电路、DAC0832数字模式转换电路、LM324操作放大电路、低通滤波电路、LCD1602液晶显示电路组成。单片机的主控制电路是系统工作的核心。它主要负责控制各个部分协调工作，数字信号经DAC0832数模转换电路转换为模拟信号，模拟信号在经LM324运算放大电路放大电压幅值，在经低通滤波电路对信号进行滤波平滑作用，最后由LCD1602液晶显示器显示温度信号的波形及频率大小。
2.3系统软件设计
该软件系统采用模块化编程方法，分为关键程序设计、液晶屏显示程序设计和其他部分。主程序通过分析击键扫描来调用不同的子程序。
ALE/PROG,ALE是允许信号的地址锁定，当MCU执行正常操作时，pin将持续输出正脉冲信号。
PSEN是允许输出控制结束的程序存储器。当微控制器访问外部程序存储器时，pin的负脉冲输出是外部程序存储器的选定通信数。如果你想要单片机系统，中央处理器，CPU可以读取适当的外部ROM程序存储指令码，可以用示波器去检查是否有脉冲输出PSEN端，如果有单片机系统可以正常工作。
EA/VPP是内部和外部ROM程序内存的选择控制端。当EA结束是高功率时，MCU将访问内部ROM程序内存并在其低功耗时访问外部ROM程序内存。VPP是引脚的第二个功能。在EPROM模型的单片机芯片中，EPROM被编程来应用更高编程电压的输入端(例如+21V+12V)。对于89C51,VPP编程电压为+12V或+5V。
STC89C51单片机主要用于设计，具有以下优点:
(1)使用方便、易于控制的操作和完善的外部扩展总线，通过这些总线构建扩展的外围设备和外围接口是很方便的。
(2)价格低，功能齐全，芯片可以触电，可以反复使用。如果程序的内容被改变，芯片可以被删除并再次被烧毁。
结论
本系统采用STC89C51单片机芯片作为核心部件，采用LCD1602液晶显示器实现显示温度信号波形及其频率，用DAC0832作为数模转换模块的控制芯片，用LM324作为运算放大与低通滤波模块的控制芯片。整个系统实现了基于单片机的温度信号频率的可调。
在硬件电路设计中选用了较为实用廉价且功能强大的STC89C51单片机作为系统的核心主控芯片，其优势在于它是一种高性能、低功耗的8位微处理器，先进的RISC结构，同时MCS-51系列单片机能有效的节省外围电路，使电路搭建和程序设计能更加顺利简洁的实现。
为了实现系统的设计要求，通过翻阅大量的资料，顺利确定了设计方案，并能使整个系统能正常稳定的工作起来，基本实现此系统的预期功能，尽量做到了硬件电路简单稳定，减小电磁干扰和其它环境干扰，充分发挥了软件编程的优点，减小了因为器件精度不够引起的误差。
参考文献:
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