本设计研究对象为5V的单芯XLPE电缆，长度100m，铝芯结构，提出了一个较为完整的电缆温度在线监测的系统方案，选用的温度传感器是AD590，能把温度信号通过电流的形式送出，误差小，成本低。本系统包括温度采集，温度监测，温度显示等部分，能实时监测电缆的温度变化，最后通过A/D转换器将信号送至89C51单片机的数码管显示。

2  方案设计

2。1  系统框图

通过查阅相关资料[9][11][14][16]，总体框架图如下图2。1所示：

图2。1  系统总体框架图

2。2  系统模块设计

系统分硬件模块和软件模块。硬件模块有单片机模块， A/D转换模块，数码管显示模块，温度传感器模块。温度传感器模块中利用一个电压跟随器和一个电压放大器将从传感器接收到的温度信号转换成电流信号，单片机模块主要是提供I/O接口给A/D转换器、复位电路和时钟电路，再通过4位数码管显示出转换结果，A/D转换模块中使用ADC0809将模拟信号转换成数字信号，然后传送到单片机中并在显示模块中显示出来，软件模块主要包括A/D转换程序，数码管显示程序。在此只是粗略介绍，在下面的章节中会详细讲述。

3  硬件电路设计

3。1  温度采集电路

本设计选用的是AD590温度传感器，可以测量的温度范围在-55到+150摄氏度内，AD590是美国ANALOG DEVICES公司生产的单片两端感温电流源，采用3脚封装，1引脚接的是电源正端，2引脚接的是电流输出端，3引脚为管壳，一般用来接地。

本系统的研究温度在-20到50摄氏度之间，所以用AD590能很大程度的满足需求，另外，电流输出和温度变化成线性比例关系，方便计算。流过AD590的电流等于传感器所处环境的开氏温度值，而开氏温度=273+摄氏温度，在电路中存在开氏和摄氏的转换，AD590属于热敏器件，外部接的5V电压满足传感器自身的电压范围，所以选择AD590传感器。

AD590温度与电流的线性关系如下表3。1所示：论文网

表3。1  AD590温度与电流关系

摄氏温度（℃） AD590电流（uA） 经过10K电压（V）

温度采集电路由AD590、LM324及稳压管和可变电阻组成，如下图3。1所示：

在下图3。1所示的电路中可以把它当作一个简单的电流源，它的输出电流与绝对温度成一定的线性关系。电压保持在4V至30V的范围内，故可以把这个传感器当成一个高阻抗、恒流调节器来使用，调节系数是1uA/K。

如下图3。1所示，在AD590传感器接收到的温度信号外部接上一个10K的电阻，把从电流源输出的电流信号以电压信号的形式传输出来，从左往右看，第一个LM324是作为电压跟随器使用的，目的是为了测量出电压同时使输出电流不分流出去，相当于一个带内阻的电源外接了一个大阻值的电阻，这样从跟随器输出口输出的电压值几乎等于输入值。

传感器AD590的输出电流I=273+T(uA),再乘以10K的电阻，所以对应的输出电压为2。73+T/100（V），调节第二个放大器的负端口电压是2。73V，前面的电路是稳压管和可变电阻构成的电路，在电路中利用齐纳管将电源稳压，后利用可变电阻对其分压，目的是为了将5V电源降低至电路所需的2。73V，这样，第二个LM324的输出电压即为正端输入和负端输入的电压差乘以放大倍数，放大倍数为10K/1K=10，所以读出的电压为T/10，所以若温度为20℃，则输出电压为2。0V。

图3。1  AD590温度采集电路