基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計(jì)

1、 微型計(jì)算機(jī)控制 技術(shù)大作業(yè) 設(shè)計(jì)題目： 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計(jì) 院 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 丁宏盟 學(xué) 號(hào)： 201103010029 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)(嵌入式方向)11-1 指導(dǎo)教師： 趙凱 2014.06.07 目錄1、 概述22、 設(shè)計(jì)要求33、課程設(shè)計(jì)目的：34、性能指標(biāo)：45、原理框圖46.1熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理56.2 熱敏電阻仿真電路圖：66.3 熱敏電阻程序代碼：67、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得體會(huì)126、參考文獻(xiàn)12 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計(jì)1、 概述 隨著以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為特征的信息化時(shí)代的到來(lái)人們對(duì)儀器儀表的認(rèn)識(shí)更加深入，溫度作為一個(gè)重要的物理量，是工業(yè)

2、生產(chǎn)過(guò)程中最普遍，最重要的工藝參數(shù)之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)溫度的測(cè)量的要求也越來(lái)越高，而且測(cè)量的范圍也越來(lái)越廣，對(duì)溫度的檢測(cè)技術(shù)的要求也越來(lái)越高，因此，溫度測(cè)量及其測(cè)量技術(shù)的研究也是一個(gè)很重要的課題。目前溫度計(jì)按測(cè)使用的溫度計(jì)種類(lèi)繁多，應(yīng)用范圍也比較廣泛，大致可以包括以下幾種方法：1，利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì)2，利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測(cè)元件3，利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì)4，利用熱輻射原理制成的高溫計(jì)5，利用聲學(xué)原理進(jìn)行溫度測(cè)量本系統(tǒng)的溫度測(cè)量采用的就是熱阻效應(yīng)。溫度測(cè)量模塊主要為溫度測(cè)量電橋，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，電橋失去平衡，從而在電橋輸出端有電壓輸出，但該電壓很小。將輸出的

3、微弱電壓信號(hào)通過(guò)OP07放大，將放大后的信號(hào)輸入AD轉(zhuǎn)換芯片，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。2、 設(shè)計(jì)要求使用熱敏電阻類(lèi)的溫度傳感器件利用其感溫效應(yīng)，將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流用單片機(jī)采集下來(lái)，將被測(cè)溫度在顯示器上顯示出來(lái)：l 測(cè)量溫度范圍50110。l 精度誤差小于0.5。l LED數(shù)碼直讀顯示。本題目使用鉑熱電阻PT100，其阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0時(shí)阻值為100歐姆，在100時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。廠家提供有PT100在各溫度下電阻值值的分度表，在此可以近似取電阻變化率為 0.385/。向PT

4、100輸入穩(wěn)恒電流，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后測(cè)PT100兩端電壓，即得到PT100的電阻值，進(jìn)而算出當(dāng)前的溫度值。采用2.55mA的電流源對(duì)PT100進(jìn)行供電，然后用運(yùn)算放大器LM324搭建的同相放大電路將其電壓信號(hào)放大10倍后輸入到AD0804中。利用電阻變化率0.385/的特性，計(jì)算出當(dāng)前溫度值。3、課程設(shè)計(jì)目的：1 通過(guò)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)課程和其他選修課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)來(lái)分析和解決電子設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。2 學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，掌握電子設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。3 進(jìn)行電子設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)查閱資料的技能、掌握Protel 2004的工作流程和調(diào)試方法。

5、4 學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)思路。4、性能指標(biāo)：設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路，量程為0-100攝氏度，精度為0.5攝氏度，實(shí)現(xiàn)溫度的數(shù)字顯示。5、原理框圖傳感器信號(hào)放大電路A/D轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)系統(tǒng)數(shù)碼管顯示測(cè)量部分可以采用熱敏電阻，熱電偶及溫度傳感器。由于精度要求不高，故我們通過(guò)熱敏電阻實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量功能。信號(hào)放大部分為使信號(hào)不失真，就得保證電路的對(duì)稱(chēng)性，所以我們采用單端輸入雙端輸出的差動(dòng)放大電路進(jìn)行信號(hào)的變換，同時(shí)用高精度，低漂移的運(yùn)放來(lái)代替晶體三極管。 A/D轉(zhuǎn)換部分CPU8051通過(guò)P0口P0.0-P0.2向A/D發(fā)送模擬的地址編碼信息，并通過(guò)地址線P2.0和寫(xiě)控制線 控制地址編碼信號(hào)的鎖存。選

6、通相應(yīng)的模擬輸入通道，然后啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，A/D經(jīng)過(guò)EOC發(fā)出標(biāo)志信號(hào)，經(jīng)反相后送入8051的 向8051發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)8051響應(yīng)請(qǐng)求后，通過(guò)P2.0的讀控制端 使A/D的OE端變?yōu)楦唠娖?，從而控制轉(zhuǎn)換器的三態(tài)數(shù)據(jù)輸出，鎖存器通過(guò)P0口P0.0-P0.7向8051輸出。 數(shù)碼顯示部分用74LS164驅(qū)動(dòng)顯示，另外我們用一個(gè)PNP型的三極管來(lái)控制數(shù)碼管的電源，是因?yàn)?64沒(méi)有數(shù)據(jù)鎖存端，數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中，對(duì)輸出端來(lái)說(shuō)是透明的，這樣，數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中，數(shù)碼管上有閃動(dòng)現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)的位數(shù)越多，閃動(dòng)現(xiàn)象越明顯。為了消除這種現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，關(guān)閉三極管使數(shù)碼管沒(méi)電不顯示，數(shù)據(jù)傳送完后

7、立刻使三極管導(dǎo)通，這樣就實(shí)現(xiàn)鎖存功能。6、電路實(shí)現(xiàn)6.1熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理熱敏電阻是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型半導(dǎo)體感溫元件，由于它具有靈敏度高，體積小，重量輕，熱慣性小，壽命長(zhǎng)，以及價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用非常廣泛。熱敏電阻具有負(fù)的溫度特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻值減小。熱敏電阻的阻值溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性度較大，因此在使用時(shí)要進(jìn)行線性化處理。熱敏電阻的溫度特性曲線熱敏電阻的使用是為了感知溫度，為此給熱敏電阻通以恒定的電流，測(cè)量電阻兩端就得到一個(gè)電壓，然后即可通過(guò)下列公式求得溫度值：其中的參數(shù)如下：T:被測(cè)溫度T0:與熱敏電阻特性有關(guān)的溫度參數(shù)K:與熱敏電阻特性有關(guān)的系數(shù):熱敏電阻兩

8、端的電壓根據(jù)這一公式，如果能測(cè)得熱敏電阻兩端的電壓并知道參數(shù)T0和K，則可以計(jì)算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，即:被測(cè)溫度，這樣就把電阻隨溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度變化的關(guān)系。數(shù)字式熱敏電阻溫度計(jì)設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容就是把熱敏電阻兩端電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)軟件方法計(jì)算得到溫度值，然后進(jìn)行顯示處理。6.2 熱敏電阻仿真電路圖：6.3 熱敏電阻程序代碼：#include<reg52.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char sbit STAR=P24; sbit EOC=P26; sbit CLOCK=P25;sbit

9、OE =P27;sbit P20=P20;sbit P21=P21;sbit P22=P22;sbit P23=P23;uchar dispbuf6;uchar code table1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar code table2=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xdf;void TimeInitial() TMOD=0x10; TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; EA=1; ET1=1; TR1=

10、1; void Delay(uchar i) unsigned int j; for(;i>0;i-) for(j=0;j<125;j+) ; void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; CLOCK=CLOCK; void Display()/ P0=table1dispbuf1; P20=0; P21=1; P22=1; P23=1; Delay(10); P0=0x00; P0=table2dispbuf2; P20=1; P21=0; P22=1; P23=1; Del

11、ay(10); P0=0x00; P0=table1dispbuf1; P20=1; P21=1; P22=0; P23=1; Delay(10); P0=0x00; P0=table1dispbuf0; P20=1; P21=1; P22=1; P23=0; Delay(10); P0=0x00;void main()/主函數(shù)uchar getdata,temp;uchar count=0;uchar i=0; TimeInitial(); while(1) STAR=0;/關(guān)閉轉(zhuǎn)換 OE=0;/關(guān)閉輸出 STAR=1;/開(kāi)啟轉(zhuǎn)換 STAR=0;/關(guān)閉轉(zhuǎn)換 while(EOC=0) OE=1

12、;/開(kāi)啟數(shù)據(jù)輸出允許 Delay(10); getdata=P1; OE=0; temp=getdata*1.0/255*500; dispbuf0=temp%10; dispbuf1=temp/10%10; dispbuf2=temp/100%10; Display(); 7、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)及心得體會(huì)在這次課程設(shè)計(jì)中，感受很多，收獲很很多，主要在一下幾個(gè)方面：(1)由于時(shí)間緊迫，因此指導(dǎo)老師布置課題后，我就開(kāi)始制定整個(gè)課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排表。在計(jì)劃表中，我確定了整個(gè)課程設(shè)計(jì)的步驟和時(shí)間安排，這也使我在接下來(lái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中更有效率，忙而不亂。(2)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要用到keil和protues這兩款軟

13、件進(jìn)行調(diào)試和仿真，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我從不了解這兩款軟件到對(duì)他們的基本功能有了掌握，這對(duì)我以后對(duì)這兩種軟件的使用有很大幫助。(3)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，程序的調(diào)試和仿真并不是很順利，但是經(jīng)過(guò)多次調(diào)試和修改后，程序滿足了設(shè)計(jì)要求，后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)，程序終于更加簡(jiǎn)潔明了。這個(gè)過(guò)程也讓我明白，軟件設(shè)計(jì)過(guò)程并不是一次就能成功的，需要不斷調(diào)試、改進(jìn)，使程序有條理，簡(jiǎn)潔易讀。(4)當(dāng)遇到自己不懂的問(wèn)題時(shí)，我會(huì)查閱相關(guān)的資料。在現(xiàn)在信息高速發(fā)展的時(shí)代，各種信息資料充斥，我們不能全盤(pán)接受，需要我們仔細(xì)甄別和篩選，找到對(duì)自己有用的信息，而不是盲目接受。這個(gè)過(guò)程中也鍛煉了我對(duì)信息的辨別和搜索能力，對(duì)我以后的自學(xué)至關(guān)重

14、要。 (5)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了自己無(wú)法解決的問(wèn)題，我就向指導(dǎo)老師請(qǐng)教或者和同學(xué)們互相討論，在這個(gè)過(guò)程中不僅使問(wèn)題得到解決，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些新的想法和靈感，更重要的是，在討論的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作，知道了團(tuán)隊(duì)精神的重要性，這對(duì)我以后的工作有著重要的意義。(6)雖然這是個(gè)看似簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，但是它包含了在設(shè)計(jì)過(guò)程中的完整步驟，我們也要對(duì)它重視，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來(lái)對(duì)待，熟悉產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程。當(dāng)進(jìn)行多次嘗試仍然沒(méi)有得到預(yù)期的效果時(shí)，不能失去信心，更不能輕易放棄?？偠灾?，這次課程設(shè)計(jì)將理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系在一起，使我們不僅鞏固了課堂上學(xué)的理論知識(shí)，而且熟悉了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程，更重要的是，它

15、使我們各方面都得到了鍛煉，對(duì)我們以后的生活和學(xué)習(xí)都有極其重要的作用。6、參考文獻(xiàn)1單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二版） 張毅剛 彭喜元 彭宇 高等教育出版社2余發(fā)山.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.21-45,98-118,185-1983劉和平. 單片機(jī)編程與入門(mén).重慶大學(xué)出版社,2002.68-99,111-1224陳明熒. 89C51單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材.清華大學(xué)出版社,2003.38-67,102-118 1、#include<reg52.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char sbit STAR=

16、P24; sbit EOC=P26; sbit CLOCK=P25;sbit OE =P27;sbit P20=P20;sbit P21=P21;sbit P22=P22;sbit P23=P23;uchar dispbuf6;uchar code table1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar code table2=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xdf;void TimeInitial() TMOD=0x10; TH1=(65536-200)/256;

17、 TL1=(65536-200)%256; EA=1; ET1=1; TR1=1; void Delay(uchar i) unsigned int j; for(;i>0;i-) for(j=0;j<125;j+) ; void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; CLOCK=CLOCK; void Display()/ P0=table1dispbuf1; P20=0; P21=1; P22=1; P23=1; Delay(10); P0=0x00; P0=table2dispbuf2; P20=1; P21=0; P22=1; P23=1; Delay(10); P0=0x00; P0=table1dispbuf1; P20=1; P21=1; P22=0; P23=1; Delay(10); P0=0x00; P0=table1dispbuf0; P20=1; P21=1; P22=1; P23=0; Delay(10); P0=0x00;void main()/