温度测量系统1.docVIP

单片机温度测量系统设计 一、设计方案 (1设计步骤:本课题本系统采用PT100热电阻温度传感器和单片机组成可靠性高、功耗低的温度检测系统。以AT89C51单片机系统为核心，对单点的温度进行实时检测。采用模拟温度传感器PT100对温度进行检测；采用串型模数转换器ADC0809进行A/D转换把温度信号调解转换为电压信号与AT89C51单片机接口设置LED八段数码管实时显示温度值。本设计分硬件设计系统和硬件设计系统。本设计以PT100为温度传感器获取温度信号，经放大器LM741放大后送ADC0809转换成数字信号，再由AT89C51单片机处理和运算，通过LED显示所测的温度本设计包括温度传感器、A/D转换模块、数据传输模块、温度显示模块四个部分。 (2 设计内容要求：利用MCS-51系列单片机为核心，设计一套温度测量系统，要求通过三位LED显示器对所测温度进行显示。 (3 设计指标：输入温度幅度：0°~100℃；测温误差：+-1℃。 二、硬件设计 1 温度信号的获取与放大 本系统以PT100为温度传感器获取温度信号，以放大器LM741为信号放大器件。 元件介绍 PT100温度传感器为正温度系数热电阻传感器，主要技术参数如下： ① 测量范围：-200℃～+850℃； ② 允许偏差值℃： A级 ， B级 ； ③ 响应时间＜30s； ④ 最小置入深度：热电阻的最小置入深度≥200mm； ⑤ 允通电流≤5mA。 另外，PT100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。 鉑热电阻的线性较好，在0～100摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。鉑热电阻阻值与温度关系为： ① -200℃＜t＜0℃时，； ② 0℃≤t≤850℃时，； 式中，A=0B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见PT100在常温0～100摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：，当温度变化1℃，PT100阻值近似变化0.39。 2 放大电路设计 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。通常将其放在电桥的桥臂上，温度变化时，热电阻两端的电压信号被送到仪器放大器LM741的输入端，经过仪器放大器放大后的电压输出送给A/D转换芯片，从而把热电阻的阻值转换成数字量。电路原理图如图2-1所示。 图2-1信号采集与放大电路 对信号放大，我们使用了低价格、高精度的仪器放大器LM741，它运用方便，可以通过外接电阻方便的进行各种增益（1-1000）的调整。其增益计算公式为： (2-1) 温度值计算过程： 由于A/D检测到的模拟电压值 (2-2) 计算可到的值，然后利用如下公式求出温度值： (2-3) 其中，。 3模数转换单元 1位串行A/D转换器ADC0809 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 模数转换单元电路的设计 电路原理图如图2-2。 图2-2 A/D转换电路原理图 4 键盘电路的设计 本设计采用1*3独立按键。其原理图如图2-3。 图2-3键盘电路原理图 5 LED显示电路的设计 在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED数码管是一种较好的选择。LED数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。 本设计为静态显示，电路如图2-4所示。显示器由4个LED数码管组成。输入有12个信号，它们是段选信号P1.0～P1.7和位选信号INT1、INT0、T1、T0。若想使LED发光则必须保证有足够大的电流流过LED的各段。流过LED的电流大时，LED发光亮度高；流过LED的电流小时，LED发光亮度就低，为了使LED 能够长期可靠地工作应使流过LED的电流为其额定电流。为LED显示器提供电流的电路称为LED的驱动电路。由于显示部分选择了静态显示，因此驱动电路也选择静态驱动。 图2-4 LED数码管显示原理图 三、 软件设计 本设计中采用的处理器是AT89C51单片机，，全部程序均采用ASM51汇编语言编写： 1 程序流程 程序主要由主程序和子程序两部分构成。 主程序主要实现系统的初始化，键值处理，A/D转换，显示数据。 系统的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆栈、中断寄存器等），通信的初始化（串口的初始化，ADC0809的初始化，通信缓冲区的初始化），LED显示的初始化，输出端口的初始化，采集、累计数据的初始化。 键值处理包括对系统三个键的判断与处理。 A/D转换包括数据转换（