热敏电阻测温系统设计.docVIP

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 题目： 热敏电阻测温显示系统 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 09级检测一班 学 号： 090103020003 学生姓名： 路研研 指导教师： 孟 宗 教师职称： 副教授 2012 年 5 月29 日 燕山大学课程设计（论文）任务书 院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系 学 号 学生姓名 专业（班级） 设计题目 热敏电阻测温显示系统 设 计 技 术 参 数 设计一个采用热敏电阻为敏感元件的温度测量显示系统，温度显示范围为0-100℃，显示分辨率0.1℃。 设 计 要 求 设计热敏电阻检测电路与单片机的接口电路、4位ED显示电路；编制相应的程序。 工 作 量 设计的内容满足课程设计的教学目的与要求，设计题目的难度和工作量适合学生的知识和能力状况，工作量饱满。 工 作 计 划 查阅资料进行设计准备、设计硬件电路、编制程序编制程序、验证设计、撰写任务书参 考 资 料 单片微型计算机接口技术及其应用 张淑清 国防工业出版社 张淑清 国防工业出版社单片机应用技术汇编 指导教师签字 基层教学单位主任签字 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年 月 日 ↑ 图1—1系统框图 图2.1.1 系统硬件原理图如图1—1 2.2 过程分析 该温度传感器系统硬件原理图如图1—1所示，由热电阻传感器测的外界温度，经过信号放大，然后送给模数转换，将原有的模拟信号转换为可以贝单片机识别和运算的数字信号，然后在通过软件编程通过显示电路显示出来当前所测得的温度。 它的各部分电路说明如下： （1）.测温模块： 该部分电路主要使用测温电桥，当温度变化时，电桥处于不平衡状态，从而输出不平衡电压，为测温的基础。 (2).信号处理部分： 该部分电路包括电压信号的放大和AD转换，实现模数变换，以及硬件滤波。 (3)单片机部分： 本实验采用8051单片机，其工作在最小模式下，主要任务有：控制AD0809进行模数转换、形成必要的时序、进行数据计算以及控制数码管显示。 (4).电源电路部分： 该部分电路负责将输入的9V~12V直流电，分别转换为稳定的9V、5V、-9V直流电，给传感器，放大电路，单片机，AD0809等供电。 (5).显示电路： 显示电路的作用是将测量的温度利用动态数码管实时显示出来。 第三章 硬件电路设计 3.1传感器电路模块 1 测温电桥及信号放大电路 图3.1.1 测温电桥及信号放大电路 上图是一个比较常用的温度测量电路，大致分为电源，电阻电桥，运放，输出部分。电源由R4，R6，C1，U1B组成，R4，R6为分压电路，C1主要滤除VCC中纹波，U1B为LM324运算放大器，工作于电压跟随器方式，其特点是具有高输入阻抗低输出阻抗，为后级电桥提供较稳定的电流。电桥由R1，R2，R3，R13及热敏电阻组成，通过调节R13使电桥平衡，当温度发生变化时，热敏电阻变化，电桥产生电压差。运放电路由R7，R8，R9，R10及U1A组成，调节R14可以调节输出电压幅值。D1主要用于防止输出负电压，保护后级A/D电路。 2.测温电桥 图3.1.2 测温电桥 如上图所示，热敏电阻RT和RA1，RB1，RC1，以及可变电阻R2组成一个测温电桥，在温度为20度时，调节R2使电桥达到平衡。当温度升高时，热敏电阻的阻值变大，电桥失去平衡，电桥输出的不平衡电压，经过滤波后，输入运算放大器，进行放大处理。 电桥的分析 图3.1.3 电桥原理图 (1)电桥输出电压： = （2）电桥平衡条件： 当各桥臂发生微小变化时，电桥失去平衡，其输出为： 一般R很小，即RR，又电桥开始平衡，即 所以 实际使用中，为了简化桥路设计，同时也为了得到电桥的最大灵敏度，往往取桥臂电阻相等。 4.放大电路 最后经过放大部分，如图3.2.3，为压力传感器的微弱电压输出的放大电路。分析它是一个差分放大电路,其放大倍数为,那么放大后的电压值为,因为和温度T有一定的线性关系，A/D转换器的最大输入电压为5v,因此对应A/D输出的电压，与热敏电阻感知的外界温