基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀設(shè)計（LCD） .doc

目錄第一章緒論.11.1課題產(chǎn)生的背景.11.2本課題的內(nèi)容安排.2第二章方案論證.22.1任務(wù)的分析與實現(xiàn).22.2測溫儀的硬件方案設(shè)計.32.3測溫儀的軟件方案設(shè)計.3第三章硬件設(shè)計.53.1傳感器的選擇.53.2放大電路的設(shè)計.53.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計.63.4顯示電路的設(shè)計.73.5鍵盤電路的設(shè)計.83.6報警電路的設(shè)計.9第四章軟件的設(shè)計.94.1概述.94.2監(jiān)控子程序的設(shè)計.104.3數(shù)據(jù)處理子程序的設(shè)計.104.4顯示子程序的設(shè)計.112.3.1數(shù)字顯示子程序.112.3.2漢字顯示子程序.114.5鍵盤掃描子程序的設(shè)計.124.6報警子程序的設(shè)計.134.7報警子程序的設(shè)計.13第五章調(diào)試與分析.145.1調(diào)試系統(tǒng)簡介.145.2調(diào)試故障及原因分析.14結(jié)論.15致謝.15參考文獻.16附錄1硬件原理圖.17附錄2軟件程序清單.18附錄3設(shè)備清單.34課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第1頁基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀設(shè)計（LCD）摘要：本文設(shè)計了一個基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀設(shè)計（LCD），它的主要功能是利用集成溫度傳感器AD590作為傳感元件，集成放大器作為放大電路，A/D轉(zhuǎn)換器作為數(shù)據(jù)采集器件，單片機作為數(shù)據(jù)處理器件，LCD液晶屏作為顯示器件，用于實現(xiàn)集成溫度測試儀的設(shè)計。設(shè)計最終目的為了要實現(xiàn)一個能對重量信息進行實時數(shù)據(jù)采集、處理及顯示，并可用鍵盤設(shè)定閾值且具有超值報警功能的溫度儀。關(guān)鍵字：AD590；數(shù)據(jù)采集；單片機；鍵盤掃描第一章緒論1.1課題產(chǎn)生的背景隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動化水平與范圍也不斷擴大，因而對溫度檢測技術(shù)的要求也愈來愈高，一般可以歸納以下幾方面。(1)擴展檢測范圍現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為200-3000，而今后要求能測量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測更為迫切，如1OK以下的溫度檢測是當前重點研究課題。(2)擴大測溫對象溫度檢測技術(shù)將會由點測溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測量。應用范圍己經(jīng)從土業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。(3)發(fā)展新型產(chǎn)品利用以前的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應于不同場合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時利用新的檢測技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。(4)適應特殊環(huán)境下的測溫對許多場合中的溫度檢測器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移動物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度檢測等。(5)顯示數(shù)字化溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測量誤差小，因而有廣闊的銷售市場。(6)標定自動化課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第2頁應用計算機技術(shù)，快速、準確、自動地標定溫度檢測器。根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展。(1)繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。(2)加強新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)。如近來己開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測器等.(3)向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展。新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機向智能化方向發(fā)展。向機電一體化方向發(fā)展。因此，本課題設(shè)計的方向就是在溫度檢測的智能化、集成化方面進行有效的探索。1.2本課題的內(nèi)容安排根據(jù)設(shè)計題目的要求，基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀，利用AD590溫度傳感器每升高1輸出電流就升高1uA的特性，輸出微弱的電信號，在通過信號調(diào)理電路之后，變成穩(wěn)住A/D轉(zhuǎn)換要求的信號，然后在LCD液晶顯示器將測量的溫度顯示出來。本次設(shè)計的測溫儀具有設(shè)定使用鍵盤在一定范圍內(nèi)設(shè)定閾值，并且超值報警功能，并且設(shè)定界面親切二年且人性化。論文共五部分：第一章簡要介紹課題產(chǎn)生的背景；第二章進行方案論證，包括硬件方案論證和軟件方案論證；第三章介紹硬件的設(shè)計，對應變式單臂電橋傳感器進行測評，以及放大電路和報警電路的介紹；第四章介紹軟件的設(shè)計，對軟件的各個模板進行分析介紹；第五章是程序調(diào)試與結(jié)果分析部分。第二章方案論證2.1任務(wù)的分析與實現(xiàn)本次課程設(shè)計是利用集成溫度傳感器AD590、單片機實驗箱、單片機仿真器等設(shè)計一個能用LCD實時顯示溫度的智能溫度測試儀。顯示為XX。主要內(nèi)容是利用集成溫度傳感器AD590為測溫元件通過信號調(diào)理電路將AD590輸出的微弱電信號放大調(diào)理到0V5V范圍內(nèi)，在通過ADC0809把模擬信課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第3頁號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，利用單片機控制鍵盤進行閾值設(shè)定，并對A/D轉(zhuǎn)換后的信號進行處理蜂鳴器由單片機控制，以實現(xiàn)超值報警功能，并可以用LCD顯示測量的溫度值。設(shè)計最終目的為了要實現(xiàn)一個能對重量信息進行實時數(shù)據(jù)采集、處理及顯示，并可用鍵盤設(shè)定閾值且具有超值報警功能的測溫儀。技術(shù)指標：（1）重量顯示為XXX。（2）測量范圍：0100。2.2測溫儀的硬件方案設(shè)計對于單片機控制的溫度測試儀，在實際使用中需要親切的開始界面，人性化閾值設(shè)定界面，和清晰簡明的測試界面。單片機的程序不僅要分別對A/D轉(zhuǎn)換、LCD顯示、鍵盤、報警等電路控制，還要對A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果與閾值比較，實現(xiàn)超值報警的功能，還有就是要對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進行線性變換，以達到轉(zhuǎn)換成溫度值的目的?；谝陨系姆治觯_地計算出采樣信息中所對應的溫度值，用單片機匯編語言編寫程序，先設(shè)定閾值，再對采樣后數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換，線性變換成溫度值，與閾值比較，實現(xiàn)超值報警的功能。按照以上的要求設(shè)計，不僅要完成以上的各個功能，并且實現(xiàn)了對前面板設(shè)計的美觀大方、操作方便，后面板審計的簡潔、布線合理、功能完善。流程方框圖如圖1.圖1流程方框圖2.3測溫儀的軟件方案設(shè)計對于單片機控制的溫度測試儀，在實際使用中需要親切的開始界面，人性化閾值設(shè)定界面，和清晰簡明的測試界面。單片機的程序不僅要分別對A/D轉(zhuǎn)換、AD590集成溫度傳感器采集信號調(diào)理電路鍵盤掃描輸入閾值LCD液晶顯示電路單片機ADC0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第4頁LCD顯示、鍵盤、報警等電路控制，還要對A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果與閾值比較，實現(xiàn)超值報警的功能，還有就是要對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進行線性變換，以達到轉(zhuǎn)換成溫度值的目的?；谝陨系姆治觯_地計算出采樣信息中所對應的溫度值，用單片機匯編語言編寫程序，先設(shè)定閾值，再對采樣后數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換，線性變換成溫度值，與閾值比較，實現(xiàn)超值報警的功能。按照以上的要求設(shè)計，不僅要完成以上的各個功能，并且實現(xiàn)了對前面板設(shè)計的美觀大方、操作方便，后面板審計的簡潔、布線合理、功能完善。如圖2總程序流程圖。Y是否完成？報警設(shè)定閾值？NY數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)處理大于閾值？開始閾值設(shè)定是否完成？NNY課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第5頁圖2總程序流程圖第三章硬件設(shè)計3.1傳感器的選擇本此次課設(shè)選用的傳感器型號是AD590溫度傳感器。AD590是單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性有：1、流過器件的電流（uA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，即：uA/K式中：流過器件（AD590）的電流，單位為uA；T熱力學溫度，單位為K。2、AD590的測溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流變化1uA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。3.2放大電路的設(shè)計本設(shè)計利用集成溫度傳感器AD590，因為其輸出電流是以絕對溫度零度（-273）為基準，每增加1，它會增加1A輸出電流，因此在室溫25時，其輸出電流Iout=（273+25）=298A。由于一般電源供應教多器件之后，電源是帶雜波的，因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓V1需調(diào)整至2.73V，接下來我們使用差動放大器其輸出Vo為（100K/10K）（V2-V1）=T/10，如果現(xiàn)在為攝氏28，輸出電壓為2.8V，輸出電壓接AD轉(zhuǎn)換器，那么AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關(guān)系。溫度傳感器放大電路圖如圖3課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第6頁圖3溫度傳感器的放大電路3.3數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。ADC0809由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。在此實驗中我們用0到5V變化的滑動變阻器代替溫度傳感器的0到5V電壓。實驗電路圖如圖4所示。模擬的電信號由ADC0809的IN0口進入，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果=Vo255/5課程設(shè)計論文基于集成溫度傳感器AD590的溫度測試儀第7頁圖4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3.4顯示電路的設(shè)計顯本設(shè)計采用的液晶顯示模塊是12864點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、