基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計講解

1、 微型計算機控制 技術(shù)大作業(yè) 設計題目： 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計 系：計算機科學與信息工程學院 學生姓名： 學 號： 丁宏盟 201103010029 專業(yè)班級： 計算機科學與技術(shù) （嵌入式方向 ）11-1 指導教師： 趙凱 2014.06.07 目錄 1、概述 1 2、設計要求 1 3、課程設計目的： 2 4、性能指標： 2 5、原理框圖 2 6.1 熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理 . 3 6.2 熱敏電阻仿真電路圖： 4 6.3 熱敏電阻程序代碼： 4 7、 實驗總結(jié)及心得體會 10 6、參考文獻 11 基于熱敏電阻的數(shù)字溫度計 1、概述 隨著以知識經(jīng)濟為特征的信息化時代的到來人們對儀器儀表的認識

2、更加深 入，溫度作為一個重要的物理量， 是工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍， 最重要的工藝參數(shù) 之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展， 對溫度的測量的要求也越來越高， 而且測量的范圍 也越來越廣， 對溫度的檢測技術(shù)的要求也越來越高， 因此， 溫度測量及其測量技 術(shù)的研究也是一個很重要的課題。 目前溫度計按測使用的溫度計種類繁多， 應用 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 2，利用熱電效應技術(shù)制成的溫度檢測元件 3，利用熱阻效應技術(shù)制成 的溫度計 4，利用熱輻射原理制成的高溫計 5，利用聲學原理進行溫度測量本系 統(tǒng)的溫度測量采用的就是熱阻效應。 溫度測量模塊主要為溫度測量

3、電橋， 當溫度 發(fā)生變化時，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 輸出的微弱電壓信號通過 OP07放大，將放大后的信號輸入 AD轉(zhuǎn)換芯片，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫 度顯示出來。 2、設計要求 使用熱敏電阻類的溫度傳感器件利用其感溫效應，將隨被測溫度變化的 電壓或電流用單片機采集下來，將被測溫度在顯示器上顯示出來： 測量溫度范圍 -50 110。 精度誤差小于 0.5 。 LED數(shù)碼直讀顯示。 本題目使用鉑熱電阻 PT100，其阻值會隨著溫度的變化而改變。 PT 后的 100 即表示它在 0時阻值為 100 歐姆，在

4、100時它的阻值約為 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 PT100輸入穩(wěn)恒電流，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換后測 PT100兩 端電壓，即得到 PT100 的電阻值，進而算出當前的溫度值。 采用 2.55mA 的電流源對 PT100 進行供電， 然后用運算放大器 LM324搭建 的同相放大電路將其電壓信號放大 10 倍后輸入到 AD0804中。利用電阻變化 率 0.385 / 的特性，計算出當前溫度值。 3、課程設計目的： 1 通過課程設計實踐，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)綜合運用專業(yè)課程和其 他選修課程的理論與生產(chǎn)實

5、際知識來分析和解決電子設計問題的能力。 2 學習電子設計的一般方法、步驟，掌握電子設計的一般規(guī)律。 3 進行電子設計基本技能的訓練， 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。 4 學習掌握單片機設計原理和設計思路。 4、性能指標： 設計溫度測量電路，量程為 0-100攝氏度，精度為 0.5 攝氏度，實現(xiàn)溫度的數(shù) 字顯示。 5、原理框圖 傳感器 信號放大電路 A/D轉(zhuǎn)換電路 單片機系統(tǒng) 數(shù)碼管顯示 測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 我們通過熱敏電阻實現(xiàn)溫度的測量功能。 信號放大部分為使信號不失真，就得保證電路的對稱性，所以我們采

6、用單端 輸入雙端輸出的差動放大電路進行信號的變換， 同時用高精度， 低漂移的運放來 代替晶體三極管。 A/D 轉(zhuǎn)換部分 CPU805通1 過 P0口P0.0-P0.2 向 A/D發(fā)送模擬的地址編碼信息， 并通過地址線 P2.0 和寫控制線 控制地址編碼信號的鎖存。 選通相應的模擬輸入 通道，然后啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。當轉(zhuǎn)換結(jié)束后， A/D經(jīng)過 EOC發(fā)出標志信號，經(jīng)反相 后送入 8051的 向8051發(fā)出中斷請求，當 8051響應請求后，通過 P2.0的讀控制端 使 A/D 的 OE端變?yōu)楦唠娖剑瑥亩刂妻D(zhuǎn)換器的三態(tài)數(shù)據(jù)輸出，鎖存器通過 P0口 P0.0-P0.7 向 8051輸出。 數(shù)碼顯示部

7、分用 74LS164驅(qū)動顯示， 另外我們用一個 PNP型的三極管來控制 數(shù)碼管的電源，是因為 164沒有數(shù)據(jù)鎖存端，數(shù)據(jù)在傳送過程中，對輸出端來說 是透明的，這樣，數(shù)據(jù)在傳送過程中，數(shù)碼管上有閃動現(xiàn)象，驅(qū)動的位數(shù)越多， 閃動現(xiàn)象越明顯。 為了消除這種現(xiàn)象， 在數(shù)據(jù)傳送過程中， 關閉三極管使數(shù)碼管 沒電不顯示，數(shù)據(jù)傳送完后立刻使三極管導通，這樣就實現(xiàn)鎖存功能。 6、電路實現(xiàn) 6.1 熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理 熱敏電阻是近年來發(fā)展起來的一種新型半導體感溫元件， 由于它具有靈敏度 高，體積小，重量輕，熱慣性小，壽命長，以及價格便宜等優(yōu)點，因此應用非常 廣泛。熱敏電阻具有負的溫度特性，當溫度升高時，電阻值

8、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， 因此在使用時要進行線性 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，測量電 阻兩端就得到一個電壓，然后即可通過下列公式求得溫度值： 其中的參數(shù)如下： T:被測溫度 T0:與熱敏電阻特性有關的溫度參數(shù) K:與熱敏電阻特性有關的系數(shù) : 熱敏電阻兩端的電壓 根據(jù)這一公式，如果能測得熱敏電阻兩端的電壓并知道參數(shù) T0和 K，則可以 計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，即 : 被測溫度，這樣就把電阻隨溫度的變化關系轉(zhuǎn) 化為電壓隨溫度變化的關系。 數(shù)字式熱敏電阻溫度計設計工作的主要內(nèi)容就是把 熱敏

9、電阻兩端電壓值經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量， 通過軟件方法計算得到溫度值， 然后 進行顯示處理。 6.2 熱敏電阻仿真電路圖： 6.3 熱敏電阻程序代碼： #include #include #define uchar unsigned char sbit STAR=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=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,

10、0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; uchar code table2=0 xbf,0 x86,0 xdb,0 xcf,0 xe6,0 xed,0 xfd,0 x87,0 xff,0 xdf; void TimeInitial() TMOD=0 x10; TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; EA=1; ET1=1; TR1=1; void Delay(uchar i) unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j125;j+) ; void t1(void) interrupt 3 usin

11、g 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=0 x00; P0=table2dispbuf2; P20=1; P21=0; P22=1; P23=1; Delay(10); P0=0 x00; P0=table1dispbuf1; P20=1; P21=1; P22=0; P23=1; Delay(10); P0=0 x00; P0=table1dispbuf0; P2

12、0=1; P21=1; P22=1; P23=0; Delay(10); P0=0 x00; void main()/ 主函數(shù) uchar getdata,temp; uchar count=0; uchar i=0; TimeInitial(); while(1) STAR=0;/ 關閉轉(zhuǎn)換 OE=0;/ 關閉輸出 STAR=1;/ 開啟轉(zhuǎn)換 STAR=0;/ 關閉轉(zhuǎn)換 while(EOC=0) OE=1;/ 開啟數(shù)據(jù)輸出允許 Delay(10); getdata=P1; OE=0; temp=getdata*1.0/255*500; dispbuf0=temp%10; dispbuf1=t

13、emp/10%10; dispbuf2=temp/100%10; Display(); 7、實驗總結(jié)及心得體會 在這次課程設計中，感受很多，收獲很很多，主要在一下幾個方面： (1) 由于時間緊迫，因此指導老師布置課題后，我就開始制定整個課程設計 的時間安排表。 在計劃表中， 我確定了整個課程設計的步驟和時間安排， 這也使 我在接下來的設計過程中更有效率，忙而不亂。 (2) 在設計過程中，需要用到 keil 和 protues 這兩款軟件進行調(diào)試和仿真， 通過這次課程設計， 我從不了解這兩款軟件到對他們的基本功能有了掌握， 這對 我以后對這兩種軟件的使用有很大幫助。 (3) 課程設計過程中，程序

14、的調(diào)試和仿真并不是很順利，但是經(jīng)過多次調(diào)試 和修改后，程序滿足了設計要求， 后來經(jīng)過不斷的改進， 程序終于更加簡潔明了。 這個過程也讓我明白， 軟件設計過程并不是一次就能成功的， 需要不斷調(diào)試、 改 進，使程序有條理，簡潔易讀。 (4) 當遇到自己不懂的問題時，我會查閱相關的資料。在現(xiàn)在信息高速發(fā)展 的時代，各種信息資料充斥，我們不能全盤接受，需要我們仔細甄別和篩選，找 到對自己有用的信息， 而不是盲目接受。 這個過程中也鍛煉了我對信息的辨別和 搜索能力，對我以后的自學至關重要。 (5) 在設計過程中，遇到了自己無法解決的問題，我就向指導老師請教或者 和同學們互相討論， 在這個過程中不僅使問題

15、得到解決， 有時還會產(chǎn)生一些新的 想法和靈感，更重要的是，在討論的過程中，我學會了團隊協(xié)作，知道了團隊精 神的重要性，這對我以后的工作有著重要的意義。 (6) 雖然這是個看似簡單的課程設計，但是它包含了在設計過程中的完整步 驟，我們也要對它重視，以嚴謹?shù)膽B(tài)度來對待，熟悉產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)過程。當 進行多次嘗試仍然沒有得到預期的效果時，不能失去信心，更不能輕易放棄。 10 總而言之，這次課程設計將理論知識和實際應用聯(lián)系在一起， 使我們不僅鞏 固了課堂上學的理論知識， 而且熟悉了產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)過程， 更重要的是， 它 使我們各方面都得到了鍛煉，對我們以后的生活和學習都有極其重要的作用。 6、參考文

16、獻 1 單片機原理及應用（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 原 理 及 應 用 技 術(shù) . 中 國 礦 業(yè) 大 學 出 版 社,2003.21-45,98-118,185-198 3 劉和平. 單片機編程與入門 . 重慶大學出版社 ,2002.68-99,111-122 4 陳 明 熒 . 89C51 單 片 機 課 程 設 計 實 訓 教 材 . 清 華 大 學 出 版 社,2003.38-67,102-118 1、 #include #include #define uchar unsigned char 11 sbit STAR=P24; s

17、bit 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=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; uchar code table2=0 xbf,0 x86,0 xdb,0 xcf,0 xe6,0 xed,0 xfd,0 x87,0 xff,0 xdf; void TimeInitial() TMOD=0 x

18、10; TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; EA=1; ET1=1; TR1=1; void Delay(uchar i) unsigned int j; for(;i0;i-) for(j=0;j125;j+) ; void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; CLOCK=CLOCK; void Display()/ P0=table1dispbuf1; 12 P20=0; P21=1; P22=1; P23=1; Delay(10); P0=0 x00; P0=table2dispbuf2; P20=1; P21=0; P22=1; P23=1; Delay(10); P0=0 x00; P0=table1dispbuf1; P20=1; P21=1; P22=0; P23=1; Delay(10); P0=0 x00; P0=table1dispbuf0; P20=1; P21=1; P22=1; P23=0; Delay(10); P0=0 x00; void