單片機課程設(shè)計熱敏電阻溫度計

1、單片機原理及應用課程設(shè)計報告書課題名稱熱敏電阻溫度計名姓號學專業(yè)指導教師機電與控制工程學院年月日任務書課程題目熱敏電阻溫度計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。設(shè)計目的1通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)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)實際知識來分析和解決電子設(shè)計問題的能力。2 學習電子設(shè)計的一般方法、 步驟，掌握電子設(shè)計的一般

2、規(guī)律。3 進行電子設(shè)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設(shè)計要求 (1) 測量溫度為 10150；(2) 溫度誤差不大于 0.5%；(3) 溫度用 4 位數(shù)碼管顯示；以熱敏電阻作為溫度檢測元件； (4) 目錄11.22.42.142.253.63.163.273.394.125.14緒論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，所以溫度測量技術(shù)和測量儀器的研究是一個重要的課題。隨著時代的進步和發(fā)展， 單片機技術(shù)已經(jīng)伸入到各個領(lǐng)域，基于單片機數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，其輸出溫度采用

3、數(shù)字顯示。該課程設(shè)計仔細研究了有關(guān)公司開發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品。首先詳細介紹了鉑熱電阻PT100，運算放大器 LM324，AD0804芯片及單片機工作原理， 在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了相應的硬件原理圖及軟件程序，實現(xiàn)了溫度檢測與顯示環(huán)節(jié)。一.實驗原理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 CPU8051 通過 P0 口 P0.0 -P0.2 向 A/D 發(fā)送模擬的地址編碼信息，并

4、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?，從而控制轉(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

5、顯。為了消除這種現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)傳送過程中，關(guān)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。二. 電路實現(xiàn)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

6、：T:被測溫度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(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度變化的關(guān)數(shù)字式熱敏電阻溫度計設(shè)計工作的主要內(nèi)容就是把熱敏電。 系轉(zhuǎn)換為數(shù)字量， 通過軟件方法計算得到阻兩端電壓值經(jīng) A/D 溫度值，然后進行顯示處理。 2. 原理圖三.程序設(shè)計（1）溫度計算程序在溫度計算公式中系數(shù)值 K 是一個很小的數(shù)， 為了計算方便， 取放大 256 倍后的 K 值與 VT 執(zhí)行乘法運算，即 256*K*VT 。相乘后如果

7、只取高 8 位，則可以抵消 K 的 256 倍放大，得到正確的結(jié)果。還有從熱敏電阻的阻值溫度特性可以看出，在-10150 溫度范圍內(nèi)阻值與溫度的關(guān)系線性度較好，通常把這個溫度范圍作為有效溫度范圍。當溫度超出此范圍時，以數(shù)碼管全部顯示“ F”作為標志。假定6 位數(shù)碼管顯示緩沖區(qū)的存儲單元為內(nèi)部 RAM27H -2CH( 對應 LED0 -LED5). 輸入的 A/D 轉(zhuǎn)換電壓在累積器 A 中，擴大 256 倍后的 K 值為 0XXH,T0 值為 0YYH 。溫度程序如下：COMP:MOVB,#0XXHMULABMOVA,#0YYHCLRCBA,SUBBCJNE COMP1: CJNE COMP2

8、: COMP4:A,JNCA,JCMOV#0AH,COMP1COMP4#97H,COMP2COMP327H,#0FHMOV28H,#0FHMOV29H,#0FHMOV2AH,#0FHMOV2BH,#0FHMOV2CH,#0FHACALLDISPCOMP3:RET（2）溫度值轉(zhuǎn)換為十進制的程序計算得到的溫度值在A 中，以十六進制的形式存在。LED 顯示應轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，由于有效溫度值不超過150 ，所以顯示用3位數(shù)碼管，其顯示格式如下：XXXAD轉(zhuǎn)換程序如下：MOVR1,#00HMOVR2,#00HCLRCCHAN:SUBBA,#64HJCCHAN1JNCRAJMPCHAN2CHAN1:ADDA

9、,#64HCHAN2:SUBBA,#0AHJCCHAN3JNCR2AJMPCHAN2CHAN3:ADDA,#0AHMOV27H,#0AHMOV28H,#0DH#10H29H,MOVMOV2AH,AMOV2BH,R2MOV2CH,R1RET（3）顯示子程序假定段控口地址位88H ，位控口地址位為8CH 。DISP:MOVR6,#27HMOVR7,#20HMOVR0,#88HMOVR1,#8CHDISP1:MOVA,#00HMOVXR0,AMOVA,R7MOVR1,ARRCJCADISP2A R7,MOVAJMPDISP1DISP2:MOVR7,#20HDISP3:MOVA,R7MOVXR0,AM

10、OVA,R6ADDA,#0EHMOVCA,A+PCMOVXR0,AACALLDELAYINCR6MOVA,R7JBACC.0,DISP4RRAMOVR7,AAJMPDISP3DISP4:RET3FH,06H,5BH,4FH,66HDBDSEG:DB6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB77H,7CH,39H,5EH,79HDB71H,00H總結(jié)數(shù)字溫度計是為了測溫而設(shè)計開發(fā)的。在單片機技術(shù)與熱敏電阻的巧妙結(jié)合下，可以有效測出溫度，并實時數(shù)字顯示，當溫度超過限定值時會及時發(fā)出報警，提高了操作的安全性，同時為測量人員提供了方便。本文設(shè)計應用中，主要進行了以下幾方面的工作:(1) 本文在前半部分

11、詳細敘述了利用熱敏電阻，組成測溫電橋的測溫的原理及為何選用 PT100，使我更加了解本設(shè)計的設(shè)計目的及要求。(2) 在了解熱阻效應和 PT100 的工作原理的基礎(chǔ)上研究和分析了系統(tǒng)設(shè)計方案，并對系統(tǒng)中遇到的不同的場景進行了分析；(3) 完成了數(shù)字溫度計系統(tǒng)的硬件選型和電路設(shè)計；(4) 完成了系統(tǒng)的軟件流程圖設(shè)計；本文通過對數(shù)字溫度計系統(tǒng)的設(shè)計過程及計算得出如下結(jié)論:本系統(tǒng)對有限溫度范圍內(nèi)的溫度測量具有較高的精度，實現(xiàn)了測量溫度顯示和超出限定溫度報警功能，其主要技術(shù)指標達到了系統(tǒng)設(shè)計要求；本文關(guān)于數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然可以滿足廣大普通客戶的需求，也做了一些嘗試性的探索工作，但是還存在很多不完善的地方，仍有許多方面有待進一 : 步深入研究( )需要對熱敏電阻的線性度和系統(tǒng)電路設(shè)計的可靠性進行進一步的研究；( )本文在系統(tǒng)的精度方面研究非常局限，并沒有做到非常精確，這就要求以后在這方面還有更近一步研究。( )本次課程設(shè)計的數(shù)字