基于熱敏電阻溫室溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

1、成績 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書(論文)題 目 基于熱敏電阻溫室溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 課 程 名 稱 檢測技術(shù)課程設(shè)計 院 系 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 240102218 設(shè) 計 地 點 工程中心8-315 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計起止時間： 2013年06月03日至2013年06月12日 南京工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書 課 程 名 稱 檢測技術(shù)與系統(tǒng)課程設(shè)計 院（系、部、中心） 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 起 止 日 期 13.06.0313.06.12 指 導(dǎo) 教 師 目錄課程設(shè)計任務(wù)書.2正文.6原理介紹.6系統(tǒng)設(shè)計.7源程序.11實驗心得.16參考文獻.

2、17附錄.181課程設(shè)計應(yīng)達到的目的通過對本課程的設(shè)計，使學(xué)生掌握常見被測量的檢測原理、方法和技術(shù)，了解國內(nèi)外對這些工程量進行測控的系統(tǒng)組建原理，通過對檢測系統(tǒng)的設(shè)計與分析，增強學(xué)生理解和運用所學(xué)知識來解決實際問題的能力,逐步掌握根據(jù)具體測控要求、性能指標(biāo)設(shè)計出先進測控系統(tǒng)的方法和技術(shù)。2課程設(shè)計題目及要求題目：基于熱敏電阻的溫室溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計要求：（1）可測溫度范圍0100，測溫精度：±0.1；（2）根據(jù)題意，明確被控對象的功能及性能指標(biāo)；（3）根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇合適的傳感器；（4）設(shè)計傳感器測量電路；（5）選擇單片機的品種、型號，設(shè)計單片機的外圍測量電路；（6）計算有關(guān)的電路參

3、數(shù)，有條件的情況下，根據(jù)實驗室現(xiàn)有設(shè)備進行實驗數(shù)據(jù)的測取，明確測量電路輸出與被測非電量的關(guān)系；（7）畫出系統(tǒng)原理框圖（此部分放在說明書的開始）；（8）畫出系統(tǒng)電路圖，最好用PROTEL畫；（9）在說明書中詳細說明本系統(tǒng)工作原理。3課程設(shè)計任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求(1) 給出設(shè)計說明書一份；(2) 有條件的情況下盡量給出必要的實驗數(shù)據(jù)；(3) 在說明書中附上完整的系統(tǒng)電路原理圖（手畫或用PROTEL畫）。4主要參考文獻1、 李現(xiàn)明，吳皓編著.自動檢測技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，20092、 徐仁貴.單片微型計算機應(yīng)用技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社.20013、

4、陳愛弟.Protel99實用培訓(xùn)教程.北京：人民郵電出版社.20005課程設(shè)計進度安排起 止 日 期工 作 內(nèi) 容13年06月03日布置設(shè)計任務(wù)，熟悉課題，查找資料；13年06月04日結(jié)合測控對象，選擇合適的傳感器，理解傳感器性能；13年06月05日設(shè)計傳感器測量電路，選擇合適的單片機，設(shè)計其外圍電路；13年06月06日設(shè)計電路參數(shù)，有條件情況下，在實驗室進行實驗，進一步理解測量電路輸入輸出關(guān)系；13年06月07日繼續(xù)設(shè)計論證電路參數(shù)，完善系統(tǒng)設(shè)計方案；13年 06月 08日查找資料，理解系統(tǒng)各部分工作原理；13年 06月 09日理清系統(tǒng)說明要點，著手設(shè)計說明書的書寫；13年 06月 10日書

5、寫設(shè)計說明書，充分理解系統(tǒng)每一部分作用；13年 06月 11日完善設(shè)計說明書，準備設(shè)計答辯。13年 06月 12日設(shè)計答辯。6成績考核辦法平時表現(xiàn)30%，設(shè)計成果40%，答辯表現(xiàn)30%.教研室審查意見：教研室主任簽字： 年 月 日院（系、部、中心）意見：主管領(lǐng)導(dǎo)簽字： 年 月 日方案設(shè)計1.理論分析根據(jù)任務(wù)要求，要求制作一個基于NTC熱敏電阻的溫度測量和控制系統(tǒng)。測量范圍為0-100攝氏度。測量精度為+1攝氏度，能夠記錄24小時內(nèi)每隔三十分鐘溫度值，并能夠用數(shù)碼管回調(diào)固定時刻的溫度值，能夠顯示24小時內(nèi)的溫度平均值、最大值、最小值、和最大溫差，具有報警功能當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值時能夠報警（要求有1

6、攝氏度的回差）。在擴展部分要求制作一個溫度控制元件，能夠用LED顯示設(shè)定溫度值和實際測量值，設(shè)定溫度范圍為：4060攝氏度。并要求采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ?dāng)設(shè)定溫度或者環(huán)境溫度突變時，減小系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量，溫度控制的靜態(tài)誤差<=0.2攝氏度。分析任務(wù)要求，該系統(tǒng)要用NTC溫敏電阻作為測溫元件，NTC熱敏電阻是一種負溫度特性的熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化曲線如下所示：圖表 1由圖可知，NTC的阻值隨溫度的上升而下降，其阻值和溫度呈非線性特性，因此必須采用一定的方法對曲線進行線性化處理。其測量原理是利用通過測量其阻值，通過其溫度特性曲線便可求的環(huán)境溫度。但因為溫度不便于測量且不便于其他電路處理

7、。通常是將電阻的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化通過測量電壓變化測得溫度的變化。由于采集到的電壓信號是模擬信號，不能被數(shù)字系統(tǒng)處理，因此必須通過AD轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。一般AD轉(zhuǎn)換器的基準電壓要求為2.5v，而采集到的電壓信號很微弱，必需經(jīng)過放大后才能送給AD轉(zhuǎn)換器，因此在系統(tǒng)中還必須有信號放大的信號調(diào)理電路。 該系統(tǒng)要求具有報警和控溫功能，因此必須有報警裝置和控溫元件，報警裝置可以蜂鳴器和發(fā)光二極管來實現(xiàn)。而控溫可以制作一個加熱器作為控溫元件，系統(tǒng)要求能采用適當(dāng)?shù)姆椒▉韺崿F(xiàn)改變系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間，因此可以采用脈沖寬度調(diào)制來實現(xiàn)。報警裝置和控溫裝置可以通過三極管來驅(qū)動。該系統(tǒng)應(yīng)該有一個控

8、制器，用以控制溫度的顯示報警和溫度控制等功能。該控制器可以采用單片機，F(xiàn)PGA，或者DSP來實現(xiàn)。2.系統(tǒng)設(shè)計及其原理圖根據(jù)以上分析可知，該系統(tǒng)應(yīng)該包括用NTC熱敏電阻制作的溫度傳感器，對傳感器信號放大的信號調(diào)理電路，加熱器，顯示電路，報警電路，按鍵和控制器組成。由于單片機作為控制器價格便宜，控制性能好，電路方便，已能完全滿足該系統(tǒng)的要求，因此綜合考慮用單片機作為該系統(tǒng)的控制器。該系統(tǒng)通過NTC熱敏電阻制作的傳感器采集溫度，將采集到的值送給單片機處理后通過LED顯示出來，并可將處理后的值與設(shè)定的溫度值進行比較看是否超過設(shè)定范圍來實現(xiàn)報警。在控制溫度模式下，可以通過單片機控制加熱器來加熱，實現(xiàn)溫

9、度控制。1.總的系統(tǒng)原理框圖如下：溫度采集電路KEYLED顯示電路報警電路加熱器STC89C52信號調(diào)理電路AD系統(tǒng)原理圖總的原理圖：proteus中沒有現(xiàn)成的光電傳感器元件，仿真時用滑動變阻器代替，實際接線時要用傳感器。2. 總的電路原理圖如下： 3.AD0804的采樣原理的連接方法AD的片選功能和單片機的P24相連，當(dāng)P24為低電平時AD選通。AD的讀信號RD和寫信號WR和單片機的P36和P37相連。由于AD采用的是直通方式，當(dāng)P37為0時啟動AD,開始轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。當(dāng)P36為1時便可以讀取AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。4.LED顯示電路及與單片機的連接方法5. 單片機復(fù)位電路及晶振電路： 3. 載入程序后

10、仿真運行結(jié)果 開始運行： 各個量之間的對應(yīng)關(guān)系如下：（電阻跟電壓之間是非線性關(guān)系）   電阻值和溫度變化的關(guān)系式為：        其中，RT為在溫度T(K)時的NTC熱敏電阻阻值，RN為在額定溫度TN(K)時的NTC熱敏電阻阻值。(TN取25，RN=120 k)，T為規(guī)定溫度(K)，B為NTC熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。而且，        通過公式(1)、(2)以及表1，可求得B=3 900 K，從而可以得出電阻值和溫度變化的關(guān)系式為：

11、     4. 程序 #include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P25;sbit lcden=P27;sbit wr=P26;sbit WRR=P36;sbit RDD=P37;sbit CS=P20;uchar love=0;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)rs=0;wr=0;lcd

12、en=0;delay(1);P0=com;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0;void write_date(uchar date)rs=1;wr=0;lcden=0;P0=date;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0;void init_lcd()lcden=0;write_com(0x38);delay(1);write_com(0x0c);delay(1);write_com(0x06);delay(1);write_com(0x01);delay(1);write_com(0x80);delay(1);write_date

13、('L'); write_com(0x81);delay(1);write_date('o');write_com(0x82);delay(1);write_date('v');write_com(0x83);delay(1);write_date('e');write_com(0x84);delay(1);write_date(' ');write_com(0x85);delay(1);write_date('D');write_com(0x86);delay(1);write_date('

14、;o');write_com(0x87);delay(1);write_date('n');write_com(0x88);delay(1);write_date('g');write_com(0x89);delay(1);write_date(' ');write_com(0x8a);delay(1);write_date('S');write_com(0x8b);delay(1);write_date('h');write_com(0x8c);delay(1);write_date('e'

15、;);write_com(0x8d);delay(1);write_date('n');write_com(0x8e);delay(1);write_date('g');void write_sfm(uchar add,uchar date)uchar ge,shi;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);void init_ad()P1=0;P0=0;CS=0; void start()WRR=0;WRR=1;void ma

16、in()uchar result;init_ad();init_lcd();P1=0xff;while(1)/P1=0;CS=0;start();delay(5);RDD=0; delay(8);result=P1;RDD=1;delay(20);/lcdinit();P0=result;/while(1);/result=result/256*5;/*lcdwritetable(0x83,"AD Convert",10);lcddisplay(0x80+0x40+5,result*5/256+48);lcddisplay(0x81+0x40+5,'.');

17、lcddisplay(0x82+0x40+5,result*5*10/256%10+48);lcddisplay(0x83+0x40+5,result*5*100/256%10+48);lcddisplay(0x84+0x40+5,'V');delay(1000); */P0=P1;write_com(0x80+0x40+5);write_date(result*5/256+'0');write_com(0x80+0x40+6);write_date('.');write_com(0x80+0x40+7);write_date(result*5*

18、10/256%10+'0');write_com(0x80+0x40+8);write_date(result*5*100/256%10+'0');write_com(0x80+0x40+9);write_date('V'); delay(10); 5.課設(shè)心得： 回顧起此課程設(shè)計，感慨頗多，從理論到實踐，這段時間里可以說是苦多于甜。但是我從這次的課設(shè)中的確學(xué)到了很多東西，不僅僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識，增強了自己的動手操作能力。這次課設(shè)也讓我明白了理論與實踐相結(jié)合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 在整個過程中我們也遇到了不少問題。比如，我們對單片機的工作原理不是很了解，更不用說怎么用了。于是我到圖書館查閱了相關(guān)的資料，了解了單片機的工作原理以及每個端口能實現(xiàn)的功能，這些都給我?guī)砹撕艽蟮膸椭?，使我很快的完成了單片機與AD轉(zhuǎn)換器及LED電路的鏈接。之