ATC溫度傳感器設(shè)計(jì)

1、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)報(bào)告姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：日期：2011-4-13南京理工大學(xué)紫金學(xué)院電光系摘要本次課程設(shè)計(jì)目的是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易溫度控制儀，可以在四聯(lián)數(shù)碼管上顯示測(cè)得的溫度。主要分四部份電路： op07放大電路， ad轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)部分電路，數(shù)碼管顯示電路。設(shè)計(jì)文氏電橋電路，得到溫度與電壓的關(guān)系，通過控制電阻值改變溫度。利用單片機(jī)將現(xiàn)在溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較，將比較結(jié)果在led數(shù)碼管上顯示，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在溫度與預(yù)設(shè)溫度之間的切換。關(guān)鍵詞放大電路轉(zhuǎn)換電路 控制電路顯示目錄1 引言電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易維護(hù)性等?？傮w方案的設(shè)計(jì)與選擇： 由技術(shù)指標(biāo)將系統(tǒng)功能分解

2、為: 若干子系統(tǒng)，形成若干單元功能模塊。 單元電路的設(shè)計(jì)與選擇： 盡量采用熟悉的電路， 注重開發(fā)利用新電路、新器件。要求電路簡(jiǎn)單，工作可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路本次實(shí)驗(yàn)基于 p89l51rd2fn 的溫控儀設(shè)計(jì)采用 pt100 溫度傳感器。總體方案設(shè)計(jì)熱敏電阻測(cè)溫調(diào)理電路設(shè)計(jì)要求1. 采用 pt100 溫度傳感器，測(cè)溫范圍 - 20 - 100；2. 系統(tǒng)可設(shè)定溫度值；3. 設(shè)定溫度值與測(cè)量溫度值可實(shí)時(shí)顯示；4. 控溫精度：。設(shè)定輸單片機(jī)led 顯示控制輸出雙向可控硅繼電器控制對(duì)象風(fēng)扇信號(hào)調(diào)理電路a/d采集電路加熱絲傳2 單元模塊設(shè)計(jì)各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)溫度傳感器電路的設(shè)計(jì)

3、實(shí)現(xiàn)溫度 t 和電阻 r的對(duì)應(yīng)關(guān)系。電橋中 r1=r2=r3=200=r,r4為溫度傳感器， 溫度變化，導(dǎo)致電橋的一個(gè)橋臂上的電阻也就是r4的阻值變化。信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)將溫度 t 和電阻 r的對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化為溫度t 和電壓 v的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用電橋的原理， r4 的阻值變化使電橋兩點(diǎn)的電位差改變，此兩點(diǎn)作為運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入。 a/d 采集電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、等待、采集數(shù)據(jù)。信號(hào)調(diào)理電路的輸出接0809的 in0。 0809的 ale的 start 連接，單片機(jī)的和 wr 或非后接 0809 的 start ，和 rd或非后接 0809 的 oe 。start 脈沖來， a/d 轉(zhuǎn)換開始，

4、以 eoc 作為轉(zhuǎn)換完成的標(biāo)志使用的是等待方式，所以 eoc 未連接。單片機(jī)電路最小系統(tǒng)。鍵盤及顯示電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鍵盤數(shù)據(jù)輸入和溫度顯示。利用四聯(lián)數(shù)碼管顯示三位的溫度值和一個(gè)c代表顯示的是溫度。兩個(gè)鍵盤按鍵調(diào)整預(yù)設(shè)溫度的高低。輸出控制電路的設(shè)計(jì)i/o 驅(qū)動(dòng)、繼電器、指示燈、負(fù)載。測(cè)得的溫度值高于預(yù)設(shè)溫度，紅燈亮，低于則綠燈亮：接兩個(gè)發(fā)光二極管。元器件的選擇1. p89l51rd2fn 2. ad0809 3. op07a 4. max232 5. 驅(qū)動(dòng)器 uln2003 6. 四聯(lián)數(shù)碼管 mt0546ar 7. 繼電器 hrs2h-s-dc5v-n 8. 發(fā)光二極管（紅、綠色）9. 三極管 9

5、012（pnp ） 、 9013 （npn ）11. 面包板、連接線、插頭座12. 周立功單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱13. 電阻 2003 用于電橋， 10k2,20 k 2 用于減法器特殊器件的介紹 op07a op07引腳圖op07a 的特點(diǎn)：超低偏移：150v 最大 。低輸入偏置電流：。低失調(diào)電壓漂移：v/ 。超穩(wěn)定，時(shí)間：2v/month 最大高電源電壓范圍：3v至22v adc08091主要特性1）8路8位ad 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s。4）單個(gè) 5v 電源供。5）模擬輸入電壓范圍 05v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為 -4085 攝氏

6、度。7）低功耗，約 15mw 。2內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0809 是cmos 單片型逐次逼近式 ad 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1322 所示，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型 da 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近，寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。 因此，adc0809 可處理 8路模擬量輸入， 且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與ttl 兼容。in0in7： 8 路模擬電壓輸入端， 用與輸入被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。 d0d7 ： a/d 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，與單片機(jī)的 p0 口相接。 a、b、c：模擬通道地址選擇端， a 為低位， c 為高位。d轉(zhuǎn)換完成數(shù)

7、據(jù)的輸送a/d 轉(zhuǎn)換后得到的是數(shù)字量的模擬量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳誦給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定a/d 轉(zhuǎn)換完成。因?yàn)橹挥写_定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后， 才進(jìn)行傳送。為此可采用以下三種方式：定時(shí)傳送方式對(duì)于一種 a時(shí)子程序。a/d 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后， 就調(diào)動(dòng)這個(gè)子程序， 延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。 接著，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 a/d 轉(zhuǎn)換來說， 轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。查詢方式a/d 轉(zhuǎn)換芯片表明有轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如adc0809 的e 端，因此可以通過查詢方式用軟件測(cè)試eoc 的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，則接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。中斷方式中斷方式 adc0809 與80

8、31的中斷方式接口電路只需將0809的eoc 端經(jīng)過一非門連接到 8031的intl 端即可。采用中斷方式可大大節(jié)省 cpu 的時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，eoc 發(fā)出一個(gè)脈沖向單片機(jī)提出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，由外部中斷1 的中斷服務(wù)程序讀 ad 結(jié)果，并啟動(dòng) 0809的下一次轉(zhuǎn)換，外部中斷1 采用邊沿觸發(fā)方式。 uln2003uln200a 電路具有以下特點(diǎn)：1 電流增益高（大于1000）; 2 帶負(fù)載能力強(qiáng)（輸出電流大于500ma ）; 3 溫度范圍寬（ -4085）; 4 工作電壓高（大于50v） 。四聯(lián)數(shù)碼管（共陰）四聯(lián)數(shù)碼管引腳圖各單元模塊的聯(lián)接模塊連接共 6 個(gè)模塊。模塊 1：信號(hào)

9、調(diào)理電路：電橋 +減法器模塊 2：a/d 轉(zhuǎn)換器 adc0809 模塊 3：?jiǎn)纹瑱C(jī) 89c51或 p89l51rd2fn p0: ad數(shù)據(jù)采集；p1：數(shù)碼管段選信號(hào)（ a,b,c,d,e,f,g） ；： a/d 的 oe ；：指示燈 1，指示燈 2 ；：數(shù)碼管位選信號(hào)（ 1,2,3,4 ） ；int0: 鍵+；int1: 鍵-。模塊 4：鍵盤輸入：連接單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷。模塊 5：共陰四聯(lián)數(shù)碼管：位選，段選 p1。模塊 6：控制輸出：接兩個(gè)指示燈。鍵盤輸入單片機(jī)四聯(lián)數(shù)碼管高于設(shè)低于設(shè)紅燈亮綠燈亮集成運(yùn)放op0a/d08093 軟件設(shè)計(jì)開發(fā)工具及設(shè)計(jì)平臺(tái) proteus特點(diǎn)軟件提供數(shù)千種元器件

10、和多達(dá)30 多個(gè)元件庫。2. 在 proteus 軟件中，理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。3. 除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外， proteus 還可以以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示線路上變化的信號(hào)。4. 虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，可減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 keil特點(diǎn)1. 全功能的源代碼編輯器；2. 器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)置；3. 項(xiàng)目管理器用來創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項(xiàng)目；4. 集成的 make 工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；5. 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框形式的；6. 真正的源代碼級(jí)的對(duì)cpu和外圍器件

11、的調(diào)試器；7. 高級(jí) gdi （agdi ）接口用來在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和monitor-51進(jìn)行通信。部分按鍵設(shè)定溫度與實(shí)際溫度間的切換數(shù)據(jù)的顯示 c 代碼編寫#include #include bit flag;模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) . 北京: 高等教育出版社 , 2004. 213-216. 2 閆玉德，葛龍，俞虹 . 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與設(shè)計(jì). 中國(guó)電力出版社，,197-199,. 3 朱蘊(yùn)璞 . 傳感器原理與應(yīng)用 . 國(guó)防工業(yè)出版社 . 4 黃錦安 . 電路. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007. 附錄：系統(tǒng)原理圖：軟件仿真圖：信號(hào)調(diào)理電路控制電路圖ad采集電路與單片機(jī)電路數(shù)碼管

12、顯示圖系統(tǒng)連接圖代碼#include #include bit flag;/采樣標(biāo)志unsigned char countor;/定時(shí)器定時(shí)的循環(huán)標(biāo)志unsigned char g,s,b,i; unsigned char q=3,p=0;/設(shè)置預(yù)設(shè)溫度unsigned char m,n; sbit p34=p34; sbit p35=p35; sbit p30=p30;/為蜂鳴器提供一定頻率的方波void displaysecond(unsigned char s,b);/數(shù)碼管顯示函數(shù)的聲明鍵盤輸入單片機(jī)四聯(lián)數(shù)碼管高于設(shè)低于設(shè)紅燈亮綠燈亮集成運(yùn)放a/d0809void delay(void

13、);/延時(shí)函數(shù)的聲明float a,result=0,result1=0,t; /* 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 */ unsigned char tab1= 0 x3f, /0 0 x06, /1 0 x5b, /2 0 x4f, /3 0 x66, /4 0 x6d, /5 0 x7d, /6 0 x07, /7 0 x7f, /8 0 x6f, /9 0 x77, /a 0 x7c, /b 0 x39, /c 0 x5e, /d 0 x79, /e 0 x71, /f ; /* 定時(shí)器 t0 定時(shí)*/ void t0_ser() interrupt 1 using 1 tl0=0 xf0; th0=

14、0 xd8; p30=!p30;/蜂鳴器產(chǎn)生的方波 countor+; if(countor=10) /循環(huán) 10 次達(dá)到定時(shí)秒 countor=0;flag=1; /定時(shí)時(shí)間到，置采樣標(biāo)志為1，進(jìn)行采樣 /* 采樣函數(shù) */ void samp() unsigned int c; xbyte0 x7ff8=0;/進(jìn)行一個(gè)寫操作，啟動(dòng)a/d 轉(zhuǎn)換 delay(); a=xbyte0 x7ff8;/將 a/d 轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量a result=a*5/256;/將 a/d 轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進(jìn)制數(shù) if(result&result&result&resultm) p35

15、=1;p34=0; else p35=0;p34=1;/ 當(dāng)實(shí)際溫度大于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，紅燈亮，反之綠燈亮 /* 外部中斷 0，預(yù)設(shè)溫度加一 */ void int0_ser() interrupt 0 using 0 delay(); if(int0=0) p+; if(p=10) q+;p=0; for(i=0;i50;i+) displaysecond(q,p); /* 外部中斷 1，預(yù)設(shè)溫度減一 */ void int1_ser() interrupt 2 using 2 delay(); if(int1=0) p-; if(p=0) q-;p=9; for(i=0;i50;i+) dis

16、playsecond(q,p); void main() tmod=0 x01;/ 定時(shí)器工作方式 tl0=0 xf0; th0=0 xd8;/定時(shí)器初值 et0=1;/定時(shí)器中斷開放 ea=1;/總允許 tr0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器 t0 ex1=1;/外部中斷 1 開放 ex0=1;/外部中斷 0 開放 px0=1;/外部中斷 0 優(yōu)先級(jí)置高 px1=1;/外部中斷 1 優(yōu)先級(jí)置高 it0=1;/外部中斷 0 為邊沿觸發(fā)方式 it1=1;/外部中斷 1 為邊沿觸發(fā)方式 while(1) if(flag) flag=0; samp();/采樣標(biāo)準(zhǔn)為 1 時(shí)，調(diào)用采樣函數(shù)進(jìn)行采樣 displaysecond(s,b); / 延時(shí)函數(shù) void delay(void) unsigned int j; for(j=0;j100;j+); / 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示