ATC溫度傳感器設(shè)計

1、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計報告姓名：學號：專業(yè)：日期：2011-4-13南京理工大學紫金學院電光系摘要本次課程設(shè)計目的是設(shè)計一個簡易溫度控制儀，可以在四聯(lián)數(shù)碼管上顯示測得的溫度。主要分四部份電路： OP07放大電路， AD轉(zhuǎn)換電路，單片機部分電路，數(shù)碼管顯示電路。設(shè)計文氏電橋電路，得到溫度與電壓的關(guān)系，通過控制電阻值改變溫度。利用單片機將現(xiàn)在溫度與預(yù)設(shè)溫度進行比較，將比較結(jié)果在LED數(shù)碼管上顯示，同時實現(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)計要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易維護性等?？傮w方案的設(shè)計與選擇： 由技術(shù)指標將系統(tǒng)功能分解為

2、: 若干子系統(tǒng)，形成若干單元功能模塊。 單元電路的設(shè)計與選擇： 盡量采用熟悉的電路， 注重開發(fā)利用新電路、新器件。要求電路簡單，工作可靠，經(jīng)濟實用。11 系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計思路本次實驗基于 P89L51RD2FN的溫控儀設(shè)計采用Pt100 溫度傳感器?？傮w方案設(shè)計熱敏電阻測溫調(diào)理電路LED顯示設(shè)定輸單片機加熱絲雙向可控制控硅對象控制輸出傳繼電器風扇A/D采集信號調(diào)電路理電路設(shè)計要求1. 采用 Pt100 溫度傳感器，測溫范圍 - 20 - 100；2. 系統(tǒng)可設(shè)定溫度值；3. 設(shè)定溫度值與測量溫度值可實時顯示；4. 控溫精度：±。2 單元模塊設(shè)計各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計溫度傳感器電路的

3、設(shè)計實現(xiàn)溫度 T 和電阻 R 的對應(yīng)關(guān)系。電橋中 R1=R2=R3=200=R,R4 為溫度傳感器， 溫度變化，導致電橋的一個橋臂上的電阻也就是 R4 的阻值變化。信號調(diào)理電路的設(shè)計實現(xiàn)將溫度 T 和電阻 R的對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化為溫度T 和電壓 V 的對應(yīng)關(guān)系。利用電橋的原理， R4 的阻值變化使電橋兩點的電位差改變，此兩點作為運算放大器的兩個輸入。A/D 采集電路的設(shè)計實現(xiàn)啟動、等待、采集數(shù)據(jù)。信號調(diào)理電路的輸出接0809 的 IN0 。0809 的 ALE的 START連接，單片機的和 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

4、開始，以EOC作為轉(zhuǎn)換完成的標志使用的是等待方式，所以EOC未連接。單片機電路最小系統(tǒng)。鍵盤及顯示電路的設(shè)計實現(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C代表顯示的是溫度。兩個鍵盤按鍵調(diào)整預(yù)設(shè)溫度的高低。輸出控制電路的設(shè)計I/O 驅(qū)動、繼電器、指示燈、負載。測得的溫度值高于預(yù)設(shè)溫度，紅燈亮，低于則綠燈亮：接兩個發(fā)光二極管。元器件的選擇1. P89L51RD2FN2. AD08093. OP07A4. MAX2325. 驅(qū)動器 ULN20036. 四聯(lián)數(shù)碼管 MT0546AR7. 繼電器 HRS2H-S-DC5V-N8. 發(fā)光二極管（紅、綠色）9. 三極管 9012 （PNP

5、）、 9013 （NPN）11. 面包板、連接線、插頭座12. 周立功單片機實驗箱13. 電阻 200×3用于電橋， 10k× 2,20 k ×2 用于減法器特殊器件的介紹OP07AOP07引腳圖OP07A的特點：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，時間：2V/month 最大高電源電壓范圍：±3V 至± 22VADC08091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)換起停控制端。3）轉(zhuǎn)換時間為 100s。4）單個 5V 電源供。5）模擬輸入電壓范圍 0 5V，不需零點和滿刻度校準。

6、6）工作溫度范圍為 -40 85 攝氏度。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，與單片機的 P0 口相接。 A、B、C：模擬通道地址選擇端， A 為低位

7、， C 為高位。D轉(zhuǎn)換完成數(shù)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)傳誦給單片機進行處理。數(shù)據(jù)串的關(guān)鍵是如何確定A/D 轉(zhuǎn)換完成。因為只有確定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才進行傳送。為此可采用以下三種方式：定時傳送方式對于一種 A時子程序。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動后， 就調(diào)動這個子程序， 延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。 接著，就可以進行數(shù)據(jù)傳送 A/D 轉(zhuǎn)換來說， 轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標是已知的和固定的。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， 例如 ADC0809的 E 端，因此可以通過查詢方式用軟件測試 EOC的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，則接著進行數(shù)據(jù)傳送。中斷方式

8、中斷方式 ADC0809與8031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的時間，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時， EOC發(fā)出一個脈沖向單片機提出中斷請求，單片機響應(yīng)中斷請求，由外部中斷 1 的中斷服務(wù)程序讀 AD 結(jié)果，并啟動 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：1 電流增益高（大于1000） ;2 帶負載能力強（輸出電流大于500mA）;3 溫度范圍寬（ -40 85） ;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)接模塊連接四聯(lián)數(shù)碼管

9、高于設(shè)紅燈亮鍵盤輸入單片機低于設(shè)綠燈亮A/D0809集成運放共 6 個模塊。OP0模塊 1：信號調(diào)理電路：電橋 +減法器模塊 2：A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809模塊 3：單片機 89C51或 P89L51RD2FNP0: AD數(shù)據(jù)采集；P1：數(shù)碼管段選信號（ 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（ 1,2,3,4 ）；INT0:鍵+；INT1:鍵- 。模塊 4：鍵盤輸入：連接單片機的兩個外部中斷。模塊 5：共陰四聯(lián)數(shù)碼管：位選，段選 P1。模塊 6：控制輸出：接兩個指示燈。3 軟件設(shè)計開發(fā)工具及設(shè)計平臺Proteus特點軟件提供數(shù)千

10、種元器件和多達30 多個元件庫。2. 在 Proteus 軟件中，理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。3. 除了現(xiàn)實存在的儀器外， Proteus 還可以以圖形的方式實時地顯示線路上變化的信號。4. 虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，可減少儀器對測量結(jié)果的影響。提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。 這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。Keil特點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. 項目管理器用來創(chuàng)建和維護用戶的項目；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)置都是對話框形式的；6. 真正的源代碼級的對 CPU和

11、外圍器件的調(diào)試器；7. 高級 GDI（AGDI）接口用來在目標硬件上進行軟件調(diào)試以及和 Monitor-51進行通信。部分按鍵設(shè)定溫度與實際溫度間的切換數(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 . 單片機微型計算機原理與設(shè)計 . 中國電力出版社， ,197-199,.3 朱蘊璞 . 傳感器原理與應(yīng)用 . 國防工業(yè)出版社 .4 黃錦安 . 電路 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2007.附錄：系統(tǒng)原理圖：四聯(lián)數(shù)碼管高于設(shè)紅燈亮

12、鍵盤輸入單片機低于設(shè)綠燈亮A/D0809集成運放軟件仿真圖：信號調(diào)理電路控制電路圖AD采集電路與單片機電路數(shù)碼管顯示圖系統(tǒng)連接圖代碼#include<>#include""bit flag;/采樣標志unsigned char countor;/定時器定時的循環(huán)標志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 c

13、har s,b);/數(shù)碼管顯示函數(shù)的聲明void delay(void);/延時函數(shù)的聲明float a,result=0,result1=0,T;/* 數(shù)碼管動態(tài)顯示 */unsigned char Tab1=0x3F, /"0"0x06, /"1"0x5B, /"2"0x4F, /"3"0x66, /"4"0x6D, /"5"0x7D, /"6"0x07, /"7"0x7F, /"8"0x6F, /"9

14、"0x77, /"A"0x7C, /"B"0x39, /"C"0x5E, /"D"0x79, /"E"0x71, /"F"/* 定時器 T0 定時 */void t0_ser() interrupt 1 using 1 TL0=0xF0; TH0=0xD8;P30=!P30;/ 蜂鳴器產(chǎn)生的方波countor+;if(countor=10) /循環(huán) 10 次達到定時秒countor=0;flag=1; /定時時間到，置采樣標志為1，進行采樣/* 采樣函數(shù) */voi

15、d samp()unsigned int c;XBYTE0x7FF8=0;/ 進行一個寫操作，啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 delay();a=XBYTE0x7FF8;/將 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存為變量aresult=a*5/256;/ 將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果換算成十進制數(shù) if(result>&&result<T=*result+;else if(result>&&result<T=*; else if(result>&&result< T=*;/把電壓轉(zhuǎn)換為溫度c=T;g=c/100;/顯示溫度的百位s=c/10;/顯

16、示溫度的十位b=c%10;/溫度的個位m=Q*10+p;/預(yù)設(shè)溫度n=s*10+b;/實際溫度if(n>m)P35=1;P34=0;elseP35=0;P34=1;/當實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度時，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 0delay();if(INT0=0) p+;if(p=10)Q+;p=0;for(i=0;i<50;i+)DisplaySecond(Q,p);/* 外部中斷 1，預(yù)設(shè)溫度減一 */void int1_ser() interrupt 2 using 2delay();i

17、f(INT1=0) p-; if(p=0) Q-;p=9;for(i=0;i<50;i+)DisplaySecond(Q,p);void main() TMOD=0x01;/ 定時器工作方式TL0=0xF0;TH0=0xD8;/定時器初值ET0=1;/定時器中斷開放EA=1;/總允許TR0=1;/啟動定時器 T0EX1=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)先級置高PX1=1;/外部中斷 1 優(yōu)先級置高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();/采樣標準為 1 時，調(diào)用采樣函數(shù)進行采樣DisplaySecond(s,b);/ 延時函數(shù) void delay(void)u