基于AT89C52的PT100溫度采集

1、設(shè)計題目基于AT89C52勺PT100溫度采集學生學號：學生姓名：專業(yè)班級：指導教師：職稱：起止日期：2016.03.72016.03.27吉林化工學院JilinInstituteofChemicalTechnology信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：基于AT89C52的PT100溫度采集二、設(shè)計目的1 .掌握可編程邏輯器件AT89C52勺基本原理及利用開發(fā)工具Keil4進行可編程邏輯器件設(shè)計的方法；（宋體，小四號字）2 .掌握AT89C52S時器，串口中斷及LCD160髭示屏顯示驅(qū)動電路設(shè)計的方法；3,熟練掌握使用AltiumDesigner15對可編程邏輯器

2、件AT89C52勺原理圖和PCBK圖的設(shè)計方法；4,掌握利用Modbusffi訊協(xié)議進行可編程邏輯器件AT89C52S行硬件下載和調(diào)試的方法。三、設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計并實現(xiàn)PT100溫度在采集、LCD16021示屏進行顯示和上位機組態(tài)王軟件的顯示。下載芯片：AT89C52MAX4851 .具有時、分、秒顯示，24小時循環(huán)計時功能；2 .具有時間校準（調(diào)時或?qū)r）功能；四、設(shè)計時間及進度安排設(shè)計時間共兩周（2005.11.72005.11.21）,具體安排如下表：周安排設(shè)計內(nèi)容設(shè)計時間第一周學習可編程邏輯器件AT89C52FF發(fā)工具AltiumDesigner15的使用，并繪畫出PT100溫度采集

3、系統(tǒng)的原理圖和PCBR圖。理解原理圖上邊各個器件的功能和使用方法。2005.11.72005.11.14第二周學習可編程邏輯器件的原理圖層次化設(shè)計方法，硬件下載實現(xiàn)基本數(shù)字時鐘功能。實現(xiàn)發(fā)揮與創(chuàng)新要求的部分內(nèi)容，完成并提交硬件設(shè)計作品及硬件課程設(shè)計說明書，課程設(shè)計答辯。2005.11.72005.11.14五、指導教師評語及學生成績指導教師評語：基于AT89C52的PT100溫度采集成績指導教師（簽字）：-II-信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書目錄課程設(shè)計任務(wù)書I第一章緒論1第二章PT100與AT89C523一、溫度傳感器發(fā)展31 .傳感器的概述32 .傳感器的分類3二、PT100的簡介4

4、三、AT89C52單片機51. AT89C52I片機簡介52. AT89C52勺工作原理：6第三章系統(tǒng)方案設(shè)計81 .設(shè)計簡介81溫度檢測與處理82模數(shù)轉(zhuǎn)換83溫度顯示82 .硬件設(shè)計81 .單片機電路82 .信號調(diào)理電路93 .電路原理圖104 .PCB板圖103 、軟件設(shè)計111 .程序設(shè)計語言的選用112 .軟件程序的設(shè)計113 .系統(tǒng)調(diào)試12第四章實習總結(jié)144 考文獻15-III-信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書第一章緒論智能儀表建立在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，超大規(guī)模集成電路的嵌入，將CPU存儲器、A/D轉(zhuǎn)換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上，甚至將PID控制組件也置入其中。加之

5、現(xiàn)場總線的應用，智能儀表與控制系統(tǒng)之間的數(shù)字通訊將替代以往的模擬傳遞，大大提高了精度和可靠性，避免了模擬信號在傳輸過程中的衰減，長期難以解決的干擾問題得到解決。由于數(shù)字通訊，節(jié)省了大量電纜、安裝材料和安裝費用。智能儀表及其技術(shù)的發(fā)展歷程歷經(jīng)以模擬技術(shù)為特征的電動單元組合儀表、以數(shù)?；旌霞夹g(shù)為特征的DDZ-繇列儀表的開發(fā)后，1983年，美國霍尼韋爾公司向制造工業(yè)率先推出了新一代智能型壓力變送器，這標志著模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的轉(zhuǎn)變。當時的這種智能變送器已具有高精度、遠距離校驗和靈活組態(tài)的特點，并告知用戶：盡管初期購置費用較高，但會被較低的運行和維護費用所補償。緊隨其后的十年里，國外其他公司的智

6、能壓力變送器也陸續(xù)在一些生產(chǎn)線上被采用，它們包括：RosemountFoxboro、YOKOGAWAiemensE&HBailey、Fuji和ABB。但由于缺少高速的智能通訊標準、用戶對于高精度監(jiān)控要求并不突出、培訓等服務(wù)機制相對薄弱，當時的智能應用并不樂觀，只占到了約20%的市場。隨著微電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及綜合自動化程度的不斷提高，目前廣泛應用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的智能儀表，其技術(shù)也同樣在過去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。目前國外智能儀表占據(jù)了國際應用市場的絕大比重，如何結(jié)合目前智能儀表的工業(yè)應用經(jīng)驗并快速跟蹤國際智能前沿技術(shù)應用于我國智能儀表的開發(fā)研究成為振興民族

7、智能儀器儀表的一大突出問題。智能儀表在工業(yè)自動化領(lǐng)域的廣泛應用得益于其突出的技術(shù)優(yōu)勢和特點，諸如其高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、易維護性。以智能變送器為例，智能儀表具備如下優(yōu)點：(1)精度高智能變送器具有較高的精度。利用內(nèi)裝的微處理器，能夠?qū)崟r測量出靜壓、溫度變化對檢測元件的影響，通過數(shù)據(jù)處理，對非線性進行校正，對滯后及復現(xiàn)性進行補償，使得輸出信號更精確。一般情況，精度為最大量程的土0.1%,數(shù)字信號可達±0.075%(2)功能強智能變送器具有多種復雜的運算功能，依賴內(nèi)部微處理器和存儲器，可以執(zhí)行開方、溫度壓力補償及各種復雜的運算。(3)測量范圍寬普通變送器的量程比最大為10:1，而智

8、能變送器可達40:1或100:1，遷移量可達1900%口-200%減少變送器的規(guī)格，增強通用性和互換性，給用戶帶來諸多方便。(4)通信功能強智能變送器均可實現(xiàn)手操器進行操作，既可在現(xiàn)場將手操器插到變送器的相應插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號線上，進行零點及量程的調(diào)校及變更。有的變送器具有模擬量和數(shù)字量兩種輸出方式(如HARTfr議)，為實現(xiàn)現(xiàn)場總線通訊奠定了基礎(chǔ)。(5)完善的自診斷功能通過通信器可以查出變送器自診斷的故障結(jié)果信息?；贏T89C52的PT100溫度采集對于智能儀表技術(shù)及其應用未來發(fā)展方向的建議(1)智能儀表的智能化程度有待進一步提高智能儀表的智能化程度表征著其應用

9、的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處于一個較低水平的初級智能化階段，但某些特殊工藝及應用場合則對儀表的智能化提出了較高的要求，而當前的智能化理論，如：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經(jīng)具備潛在的應用基礎(chǔ)，這就意味著我們有必要也有能力結(jié)合具體的應用需要下大氣力開發(fā)高級智能化的儀表技術(shù)。(2)智能儀表的穩(wěn)定性、可靠性有待長期和持續(xù)的關(guān)注儀表運行的穩(wěn)定性、可靠性是用戶首要關(guān)心的問題，智能儀表也不例外，隨著智能儀表技術(shù)的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續(xù)投放市場，這需要我們始終把握一個原則：每一項智能新技術(shù)的應用有待實踐的檢驗，是否用戶有信心和勇氣敢于做“第一個吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可

10、靠性技術(shù)的并行開發(fā)。(3)智能儀表的潛在功能應用有待最大化目前工業(yè)自動化領(lǐng)域的實際應用尚未將智能儀表的功能發(fā)揮最大化，而更多的只是應用了其總體功能的半數(shù)左右，而這一應用現(xiàn)狀的主要原因是，控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)忽略了諸如現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，這需要儀表廠商與用戶建立良好的合作伙伴關(guān)系，加強長期合作，以短期投資促長期效益，通過建立“智能儀表+現(xiàn)場總線”的控制系統(tǒng)架構(gòu)，確立優(yōu)化的投資觀念，達成和諧共贏的目標。(4)繼續(xù)加大國內(nèi)智能儀表的開發(fā)投入智能儀表技術(shù)及應用還需要經(jīng)歷一個較為漫長的成熟發(fā)展期，而對于國內(nèi)智能儀表技術(shù)及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)面臨著更大的挑戰(zhàn)，這種局面召喚著國內(nèi)儀表行業(yè)共同探討智能儀表的發(fā)展問題，應

11、對激烈的國際競爭市場，擔負儀表產(chǎn)業(yè)的歷史使命，在日益優(yōu)厚的國家及政府扶持政策下，堅持產(chǎn)、學、研的密切結(jié)合，繼續(xù)加大國內(nèi)智能儀表的開發(fā)投入。信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書第二章PT10叫AT89C52溫度傳感器發(fā)展1 .傳感器的概述科學技術(shù)離不開測量。測量的目的就是要獲得被測對象的有關(guān)物理或化學性質(zhì)的信息，以便根據(jù)這些信息對被測對象進行評價或控制，完成這一功能的器件就我們稱之為傳感器。傳感器是信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生等領(lǐng)域，尤其是溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段；(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元

12、件)；主要是能夠進行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。(2)模擬集成溫度傳感器/控制器；(3)智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。2 .傳感器的分類傳感器分類方法很多，常用的有2種:一種是按被測的參數(shù)分，另一種是按變換原理來分。通常按被測的參數(shù)來分類，可分為熱工參數(shù)：溫度、比熱、壓力、流量、液位等；機械量參數(shù)：位移、力、加速度、重量等；物性參數(shù)：比重、濃度、算監(jiān)度等；狀態(tài)量參數(shù)：顏色、裂紋、磨損等。溫度傳感器屬于熱工參數(shù)。溫度傳感器按傳感器于被測介質(zhì)的接觸方式可分為2大類:一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器，接觸式溫度傳感器的測溫

13、元件與被測對象要有良好的熱接觸，通過熱傳導及對流原理達到熱平衡，這時的示值即為被測對象的溫度。這種測溫方法精度比較高，并在一定程度上還可測量物體內(nèi)部的溫度分布，但對于運動的、熱容量比較小的、或?qū)Ω袦卦懈g作用的對象，這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差。非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸。目前最常用的是輻射熱交換原理。此種測溫方法的主要特點是可測量運動狀態(tài)的小目標及熱容量小或變化迅速的對象，也可測溫度場的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。3 .傳感器的原理及發(fā)展3.1 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器一熱電偶傳感器熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，

14、具有較高的精確度；測量范圍廣，可從-50C-1600c進行連續(xù)測量，特殊的熱電偶如金鐵-鍥銘，最低可測到-269C,鴇-集最高可達2800C。熱電偶傳感器主要按照熱電效應來工作。將兩種不同的導體A和B連接起來，組成一個閉合回路，即構(gòu)成感溫元件，如圖1所示。當導體A和B的兩個接點1和2之間存在溫差時，兩者之間便基于AT89C52的PT100溫度采集產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象即稱為熱電效應，也叫溫差電效應。熱電偶就是利用這一效應進行工作的。熱電偶的一端是將A、B兩種導體焊接在一起，稱為工作端，置于溫度為t的被測介質(zhì)中。另一端稱為參比端或自由端，放于溫度為t0的恒定溫度下。

15、當工作端的被測介質(zhì)溫度發(fā)生變化時，熱電勢隨之發(fā)生變化，將熱電勢送入計算機進行處理，即可得到溫度值。熱電偶兩端的熱電勢差可以用下式表示：Et=E(t)-E(t0)(2-1)式中:Et一熱電偶的熱電勢E(t)一溫度為t時的熱電勢E(t0)一溫度為t0時的熱電勢當參比端的溫度t0恒定時，熱電勢只于工作端的溫度有關(guān)，即Et=*t)。當組成熱電偶的熱電極的材料均勻時，其熱電勢的大小與熱電極本身的長度和直徑無關(guān)，只與熱電極的成分及兩端的溫度有關(guān)。3.2 集成(IC)溫度傳感器(1)模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世

16、紀80年代問世的，它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用ICo模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控測，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。(2)智能溫度傳感器傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU隨機存取存

17、儲器(RAM和只讀存儲器(ROM)智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種彳控制器(MCU)并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化和諧也取決于軟件的開發(fā)水平。二、PT100的簡介鋁電阻的特點是精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。珀在氧化性氣氛中，甚至在高溫下的物理、化學性質(zhì)都非常穩(wěn)定。因此鋁被公認為是目前制造熱電阻的最好材料。珀電阻主要作為標準電阻溫度計使用，也常被用在工業(yè)測量中。鋁電阻的阻值溫度之間的關(guān)系，在0850c范圍內(nèi)可用下式表示，Rt=R0(1+At+Bt2)(2-2)在-2000c范圍內(nèi)則用下式表示，Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)3(

18、2-3)式中Rt-溫度為tC時的鋁電阻的阻值；信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書R0-溫度為0c時的鋁電阻的阻值；A、B、C為常數(shù)，A=3.96847X10-3/C；B=-5.847X10-7/C；C=-4.22X10-12/C；對滿足上述關(guān)系的熱電阻，其溫度系數(shù)約為3.9X10-3/Co根據(jù)國家從1988年開始采用的IEC標準，工業(yè)用標準鋁電阻R0有100Q和50Q兩種，并將電阻值Rt與溫度t的對應關(guān)系列成表格，成為鋁電阻分度表，分度號分別為Pt100和Pt50。PT100是鋁熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當PT100溫度為0c時它的阻值為100歐姆

19、，在100c時它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。設(shè)計中我們就是利用PT100的這一特性來實現(xiàn)溫度與輸出值之間的轉(zhuǎn)化的。PT100的溫度表：表2-1PT100的溫度表溫度化-50-40_-30-20TO0_1020304。阻值/S0.3184.2738.2292.1696.09100103,9107.79111,67115.54溫度化5060708090100110120130140阻直119.4123.24127,08130.9134.71138.51142.29146.07149.83153.58

20、溫度/T150160170180190200阻值/Q157.33161.05164.77168.48172.S6175.86PT100的溫度曲線:T/'C*m/500/400/3M/200，/1DO/可100200300-1叫jf-2O01卜圖2-1PT100的溫度曲線三、AT89C52單片機1. AT89C5彈片機簡介基于AT89C52的PT100溫度采集AT89C5統(tǒng)一個低電壓，高性能CMOS8單片機，片內(nèi)含8kbytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM,器彳采用ATME公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51旨令

21、系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52I片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應用。AT89C5繪了有AT89C51f有白定時/計數(shù)器0和定時/計數(shù)器1外，還增加了一個定時/計數(shù)器2。2. AT89C52勺工作原理：AT89C5劾8位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAMt外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU!信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接1

22、2MHz晶振。RST/Vpd（9腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0端口（3239腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU勺相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。P0口:P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)

23、總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）o與AT89

24、C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX,Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。表2-2P1.0和P1.1的第二功能引腳號功能特性P1.0T2,時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(shù)器2）信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）o在訪問外部

25、程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVDPT脂令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX神令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。

26、RST:復位輸入。當振蕩器工作時，RSHI腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG:當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOV/口MOVC令才能將ALE激活。止匕外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外

27、部程序時，應設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN:程序儲存允許（PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSENT效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN1號。EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH,EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當然這必須是該器件是使用12V

28、編程電壓Vp出XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端基于AT89C52的PT100溫度采集第三章系統(tǒng)方案設(shè)計一.設(shè)計簡介該熱電阻溫度檢測系統(tǒng)由三部分組成：溫度檢測與處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，溫度顯示1溫度檢測與處理電阻式溫度計是利用物質(zhì)在溫度變化時本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度的。當被測介質(zhì)中有溫度階梯存在時，所測得溫度是感溫元件所在范圍介質(zhì)中的平均溫度。盡管導體或半導體材料的電阻值對溫度的變化都有一定的依賴關(guān)系，但適用于制作溫度檢測元件的并不多。由電阻溫度傳感器檢測的信號不穩(wěn)定，進入測量電路的除了傳感器輸出的測量信號外，往往還有各種噪聲。而傳

29、感器的輸出信號一般又很微弱，為了將測量信號從含有噪聲的信號中分離出來我采用了放大器進行信號放大及低通濾波，將噪聲去除。2模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于單片機進行處理。電阻溫度計將測量溫度以電信號的形式傳遞給ADC08O9逐次比較型），將電壓信號轉(zhuǎn)換成單片機可接收的數(shù)字信號。3溫度顯示這部分模塊由液晶屏直接與單片機相連二.硬件設(shè)計1 .單片機電路本設(shè)計的單片機電路由AT89C54片機最小系統(tǒng)、電源部分、液晶屏顯示部分、按鍵部分、ADC及串行通信接口部分組成。1.1 .單片機最小系統(tǒng)PI.0(T2>FLUF2E(AI)lPU.OlADL|iPOJPL2PIJ(AD

30、JjiFD.JPl.4PI4EAD4Mfl巴赤3口的PIOPl.7F3.31INFI)P3-2dNT0jCPU儲WPSpuni)TOJAl卻F14vppiAlifPl.5(A14SP2,6(A51P2,7>XTALIXTAI-2vccRSTIKK口火工0rrx則f3jPj.TlKD)ALtPHCXi1"PSiY1圖3-1單片機最小系統(tǒng)信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書1.2 .液晶屏顯示電路I'n.O步曰=53asaaBssSi-圖3-2液晶屏顯示電路1.3 .ADC專換電路VRj-J-圖3-3ADC轉(zhuǎn)換電路1.4 .串行通信接口部分圖3-4串行通信接口電路2 .信號

31、調(diào)理電路圖3-5信號調(diào)理電路基于AT89C52的PT100溫度采集3.電路原理圖圖3-6電路原理圖4.PCB板圖圖3-7PCB板圖-10-信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書三、軟件設(shè)計1 .程序設(shè)計語言的選用本設(shè)計采用C51高級語言編寫，因為其提供了庫函數(shù)包含許多標準子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力，關(guān)鍵字及控制轉(zhuǎn)移方式更接近人的思維方式，且本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，移植方便。2 .軟件程序的設(shè)計2.1 .總體程序流程程序主要由主程序和子程序兩部分構(gòu)成。主程序主要實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，A/D轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），通信的初始化（用口的初始

32、化，ADC0809勺初始化，通信緩沖區(qū)的初始化），LED顯示的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計數(shù)據(jù)的初始化。顯示數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（主要實現(xiàn)將各類參數(shù)、測量數(shù)據(jù)、計算累計值等轉(zhuǎn)換成LED顯示所需的數(shù)據(jù)類型）和顯示屏的刷新子程序主要由溫度信號采集程序組成。主程序流程圖如圖3-8所示。圖3-82.2 .溫度信號采集處理單片機通過寫信號使STARTUP,啟動AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809S過INT0向CPUS：出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，引起CPU斷，可在中斷程序中讀取AD專換的結(jié)果。分別對8路模擬信號輪流采集一次，轉(zhuǎn)換結(jié)果依次存放在片外數(shù)據(jù)RAW。AD轉(zhuǎn)換子程序流程圖3-9所示。-11-基于AT8

33、9C52的PT100溫度采集由ADC00809進行標度變換后，信號送給單片機顯示，顯示部分由液晶屏、單片機及其最小系統(tǒng)構(gòu)成顯示程序流程圖如圖所示。3 .系統(tǒng)調(diào)試整個溫度檢測系統(tǒng)由測控電路、放大電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及顯示部分構(gòu)成，其中顯示部分用的是單片機學習板，所以電路的設(shè)計主要是測控、信號放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換的部分。3.1 .測控電路-12-信息與控制工程學院硬件課程設(shè)計說明書為了消除線電阻，采用的是三線制接法的橋式電路。根據(jù)橋式電路原理，電路中的電阻應采用熱電阻傳感器在0c時的阻值，為100Q。為了能達到測試的目的，所以在橋式電路中應該接入傳感器的位置，放入一個100Q的可調(diào)電阻，并使之與兩個10

34、0。的色環(huán)電阻串聯(lián)。這樣，可調(diào)的阻值范圍可以從50Q至M50Q,這個范圍大于傳感器在0c到100c的阻值，進而達到在調(diào)試過程中模擬傳感器變化的目的。3.2 .放大電路由橋式電路的兩個橋臂分別接入AD623儀用放大器的兩個輸入引腳2和3,1腳和8腳接入可調(diào)電阻，為了調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。7腳與VCC相連，4腳接GND,引腳5接入?yún)⒖茧妷骸＝臃ㄊ怯靡粋€可調(diào)電阻，電阻的中間管腳與引腳5相連，電阻的兩端分別接VCC和GND。為了保護芯片，所以進入芯片的電流應該越小越好，換言之，可調(diào)電阻的阻值越大越好。我們使用的是一個10K可調(diào)電阻，使用的參考電壓為3V,接入的阻值為2.5KQ,那么電流的大小是2mA,不會燒壞

35、芯片。3.3.ADS道23、24、25腳接地，給低電平信號。信號由IN0輸入。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，信號從D0D7送入單片機P1.0P1.73.4 .調(diào)試把測控電路和放大電路連接起來組合調(diào)試。把測控電路的可調(diào)電阻調(diào)整為100Q,那么兩橋臂的阻值相等，輸出的電壓都是2.5V陰差為0,那么AD623的輸出也為0。調(diào)節(jié)測控部分的可調(diào)電阻、AD623的兩個可調(diào)電阻，儀用放大器的輸出都會呈線性變化，如果出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，那么說明電路是正確的。在實際的焊接過程中，并沒有這么順利。橋式電路的輸出電壓是正確的，可是電路連入放大部分的時候，不管怎樣調(diào)節(jié)電阻，輸出都是呈飽和狀態(tài)，不管接入?yún)⒖茧妷号c否。這個問題到最后也沒查出原因，只好把這兩部分電路重新焊接了一遍。焊接后的電路，現(xiàn)象正確。、把AD623的輸出電壓接到ADC0809,并接入顯示電路，設(shè)計一個顯示程序，把AD623輸出的電壓顯示到數(shù)碼管上。顯示的結(jié)果是正確的，但如果調(diào)節(jié)焊接電路的可調(diào)電阻，數(shù)碼管的顯示不會更新，檢查電路后，發(fā)現(xiàn)其中一個管腳焊接斷開了，把斷開部分用焊錫接上以后，電路的調(diào)試通過，換上鉆熱電阻。-13-基于AT89C52的PT100溫度采集第四章實習總結(jié)本