基于单片机的热敏电阻测温设计论文.docx

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基于单片机的热敏电阻测温设计论文

摘要

随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度对产品的影响，许多产品对温度范围要求严格，目前市场上普遍存在的问题有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。

在这样的形式下，开发一种实时性高、精度高的温度采集系统就很有必要。

本课题用一种基于单片机的数据采集系统方案，该方案根据热敏电阻随温度变化而变化的特性，采用串联分压电路。

单片机采集热敏电阻的电压，通过A/D转换将模拟量电压信号转换成数字量电压信号，经过查表转换得到温度值，控制数码管实时显示温度值。

本系统中所用到的器件是STC12C5A60S2单片机、NTC热敏电阻和数码管。

关键词：

温度控制器SC12C5A60S2单片机A/D转换

ABSTRACT

Withthesocialprogressanddevelopmentofindustrialtechnology,moreandmoreattentiontotheimpactoftemperatureontheproducts,manyproductsonthecriticaltemperaturerange,temperatureinformationtransmissionisnottimely,notenoughprecisionshortcomingsofacommonproblemonthemarkettoday,donotconducivetoindustrialcontrolbasedontemperaturechangesandmaketimelydecisions.Inthisform,todevelopareal-time,highprecisiontemperatureacquisitionsystemisnecessary.Thistopicwithamicrocontroller-baseddataacquisitionsystemprogram,whichaccordingtothecharacteristicsofthethermistorvarieswithtemperaturechanges,theseriesvoltagedividercircuit.Themicrocontrollercollectionthermistorvoltage,theanalogvoltagesignalbytheA/Dconvertertoconvertthevoltagesignalofthedigitalconversiontemperaturecontroldigitaltubetemperaturevalueisdisplayedinrealtimeafterthelook-uptable.ThedevicesusedinthissystemisSTC12C5A60S2microcontroller,NTCthermistoranddigitaltube.Keywords:

Temperaturecontroller;SC12C5A60S2microcontroller;A/Dconverter;

摘要2

ABSTRACT3

1绪论5

1.1研究温度控制系统的背景、目的及意义5

1.2设计的主要内容及技术指标5

1.3数据采集系统简单介绍6

2温度控制系统总体设计7

2.1总体需求7

2.2总体方案设计7

3硬件电路设计及分析8

3.1单片机部分8

3.2液晶显示部分11

3.3模数转换芯片16

3.4热敏电阻部分20

4软件设计21

5调试的步骤及调试过程中出现的问题以及解决方法23

5.1PROTEUS仿真23

5.2硬件的安装23

5.3调试注意事项23

5.3.1硬件调试注意事项23

5.3.2软件调试注意事项24

总结25

致谢26

参考文献27

附录28

1绪论

1.1研究温度控制系统的背景、目的及意义

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。

无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。

自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。

在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。

温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。

进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

在工农业生产中，温度检测及其控制占有举足轻重的地位，随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。

要达到较高的测量精度需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差等问题，使温度检测复杂化。

模拟信号在长距离传输过程中，抗电磁干扰时令设计者伤脑筋的问题，对于多点温度检测的场合，各被检测点到监测装置之间引线距离往往不同，此外，各敏感元件参数的不一致，这些都是造成误差的原因，并且难以完全清除。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。

采用单片机对温度采集进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控数据的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

由于科学技术的飞速发展，特别是微电子加工技术，计算机技术及信息处理技术的发展，人们对信息资源的需求日益增长，作为提供信息的传感技术及传感器愈来愈引起人们的重视，而综合各种技术的传感器技术也进入到一个飞速的发展阶段。

要及时正确地获取各种信息，解决工程、生产及科研中遇到的各种具体的检查问题，就必须合理选择和善于应用各种传感器及传感技术。

如最简单的温度的测量，有热电偶、光纤温度传感器等等。

但是，热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器。

热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。

热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。

热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。

正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

随着半导体技术的不断发展，热敏电阻作为一种新型感温元件应用越来越广泛。

他具有体积小、灵敏度高、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点,最重要的是作为温度传感器的热敏电阻的灵敏度非常高，这是其他测温传感器所不能比拟的。

1.2设计的主要内容及技术指标

要求温度控制系统完成以下功能：

1.基本功能

1）具有声光报警功能；

2）使用液晶显示；

3）温度上、下限报警值设定；温度上、下限报警；

4）手动方式设定温度上下限；

1.3数据采集系统简单介绍

随着自动控制的发展，数据采集越来越被广泛应用，如医疗、工业等方面，数据采集是指将温度，压力，流量，位移等模拟量通过各种传感元件做适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤采集，转换成数字量后，传给PC机进行存储，处理，显示或打印的过程，相应的系统称为数据采集系统，可分为以下几种：

1.基于通用微型计算机的数据采集系统

2.基于单片机的数据采集系统

3.基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统本次课程设计采用的是单片机形式的数据采集系统：

它是由单片机及其些外围芯片构成的数据采集系统，是近年来微机技术快速发展的结果，它具有如下特点:

（1）系统不具有自主开发能力，因此，系统的软硬件开发必须借助开发工具。

（2）系统的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则，因此系统的软硬件应用配置具有最佳的性价比。

系统的软件一般都有应用程序。

（3）系统的可靠性好、使用方便。

应用程序在ROM中运行不会因外界的干扰而破坏，而且上电后系统立即进入用户状态。

2温度控制系统总体设计

2.1总体需求

结合当前我的设计及实际情况，具有以下任务需求：

利用STC12C5A60S2单片机和负温度系数热敏电阻的组合编程实现温度的实时测量和液晶显示。

温度的测量范围不进行人为的限制，在写程序时直接将AD转换器送来的数据处理后显示。

系统通过监测热敏电阻两端电压，经过计算得到实时温度值，再显示出来。

2.2总体方案设计

温度控制系统主要由温度传感器（热敏电阻），A/D转换器，单片机（STC12C5A60S2），按键设置和液晶显示显示组成。

3硬件电路设计及分析

整体的硬件设计很简单，分别有单片机控制部分、液晶显示部分、A/D转换器部分、声光报警部分以及热敏电阻部分。

整体硬件电路图如下：

3.1单片机部分

STC89C52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的STC89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

STC89C52具有如下特点：

40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。

另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

STC89C52共有四个8位的并行I/O口：

P0、P1、P2、P3端口，对应的引脚分别是P0.0～P0.7，P1.0～P1.7，P2.0～P2.7，P3.0～P3.7，共32根I/O线。

每根线可以单独用作输入或输出。

　P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0不具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数