基于热敏电阻的数字温度计Word文档下载推荐.docx
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向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。
采用2.55mA的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0808中。
利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前温度值。
我们也考虑到当测量温度低于（或高于）所测温度时会对该测量装置造成损坏，所以可以添加一个温度报警装置，因为该课程并无严格要求，所以在下面我们会简单带过。
2方案设计与论证
2.1温度传感器的选择
方案一：
采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图2-1），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。
通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。
数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。
热电偶的优点是工作温度围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
图2-1热电偶电路图
系统主要包括对A/D0808的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。
还有复位电路，晶振电路，启动电路等。
故现场输入硬件有手动复位键、A/D转换芯片，处理芯片为51芯片，执行机构有4位数码管、报警器等。
系统框图如2-1-2所示：
图2-1-2热电偶温差电路测温系统框图
方案二
我们用铂电阻PT100作为传感器。
热电阻PT100是最常用的温度传感器之一，与其他热敏电阻相比，它的主要优点是测量精度高（可精确到0.1摄氏度），线性度好，测量围广（-200℃～650℃），性能稳定，使用方便，完全满足设计要求，所以我最终选择铂电阻PT100采用热敏电阻PT-100测量温度，输出信号全数字化。
便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。
且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。
在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。
当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。
测温系统的结构就比较简单,体积也不大。
采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器数码显示器进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。
该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间。
系统框图如图2-1-3所示：
图2-1-3温度测温系统框图
从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度围宽、体积小，但是线性误差较大。
方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。
2.2微处理器ADC0808
ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件（如图2-2）。
其部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。
一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，实际使用时采用ADC0809进行A/D转换。
ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。
各引脚功能如下：
1～5和26～28（IN0～IN7）：
8路模拟量输入端。
8、14、15和17～21：
8位数字量输出端。
22（ALE）：
地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
6（START）：
A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
7（EOC）：
A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
9（OE）：
数据输出允许信号，输入，高电平有效。
当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
10（CLK）：
时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
12（VREF（+））和16（VREF（-））：
参考电压输入端
11（Vcc）：
主电源输入端。
13（GND）：
地。
23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：
3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
图2-2微处理器ADC0808
3系统硬件电路设计
3.1系统时钟电路设计
系统时钟电路的设计如图3-1。
对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。
但由于图中的C1、C2电容起着系统时钟频率微调和稳定的作用，因此，在本闹钟系统的实际应用中一定要注意正确选择参数（30±
10PF），并保证对称性（尽可能匹配），选用正牌厂家生产的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数要尽可能低。
实验表明，这2个电容元件对闹钟的±
走时误差有较大关系。
3.2系统复位电路
智能系统一般应有手动或上电复位电路。
复位电路的实现通常有两种方式：
1）RC复位电路；
2）专用µ
Ｐ监控电路。
前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；
后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。
对于复位要求高、并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。
1）专用µ
Ｐ监控电路
专用µ
Ｐ监控电路又称电源监视电路，具有上电时可靠产生复位信号和电源电压跌落到“门槛值”时可靠产生复位信号等功能。
按有效电平分，有高电平输出、低电平输出两种；
按功能分，有简单的电源监视复位电路、带“看门狗”定时器（WATCHDOG，又简称“WDT”）的监控电路、和WDT＋EEPROM的监控电路等多种类型。
比较常见的生MAX813L、MAX809、X25043/5等。
2）RC复位电路
本系统采用的是这种复位方式。
RC复位电路的实质是一阶充放电电路，现结合图说明这种复位电路的特点。
系统上电时该电路提供有效的复位信号RST（高电平）直至系统电源稳定后撤销复位信号（低电平）。
理论上说，51系列单片机复位引脚只要外加2个机器周期的有效信号即可复位，即只要保证t＝RC>
2M（机器周期）便可，但实际设计中，通常取C1为10µ
Ｆ以上，R1通常取10K左右。
实践发现R1如果取值太小，例如1Ｋ，则会导致RST信号驱动能力变差而无法使系统可靠复位。
另外，从图3-2-2的复位信号波形图可以明显看出，图3－2-1中的虚线所接的续流二极管D1对于改善复位性能，起到了重要作用，它的作用是在电源电压瞬间下降时使电容迅速放电，因此一定宽度的电源毛刺（如波形中A点）也可令系统可靠复位。
图3-2-2为未加二极管和加二极管的复位信号特性对比。
图3-2-2加二极管前后的复位信号特性对比
3.3基于热敏电阻的温度计电路设计
测量部分可以采用热敏电阻，热电偶及温度传感器。
由于精度要求不高，故我们通过热敏电阻实现温度的测量功能，同时也是为了按照课题要求采用热敏电阻。
信号放大部分为使信号不失真，就得保证电路的对称性，所以我们采用单端输入双端输出的差动放大电路进行信号的变换，同时用高精度，低漂移的运放来代替晶体三极管。
A/D转换部分CPU8051通过P0口P0.0-P0.2向A/D发送模拟的地址编码信息，并通过地址线P2.0和写控制线
控制地址编码信号的锁存。
选通相应的模拟输入通道，然后启动A/D转换。
当转换结束后，A/D经过EOC发出标志信号，经反相后送入8051向8051发出中断请求，当8051响应请求后，通过P2.0的读控制端
使A/D的OE端变为高电平，从而控制转换器的三态数据输出，锁存器通过P0口P0.0-P0.7向8051输出。
我们控制器使用单片机AT89C51,温度计数码显示部分用74LS164驱动显示。
，另外我们用一个PNP型的三极管来控制数码管的电源，是因为164没有数据锁存端，数据在传送过程中，对输出端来说是透明的，这样，数据在传送过程中，数码管上有闪动现象，驱动的位数越多，闪动现象越明显。
为了消除这种现象，在数据传送过程中，关闭三极管使数码管没电不显示，数据传送完后立刻使三极管导通，这样就实现锁存功能。
3.4基于热敏电阻的温度计系统仿真测试
确定好方案后，用Protues软件搭建好系统电路，将写好的程序添加进仿真图中，仿真结果如图3-4所示：
图3-4热敏电阻温度计的仿真图
3.5参数计算与元器件清单
表3-5热敏温度计整机元器件清单
序号
元件标号
型号
主要参数
备注
1
R1
AT89C51
使其正常工作和采集模数转换后的数字信号，使用软件滤除干扰，并对数字信号进行计算，然后输出显示。
单片机
2
R2
ADC0808
采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。
A/D转换
3
R3
7SEG-MPX4-CC
显示电路的作用是将测量的温度实时显示出来
显示器
4
R4
CAP
电容
5
R5
CRYSTAL
产生振荡频率
晶振
6
R6
LM324
是低成本的四路运算放大器，具有真正的差分输入。
该四路放大器可以工作于低至3.0V或高达32V的电源电压。
四通道运算放大器
7
R7
RES
保护电路
电阻
8
R8
RTD-PT100
当温度变化时，电桥处于不平衡状态，从而输出不平衡电压，为测温的基础。
热敏电阻
4软件设计
4.1主程序流程图
图4-1主程序流程图
4.2基于热敏电阻温度计的简单报警器框图
图4-2报警模块子程序流程图
4.3C语言实现
#include<
reg52.h>
math.h>
#defineucharunsignedchar
sbitSTAR=P2^4;
sbitEOC=P2^6;
sbitCLOCK=P2^5;
sbitOE=P2^7;
sbitP20=P2^0;
sbitP21=P2^1;
sbitP22=P2^2;
sbitP23=P2^3;
uchardispbuf[6];
ucharcode
table1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
table2[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xdf};
voidTimeInitial（）
{
TMOD=
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