基于单片机的精密温度计的设计Word文档格式.docx

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由于该系统需要稳定的5V电源，因此设计时必须采用能满足电压、电流和稳定性要求的电源。

该电源采用三端集成稳压器LM7805。

它仅有输入端、输出端及公共端3个引脚，其内部设有过流保护、过热保护及调整管安全保护电路，由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作为稳压电源。

如图2所示。

图2电源结构图

3.2温度传感器部分

热敏电阻的阻值和温度呈正比关系，设计人员只需将已知电流流过该电阻就可以得到与温度成正比的输出电压。

根据已知的电阻-温度关系，就可以计算出被测温度值。

电阻值随温度的变化称为“电阻的温度系数”，绝大多数金属材料的温度系数都是正数，而且许多纯金属材料的温度系数在一定温度范围内保持恒定[3]。

所以，热敏电阻是一种稳定的高精度、并具有线性响应的温度检测器。

具体应用中选用哪一种金属材料（铂、铜、镍等）取决于被测温度范围。

铂金属的长期稳定性、可重复操作性、快速响应及较宽的工作温度范围等特性使其能够适合多种应用。

因此，铂电阻热敏电阻是温度测量中最稳定的标准器件。

铂电阻传感通常对铂电阻采用两线或三线测量的方法，无法完全去除引线电阻的影响，因此本设计中采用四线测量法，去除引线电阻的影响[4]。

3.3AD转换部分

AD转换部分的连线如图3所示。

AD7705芯片需要一个独立的晶振，可为1M或2.4567M，此设计使用的是2.4576M。

使用外部的晶振可提供模数转换更精准的同步信号[5]。

AD7705为双基准，负基准接地，正基准为REF192提供2.5V电压。

图3AD转换部分图

3.4单片机控制及显示电路

单片机与各模块的连线如图4所示。

单片机的复位电路为RC复位。

使用22.1184MHz的晶振[6]。

单片机与AD7705是使用SPI串行通信，使用端口少，速率较快。

AD7705的串行时钟频率可接受到10M。

AD7705为SPI从器件，DRDY引脚接入到到片机的外中断0的引脚，每转换完一次数就会触发外中断0，进而读取数据转换好的数据[7]。

本设计使用的液晶屏12232。

12232有串行接口和并行接口，为了节省I/O口，本设计使用的是串行接口，占用3个I/O口。

通过模拟串行时序来控制显示内容，同时12232带有中文字库，可显示汉字。

图4单片控制部分

4软件设计

主程序的主要功能是完成单片机在上电复位以后的初始化，对单片机中断的初始化、温度模块和显示模块的初始化及工作。

温度模块的初始化主要是对AD7705初始化操作，即设置输出更新率、放大增益和输入通道等。

然后进入大循环扫描按键和显示，每采集完25个数据进行一次数据处理，并得到温度值显示。

如果处理后的数据不在指定范围内，就重新初始化AD7705,改变增益[8]。

主程序流程图如图5所示。

图5主程程序流程图

本设计采用线性插值法进行软件校正。

铂丝热电阻的电阻值X与温度值Y呈非线性关系，对曲线按一定精度要求，把X轴分成若干段，按折线法做线性变换，并将分段基点Xi、Yi值标出，制成表格。

分段越多，精度越精确。

由于各段用直线代替曲线，因此很容易求出X值所对应的Y值[9]。

设X在Xi和Xi-1之间，则线性插值公式为：

（1）

由公式

（1）就能得到相应的输入温度值Y。

测量温度范围定为-50。

C~+150。

C，在对测量数据的处理上，采用插值法解决PT100的非线性问题，同时配合数值滤波等软件处理,使整个系统满足分辨率0.01。

C、误差为±

0.02。

C的设计要求。

为了减少铂电阻传感器的测量误差，我们对一些传感器进行了实际参数测试分析，发现同型号、同规格铂电阻的参数一致性较差，但单个铂电阻的参数非常稳定[10]。

因此只有定标后的温度计才可以确认它所输出的信号是准确的。

本温度计可通过两个按键设置任意定标值。

5数据测试

5.1测试方法

将各个部分电路连接起来，先不插AD7705芯片和单片机芯片，待测试完各供电电压端和基准电压工作正常后，再插入芯片整机测试。

5.2测量仪器

数字存储示波器TDS1012-100M，数字万用表DT9205A，精度为0.01℃的0℃~50℃和50℃~100℃两种温度计。

5.3测试数据

该温度计的量程为-50℃~150℃，读数精度为0.01℃，实际使用精度为0.01℃的精密水银温度计作检验标准。

校准时以水银温度30℃~80℃，每隔一度较准一次，如图6所示。

由数据可得知，此温度计能达到设计的精度要求。

图6测量结果图

6结束语

该系统实现了高效率和高精度的信号采集，具有很强的抗干扰能力。

本系统使用的均值滤波和插值法处理非线性问题的方法，在实验室条件下均达到很好的效果。

此温度计已经用于物理学专业的热学实验中，性能稳定，测温较果好。

【参考文献】

[1]凤超然,陈百年.实行水银温度计定点和限量生产的建议[J].劳动保护,1989,（9）:

2-3.

[2]徐天龙,李长城.传感器和检测仪表的现状及发展趋势分析[J].民营科技,2011,（12）:

13-14.

[3]吴慎将,李党娟,刘瑞.高精度简易数字温度计的设计[J].信息技术,2010,（12）:

115-118.

[4]胡文旭.铂电阻精密测温研究[J].陕西师范大学学报（自然科学报）,2000,28（4）:

59-62.

[5]陈勇钢,吴伯农.AD7705高精度数据采集的实现[J].国外电子测量技术,2006,

（1）:

38-40.

[6]周学军.基于AT89C2051的数字温度计设计[J].测控技术,2008,（10）:

164-165.

[7]李海玲,王航宇.基于AT89C51&

DS18B20的数字温度设计[J].国外电子元器件,2008,（11）:

82-84.

[8]周兴华.手把手教你学单片机[M].北京:

北京航空航天大学出版社,2007,227-250.

[9]权双燕,曹阳.插值法的应用与研究[J].计算机与信息技术,2007,（36）:

412-414.

[10]曹珍贯.在单片机中用插值法实现线性给器[J].工矿自动化,2005,（6）:

44-45.

DesignofHighPrecisionDigitalThermometer

BasedonSCMSTC12C5608

DepartmentofPhysicsandElectronicInformationScience：

ChenXiTutor：

Huangshun

Abstract:

Tomeettherequirementofhighprecisionandintelligentizedoftemperaturemeasurementinthephysicallaboratory.ahighprecisiondigitalthermometerwasdesigned,whichisbasedonsiglechipSTC12C5608andanalog-digitalconverterchipAD7705.STC12C5608isusedasamaincontrolchip,platinumresistancePT100--atemperaturesensorisusedtomeasurethetemperatureandAD7705isusedasaADconverter.Thedataistransferredtothemain-controlchipthroughtheserialcommunicationinterface.ThetemperatureafterprocessedbySCMwasdisplayedontheliquidcrystaldisplayLCD12864.Inthesoftwarepart,theaveragefilteringmethodandinterpolationmethodwereadoptedtoimprovethemeasurementprecisionandoptimizethehardwarecircuit.Thethermometerwasofnoveltypowerfulandwithsimplestructure.Thetemperaturebetween-50○Cand150○Ccanbemeasuredanditsmeasurementprecisionisupto0.01○C.

Keywords:

digitalthermometer；

SCMSTC12C5608；

highprecision

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

日期：

导师签名：

日期：

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

4、研究方法的科学性；

技术线路的可行性；

设计方案的合理性

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

建议成绩：

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

二、论文（设计）水平

评阅教师：

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

3、学生答辩过程中的精神状态

评定成绩：

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

教学系意见：

系主任：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。

尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者（本人签名）：

学位论文出版授权书

本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》（以下简称“章程”），愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入****《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。

论文密级：

□公开□保密（___年__月至__年__月）（保密的学位论文在解密后应遵守此协议）

_______导师签名：

_______

_______年_____月_____日_______年_____月_____日

独创声明

所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

二〇一〇年九月二十日

毕业设计（论文）使用授权声明

本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。

本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；

同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

（保密论文在解密后遵守此规定）

致谢

时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。

首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。

本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。

本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。

经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。

这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。

没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。

首先，我要特别感谢我的知道***老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。

***老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。

从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。

再次对周巍老师表示衷心的感谢。

其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。

另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。

最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。

四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。

从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。

回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。

感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。

学友情深，情同兄妹。

四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。

最后，我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师。

是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。

老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。

他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。

在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。

这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：

为今后的计算机事业奋斗。

在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！

我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！

我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；

感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。

通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。

漫漫求学路，过程很快乐。

我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。

同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。

即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。

感谢各位老师审阅我的论文。