ATC温度传感器设计.docx

ATC温度传感器设计.docx

《ATC温度传感器设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ATC温度传感器设计.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

ATC温度传感器设计

Documentserialnumber【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

ATC温度传感器设计

电子系统综合设计报告

姓名：

学号：

专业：

日期：

2011-4-13

南京理工大学紫金学院电光系

摘要

本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。

主要分四部份电路：

OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。

设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。

利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。

关键词放大电路转换电路控制电路显示

1引言

电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。

总体方案的设计与选择：

由技术指标将系统功能分解为:

若干子系统，形成若干单元功能模块。

单元电路的设计与选择：

尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。

要求电路简单，工作可靠，经济实用。

1．1系统设计

设计思路

本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。

总体方案设计

热敏电阻测温调理电路

设计要求

1.采用Pt100温度传感器，测温范围-20℃--100℃；

2.系统可设定温度值；

3.设定温度值与测量温度值可实时显示；

4.控温精度：

±℃。

2单元模块设计

各单元模块功能介绍及电路设计

温度传感器电路的设计

实现温度T和电阻R的对应关系。

电桥中R1=R2=R3=200Ω=R,R4为温度传感器，温度变化，导致电桥的一个桥臂上的电阻也就是R4的阻值变化。

信号调理电路的设计

实现将温度T和电阻R的对应关系转化为温度T和电压V的对应关系。

利用电桥的原理，R4的阻值变化使电桥两点的电位差改变，此两点作为运算放大器的两个输入。

A/D采集电路的设计

实现启动、等待、采集数据。

信号调理电路的输出接0809的IN0。

0809的ALE的START连接，单片机的和WR或非后接0809的START，和RD或非后接0809的OE。

START脉冲来，A/D转换开始，以EOC作为转换完成的标志使用的是等待方式，所以EOC未连接。

单片机电路

最小系统。

键盘及显示电路的设计

实现键盘数据输入和温度显示。

利用四联数码管显示三位的温度值和一个‘C’代表显示的是温度。

两个键盘按键调整预设温度的高低。

输出控制电路的设计

I/O驱动、继电器、指示灯、负载。

测得的温度值高于预设温度，红灯亮，低于则绿灯亮：

接两个发光二极管。

元器件的选择

1.P89L51RD2FN

2.AD0809

3.OP07A

4.MAX232

5.驱动器ULN2003

6.四联数码管MT0546AR

7.继电器HRS2H-S-DC5V-N

8.发光二极管（红、绿色）

9.三极管9012（PNP）、9013（NPN）

11.面包板、连接线、插头座

12.周立功单片机实验箱

13.电阻200Ω×3用于电桥，10kΩ×2,20kΩ×2用于减法器

特殊器件的介绍

OP07A

OP07引脚图

OP07A的特点：

超低偏移：

150μV最大。

低输入偏置电流：

。

低失调电压漂移：

μV/℃。

超稳定，时间：

2μV/month最大

高电源电压范围：

±3V至±22V

ADC0809

1．主要特性

1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs。

4）单个＋5V电源供。

5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度。

7）低功耗，约15mW。

2．内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟

开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近，寄存器、三态输出锁

存器等其它一些电路组成。

因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各

种微处理器相连，也可单独工作。

输入输出与TTL兼容。

IN0~IN7：

8路模拟电压输入端，用与输入被转换的模拟电压。

D0~D7：

A/D转换后的数据输出端，

与单片机的P0口相接。

A、B、C：

模拟通道地址选择端，A为低位，C为高位。

D转换完成数据的输送

A/D转换后得到的是数字量的模拟量，这些数据应传诵给单片机进行处理。

数据串的关键是如何确定A/D转换完成。

因为只有确定数据转换完成后，才进行传送。

为此可采用以下三种方式：

定时传送方式

对于一种A时子程序。

A/D转换启动后，就调动这个子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了。

接着，就可以进行数据传送A/D转换来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。

查询方式

A/D转换芯片表明有转换完成的状态信号，例如ADC0809的E端，因此可以通过查询方式用软件测试EOC的状态，即可知道转换是否完成，若完成，则接着进行数据传送。

中断方式

中断方式ADC0809与8031的中断方式接口电路只需将0809的EOC端经过一非门连接到8031的INTl端即可。

采用中断方式可大大节省CPU的时间，当转换结束时，EOC发出一个脉冲向单片机提出中断请求，单片机响应中断请求，由外部中断1的中断服务程序读A／D结果，并启动0809的下一次转换，外部中断1采用边沿触发方式。

ULN2003

ULN200A电路具有以下特点：

1电流增益高（大于1000）;

2带负载能力强（输出电流大于500mA）;

3温度范围宽（-40～85℃）;

4工作电压高（大于50V）。

四联数码管（共阴）

四联数码管引脚图

各单元模块的联接

模块连接

共6个模块。

模块1：

信号调理电路：

电桥+减法器

模块2：

A/D转换器ADC0809

模块3：

单片机89C51或P89L51RD2FN

P0:

AD数据采集；

P1：

数码管段选信号（a,b,c,d,e,f,g）；

：

A/D的OE；

～：

指示灯1，指示灯2；

～：

数码管位选信号（1,2,3,4）；

INT0:

键+；

INT1:

键-。

模块4：

键盘输入：

连接单片机的两个外部中断。

模块5：

共阴四联数码管：

位选～，段选P1。

模块6：

控制输出：

接两个指示灯。

3软件设计

开发工具及设计平台

Proteus特点

软件提供数千种元器件和多达30多个元件库。

2.在Proteus软件中，理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

3.除了现实存在的仪器外，Proteus还可以以图形的方式实时地显示线路上变化的信号。

4.虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，可减少仪器对测量结果的影响。

提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。

这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

Keil特点

1.全功能的源代码编辑器；

2.器件库用来配置开发工具设置；

3.项目管理器用来创建和维护用户的项目；

4.集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；

5.所有开发工具的设置都是对话框形式的；

6.真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器；

7.高级GDI（AGDI）接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和Monitor-51进行通信。

部分按键

设定温度与实际温度间的切换数据的显示

C代码编写

#include<>

#include""

bitflag;模拟电子技术基础.北京:

高等教育出版社,2004.213-216.

[2]闫玉德，葛龙，俞虹.单片机微型计算机原理与设计.中国电力出版社，,197-199,.

[3]朱蕴璞.传感器原理与应用.国防工业出版社.

[4]黄锦安.电路.北京：

机械工业出版社，2007.

附录：

系统原理图：

软件仿真图：

信号调理电路

控制电路图

AD采集电路与单片机电路

数码管显示图

系统连接图

代码

#include<>

#include""

bitflag;//采样标志

unsignedcharcountor;//定时器定时的循环标志

unsignedcharg,s,b,i;

unsignedcharQ=3,p=0;//设置预设温度

unsignedcharm,n;

sbitP34=P3^4;

sbitP35=P3^5;

sbitP30=P3^0;//为蜂鸣器提供一定频率的方波

voidDisplaySecond（unsignedchars,b）;//数码管显示函数的声明

voiddelay（void）;//延时函数的声明

floata,result=0,result1=0,T;

/*数码管动态显示*/

unsignedcharTab1[]={

0x3F,//"0"

0x06,//"1"

0x5B,//"2"

0x4F,//"3"

0x66,//"4"

0x6D,//"5"

0x7D,//"6"

0x07,//"7"

0x7F,//"8"

0x6F,//"9"

0x77,//"A"

0x7C,//"B"

0x39,//"C"

0x5E,//"D"

0x79,//"E"

0x71,//"F"

};

/*定时器T0定时*/

voidt0_ser（）interrupt1using1

{TL0=0xF0;

TH0=0xD8;

P30=!

P30;//蜂鸣器产生的方波

countor++;

if（countor==10）//循环10次达到定时秒

{countor=0;flag=1;}//定时时间到，置采样标志为1，进行采样

}

/*采样函数*/

voidsamp（）

{

unsignedintc;

XBYTE[0x7FF8]=0;//进行一个写操作，启动A/D转换

delay（）;

a=XBYTE[0x7FF8];//将A/D转换的结果保存为变量a

result=a*5/256;//将A/D转换结果换算成十进制数

if（result>&&result<

{T=*result+;}

elseif（result>&&result<

{T=*;}

elseif（result>&&result<

{T=*;}//把电压转换为温度

c=T;

g=c/100;//显示温度的百位

s=c/10;//显示温度的十位

b=c%10;//温度的个位

m=Q*10+p;//预设温度

n=s*10+b;//实际温度

if（n>m）

{P35=1;P34=0;}

else{P35=0;P34=1;}//当实际温度大于预设温度时，红灯亮，反之绿灯亮

}

/*外部中断0，预设温度加一*/

voidint0_ser（）interrupt0using0

{

delay（）;

if（INT0==0）

{p++;

if（p==10）

{Q++;p=0;}

}

for（i=0;i<50;i++）

DisplaySecond（Q,p）;

}

/*外部中断1，预设温度减一*/

voidint1_ser（）interrupt2using2

{

delay（）;

if（INT1==0）

{p--;

if（p==0）

{Q--;p=9;}

}

for（i=0;i<50;i++）

DisplaySecond（Q,p）;

}

voidmain（）

{TMOD=0x01;//定时器工作方式

TL0=0xF0;

TH0=0xD8;//定时器初值

ET0=1;//定时器中断开放

EA=1;//总允许

TR0=1;//启动定时器T0

EX1=1;//外部中断1开放

EX0=1;//外部中断0开放

PX0=1;//外部中断0优先级置高

PX1=1;//外部中断1优先级置高

IT0=1;//外部中断0为边沿触发方式

IT1=1;//外部中断1为边沿触发方式

while

（1）

{if（flag）

{flag=0;samp（）;}//采样标准为1时，调用采样函数进行采样

DisplaySecond（s,b）;

}

}

//延时函数

voiddelay（void）

{

unsignedintj;

for（j=0;j<100;j++）;

}

//数码管动态显示函数

voidDisplaySecond（unsignedchars,b）

{

P2=0xf1;//数码管1亮

P1=Tab1[g];//显示温度的百位

delay（）;

P2=0xf0;

P2=0xf2;//数码管2亮

P1=Tab1[s];//显示温度的十位

delay（）;

P2=0xf0;

P2=0xf4;//数码管3亮

P1=Tab1[b];//显示温度的十位

delay（）;

P2=0xf0;

P2=0xf8;//数码管4亮

P1=0x39;//显示C

delay（）;

P2=0xf0;

}