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1、成 绩 评 定 表 学生姓名班级学号 专业测控技术 与仪器 课程设计题目基于热电阻的温度检测 系统的设计 评 语 组长签字： 成绩 日期201年月日 课程设计任务书 学院自动化与电气工程学院专 业测控技术与仪器 学生姓名班级学号 课程设计题目基于热电阻的温度检测系统的设计 实践教学要求与任务: 1、 熟悉所确定的题目， 从问题需求、 程序结构、 难点及关键技术等方面进行分析, 形成系统的设计方案； 2、根据方案设计硬件电路； 3、软件编程并调试； 4、完成课程设计报告，打印程序，给出运行结果。 工作计划与进度安排: 第 18 周（12 月 28 日-12 月 31 日）：根据设计要求和内容查阅
2、参考文献或资料， 提出设计方案，进行原理设计。 第 20 周（1 月 11 日-1 月 15 日）：根据设计方案，完善设计，并进行硬件及软 件调试，测试，撰写课程设计报告，答辩。 指导教师： 201年月日 专业负责人： 201年月日 学院教学副院长： 201年月日 1 引言引言.1 2 系统总体设计方案系统总体设计方案.2 2.1 方案设计方案设计.2 2.2 工作原理工作原理.2 3 系统硬件设计系统硬件设计. 3 3.1 铂热电阻简介铂热电阻简介.4 3.2 运算放大器运算放大器 LM324 简介简介. 5 3.3 ADC0804 芯片简介芯片简介. 6 3.4 控制电路控制电路.7 3.
3、5 显示电路显示电路.10 4 系统软件设计系统软件设计. 11 4.1 软件介绍软件介绍.11 4.2 程序流程图程序流程图.13 5 元件清单元件清单. 14 6 系统调试与测试结果系统调试与测试结果.14 7 测量结果分析测量结果分析.15 7.1 结果分析结果分析.15 7.2 误差分析误差分析.16 8 总结总结.19 参考文献参考文献.19 附录附录.20 1 1 引言引言 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
4、 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 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
5、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，热电阻是开发早、种类多、 发展较成熟的感元器。热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。热电阻器是感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热电阻器 和负温度系数热电阻器。热电阻器的
6、典型特点是对温度感，不同的温度下表现出 不同的电阻值。正温度系数热电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热电 阻器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 热电阻的灵度非常高，这是其他测温传感器所不能比拟的。 2 本课题基于热电阻的以上优点， 并利用单片机和放大器等元器件， 在 protus 和 keil 软件环境下，对热电阻的测温系统进行仿真。 2 系统总体设计方案系统总体设计方案 2.1 方案设计方案设计 使用热电阻 p
7、t100 温度传感器利用其感温效应， 热电阻随环境温度的变化而 变化， 在电路图中将电阻值的变化转换成电压的变化，再将电压值作为输入信号 输入至 AD 转换器中进行模拟信号到数字信号的转换，其输出端接单片机，向单 片机内写入源程序，将被测温度在显示器上显示出来： 测量温度范围50110。 精度误为 1。 LED 数码直读显示。 方案框图如图 1 所示： 图 1 方案框图 2.2 工作原理工作原理 本题目使用铂热电阻 PT100，其阻值会随着温度的变化而改变。PT 后的 100 即表示它在 0时阻值为 100 欧姆，在 100时它的阻值约为 138.5 欧姆。厂家 提供有 PT100 在各温度下
8、电阻值值的分度表，在此可以近似取电阻变化率为 0.385/。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 环境温度热电阻阻值变化电压值变化 AD 转换 单片机处理显示温度 3 同相放大电路将其电压信号放大 10 倍后输入到 AD0804 中。利用电阻变化率 0.385/的特性，计算出当前温度值。 测温系统如图 2 所示： 图 2 温度检测系统 如图 2 所示，热电阻 RT 和 RA1，RB1 和 RC1，可以改变电阻
9、 R2 组成一 个测温点桥，在温度为 20 度时，调节 R2 使点桥达到平衡。当温度升高时，热 电阻的阻值变大，电桥失去平衡，电桥输出不平衡的电压，经过滤波后，输入运 算放大器，进行放大处理。 3 系统硬件设计系统硬件设计 系统硬件连接图如图 3 所示： 图 3 系统硬件连接图 4 现对各部分硬件进行介绍。 3.1 铂热电阻简介铂热电阻简介 pt100 是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。PT 后的 100 即表 示它在 0时阻值为 100 欧姆，在 100时它的阻值约为 138.5 欧姆。它的工业 原理：当 PT100 在 0的时候他的阻值为 100 欧姆，它的的阻值会随着温度上升
10、它的阻值是成匀速增涨的。 式中，A=0.00390802；B=-0.000000580；C=0.0000000000042735。可见 Pt100 在 常温 0100之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为：RPt=100 （1+At），当温度变化 1 ，Pt100 阻值近似变化 0.39 欧。 图 4 Pt100 的分度表（0100） 5 图 5 电阻温度曲线图 3.2 运算放大器运算放大器 LM324 简介简介 LM324 系列器件带有差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准 运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到 3.0V 或者 高到 32V 的电源下，静态电流为 MC1741 的静态电流的五分之一。共模输入范 围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一 组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中“+”、“-” 为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个 信号输入端中，Vi-（-）为反相输
