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1、1目 录前 言.2第 1 章 智能温度测量仪表方案设计与论证.31.1 功能与要求.3 1.2 方案论证与比较.3 1.3 方案的确定.5 第 2 章 智能温度测量仪表的硬件设计.52.1 系统硬件框图如图 2 所示 .6 2.2 温度采集与放大电路的设计 .6 2.3 调零电路的设计.7 2.4 A/D 转换电路的设计.8 2.5 单片机最小系统.9 2.6 LED 显示电路的设计.10 2.7 系统电源的设计.13 第 3 章 软件设计 .133.1 主程序设计.133.2 ADC0809 数据读取程序设计 .143.3 数字滤波程序设计.163.4 温度设定及显示程序设计.20第 4 章
2、 设计体会与小结 .23参考文献 .24附录 .252前前 言言。智能型温度测量仪 是基于 AT89C51 单片机对温度进行控制的，采用 PT100 温度传感器采集温度数据，通过仪用放大器将温度信号放大，然后再送入A/D 转化器，将模拟信号转变成便于单片机处理的数字信号， 经过单片机处理后，把温度用 LED数码管以动态扫描的方式显示出来。温度测量仪， 涉及了模拟电子技术，数字电子技术，单片机 接口技术，传感器检测技术等，是一个综合性比较强的课题，比较适合学生做课程设计，在做课程设计过程中，学生通过查找各种资料和书籍，巩固并加深了对专业知识的认识，提高了分析问题的能力和相对独立思考问题的能力。3
3、第第 1 章章 智能温度测量仪表方案设计与论证智能温度测量仪表方案设计与论证1.1 功能与要求功能与要求与技术指标与技术指标 功能要求功能要求配合温度传感器，实现温度的测量；具有开机自检、自动调零功能；具有克服随机误差的数字滤波功能；使用 220V/50Hz 交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。 主要技术指标主要技术指标测量温度范围：0150测量误差：1%显示方式：4 位 LED 数码管显示被测温度值。1.21.2 总体方案论证总体方案论证方案一：采用 DS18B20 数字传感器采集温度数据，然后送入单片机进行数据处理，处理后将温度由数码管显示电路图如图 1 所示：图 1-2：E
4、A/VPP31XTAL119 XTAL218RST9P3.7(RD)17 P3.6(WR)16P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P1.01 P1.12 P1.23 P1.34 P1.45 P1.56 P1.67 P1.78(AD0)P0.039 (AD1)P0.138 (AD2)P0.237 (AD3)P0.336 (AD4)P0.435 (AD5)P0.534 (AD6)P0.633 (AD7)P0.732(A8)P2.021 (A9)P2.122 (A10)P2.223 (A11)P2.324 (A12)P2.425 (A13)P2.5
5、26 (A14)P2.627 (A15)P2.728PSEN29ALE/PROG30(TXD)P3.111(RXD)P3.010GND20VCC40U1AT89C51GND DQ VCCDSPDS18B20VCC12Y130pfC130pfC24DS18B20 数字传感器是一个 3 脚的芯片，1 脚为接地，2 脚为数据输入输出，3 脚为可选的 VCC 电源。通过一个单线接口发送或接收数据，因此单片机与 DS18B20 之间仅需一条连线（加上地线） 。作为温度采集芯片，可直接将采集值进行处理得到数字量送入单片机,之后由数码管或 LCD 液晶显示。采用此芯片做温度采集，使得硬件电路结构简单，同时也
6、避免了使用多级电路出现前后级阻抗不匹配的问题，不但节约了硬件部分的成本，提高了采集数据的可靠度。方案二方案二：采用 Pt100 铂热电阻温度传感器采集温度数据，Ptl00 铂电阻具有抗震性能好、测温范围广、测量精度高、机械强度高、耐压性能好等特点,且电阻率较大,其电阻R，与温度 t 的关系为正比例系数的单调函数，实际测量中有良好的重复性。PT100 温度传感器 0时电阻值为 100，电阻变化率为 0.3851/。方案比较方案比较PT100 铂热电阻：优点：是一种广泛应用的测温元件,在-50600范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势,包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等优点，测温范围在本课
7、程设计的要求范围之内。缺点：测量电路比较复杂，容易出现多级电路出现前后级阻抗不匹配的问题。DS18B20 数字温度传感器：优点：具有可编程、A/D 转换，温度采集电路结构简单。缺点： 55125，测温范围具有一定的局限性，不适合特殊高温场合的应用，不满足本课程设计的要求（ 0150） ，故最终选择 PT100 铂热电阻温度传感器采集温度数据。1 1. .3 3 方方案案确确定定温度温度 PT100 阻值阻值 传感两端电压传感两端电压 mV0100.00124.381100.39124.850119.40147.79100138.51170.64150157.33192.93200175.862
8、14.68250194.10235.90300212.05256.59350229.72276.79400247.09296.48450264.18315.69500280.98334.425经过两种方案的比较，最终选定 PT100 作为温度传感器。PT100 温度传感器 0 时电阻值为 100，电阻变化率为 0.3851/。由于其电阻值小，灵敏度高，所以引线的阻值不能忽略不计，但可采用四线式接法可消除引线线路电阻带来的测量误差。原理如下：如图 1-3增加一根导线用以补偿连接导线的电阻引起的测量误差。四线制要求四根导线的材质、线径、长度一致且工作温度相同，使四根导线的电阻值相同，即 RL1=R
9、L2=RL3=RL4。通过导线 L1、L2 给热电阻施加激励电流 I，测得电势 V1、V2、V3、V4。导线 L3、L4 接入高输入阻抗电路，IL3=IL4=0。由此可得四线制接法可补偿连接导线的电阻引起的测量误差。图 1-3：第第 2 章章 智能温度测量仪表智能温度测量仪表的硬件设计的硬件设计2.12.1 系统硬件框图系统硬件框图如图如图 2 21 1 所示：所示：EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9P3.7(RD)17P3.6(WR)16P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45
10、P1.56P1.67P1.78(AD0)P0.039(AD1)P0.138(AD2)P0.237(AD3)P0.336(AD4)P0.435(AD5)P0.534(AD6)P0.633(AD7)P0.732(A8)P2.021(A9)P2.122(A10)P2.223(A11)P2.324(A12)P2.425(A13)P2.526(A14)P2.627(A15)P2.728PSEN296系统硬件框图 21其工作过程为：温度传感器所感应到的被测对象的表面，由温度信号转换成电信号，将传感器的测量信号经过运算放大电路进行放大，由 ADC0809 对模拟信号进行数字信号的转换。单片机对数字信号进行信息的处理，并通过单片机 IO 口把数据传递给 LED 数码管，由数码管对测量的温度数据进行数据显示，同时单片机与片内软件设置的告警温度阀值相比较，若高出，单片机通过 IO 口向翁鸣器发出响应的电平，控制蜂鸣器发音，进行告警提示。对于告警的阀值，可以编写单片机程序时进行内部软件的设定。2.22.2 温度采集与放大电路的设计温度采集与放大电路的设计采用 PT100 三线制接法作为温度采集部分，放大器电路，选用仪表放大器 AD626 差分放大器。因为我们测量的范围为 0150，热电阻桥电路出来的
